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提高工業相機的感光度和影格率的秘密—像素合併功能

日期:2023-04-12

隨著各家智慧型手機大廠越來越主打照相功能,高像素鏡頭可說是大勢所趨,但由於手機的空間有限,若要塞入一個高解析度的感光元件,勢必只能縮小感光元件的像素,但像素變小就會產生感光不佳、訊噪比差等狀況,也因此須借助像素合併(Pixel Binning)此一技術幫助使用者在各種環境下拍攝都能得到良好的成像。

例如三星的ISOCELL HM3這顆感光元件原生解析度是108MP,使用者可以透過3x3的像素合併得到一張12MP解析度的照片,意思是在原生解析度模式下拍照時,感光元件的像素尺寸(pixel size)是0.8μmx0.8μm,而在像素合併模式下拍照時,感光元件的pixel size則是2.4μmx2.4μm,雖然照片解析度只剩1/9,但像素面積卻大了9倍,也就是說感光能力增加了9倍,因此當您在光線不佳的場合拍照時,依然可以獲得良好的成像。

以上是智慧型手機鏡頭的現況,在工業相機的領域中,像素合併這功能已行之有年,從早期的CCD相機一路到到現在的CMOS相機,皆有運用像素合併功能。而由於CMOS相機是每個像素是單獨讀出,因此更具靈活性,除了像素合併外,還能使用平均(Averaging)功能來降低雜訊。

哪種像素合併方式最適合我?
像素合併後可以達到、且最受使用者期待的有以下兩個效果:
1. 提高感光度
2. 提高fps影格率(frame per second)

那麼,該選擇什麼合併方式最能達到我們預期的效果呢?論On sensor binning和Digital binning兩種binning方法來說,On sensor binning在提高感光能力、提高SNR信噪比(signal-to-noise ratio)、提高fps影格率皆能達到預期效果;而Digital binning於提高感光能力依然能達到,提高SNR信噪比(signal-to-noise ratio)顯示不一定,其中提高fps影格率是無法的。

從上述比較可以得知,並非每款工業相機開啟像素合併功能後都能提高fps,因此如果使用像素合併是為了提升fps,請事先向霖思科技的工程師確認相機的像素合併功能是哪一種類型。