به گزارش خبرنگار حوزه فن‌آوری‌ گروه علمی پزشكی باشگاه خبرنگاران جوان، شاید چند سال پیش کار کردن با یک موبایل پنج دوربینه بسیار عجیب به نظر می‌رسید، اما با پیشرفت تکنولوژی و معرفی گوشی‌های تازه این تصور در هم شکست؛ اما باید دید این دوربین‌های اضافی دقیقا چه کاربرد‌ی دارند و چرا باید برای آن‌ها هزینه‌ای بیشتر پرداخت کرد؟

احتمالا اولین چیزی که به ذهن می‌رسد برخوردار شدن از چندین لنز با مشخصات و کاربرد‌ مختلف است؛ در واقع وقتی می‌توان چندین لنز واید، مونوکروم، تله فوتو و سنجش عمق را در یک موبایل جا داده و در مواقع لازم از هر کدام از آنها استفاده کرد، دلیلی برای محدود کردن لنز‌های موبایلی وجود ندارد.

در تلفن‌های همراه قدیمی‌ شما تنها یک لنز با گشودگی دیافراگم پایین و زاویه گسترده در اختیار داشتید و در واقع شانسی برای ثبت تصاویر با کیفیت از سوژه‌های متحرک یا خیلی دور نداشتید، از این رو امروزه حضور لنز‌های متعدد دست کاربر را برای انتخاب لنز متناسب با موقعیت، بازتر کرده است.

اندازه‌گیری کیفیت نهایی عکس در یک دوربین موبایلی

معیار‌هایی متعدد برای اندازه‌گیری کیفیت نهایی عکس در یک دوربین موبایلی وجود دارد و معمولا اولین نکته‌ در این حوزه تعداد مگاپیکسل‌های آن است؛ به زبان ساده، تعداد مگاپیکسل‌های دوربین نشان‌دهنده‌ مقدار رزولوشن تصاویر گرفته‌شده است.

در گذشته معیار کیفیت دوربین گوشی‌، مقدار مگاپیکسل آن بود، عموما مگاپیکسل بیشتر مساوی با کیفیت بهتر دوربین بود. اما امروزه این که سنجش کیفیت دوربین تنها با یک معیار، به نوعی ساده‌نگری است زیرا در این زمینه بسیاری از عوامل دخیل هستند.

در واقع مشکل افزایش مگاپیکسل‌ در سنسور‌های هم‌اندازه به این نکته بازمی‌گشت که با انجام چنین کاری، پیکسل‌ها کوچک‌تر شده و نوری کمتر دریافت می‌کردند. از این رو برخی شرکت‌ها تصمیم گرفتند به جای استفاده از مگاپیکسل‌ بیشتر، آن‌ها را کم کرده و در ازای آن با افزایش پیکسل‌کاری کنند که سنسور دوربین نوری بیشتر جذب کرده و در نتیجه‌ عکس‌های نهایی جزئیاتی بیشتر داشته باشند.

گویا حالا دیگر جنگ بر سر تعداد مگاپیکسل به پایان رسیده است و سازندگان گوشی برای افزایش کیفیت دوربین‌های خود به نوآوری‌هایی دیگر روی آورده‌اند.

کیفیت هر دوربین به عواملی متعدد بستگی دارد که سنسور دوربین یکی از مهم‌ترین آن‌هاست، در واقع هرچه سنسور دوربین بزرگ‌تر باشد، کیفیت نهایی عکس‌ بهتر خواهد شد (زیرا سنسور بزرگ‌تر نور و جزییات رنگ‌های بیشتری را ثبت می‌کند).

در گوشی‌های هوشمند، فضای آزاد چندانی برای سنسور‌ها وجود ندارد و از این رو سنسور دوربین گوشی‌ها عمدتا بین ۱.۲ تا ۱.۳ اینچ است و چندان به چشم نمی‌آید. به خاطر همین محدودیت فضایی، در طی سال‌های اخیر اندازه‌ سنسور دوربین گوشی‌ها چندان تغییر نکرده و بهبود‌ دوربین‌ها، عمدتا از طریق دیگر نوآوری‌ها بوده است.

کنترل میزان نور ورودی به سنسور دوربین

دیافراگم یا همان گشودگی لنز، میزان نور ورودی به سنسور دوربین را کنترل می‌کند؛ در دوربین‌های معمولی با تغییر میزان دیافراگم می‌توان تغییراتی را در زمینه‌ نور و عمق میدان عکس اعمال کرد اما در دوربین گوشی‌، به دلیل محدودیت‌های مختلف، معمولا نمی‌توان میزان دیافراگم را تغییر داد، به همین خاطر، سازندگان گوشی‌های هوشمند، برای دوربین گوشی‌های خود تا حد امکان از عریض‌ترین دیافراگم ممکن بهره می‌برند.

چنین کاری منجر به ورود نور بیشتر به سنسور می‌شود و این یعنی دوربین گوشی حتی در محیط‌های تاریک نیز می‌تواند سرعت بالای شاتر را داشته و در نتیجه عکس‌های نهایی زیبا و شفاف خواهند بود. البته گشودگی‌های بسیار عریض نیز معایب خود را دارند که فعلا به این موضوع نمی‌پردازیم.

در دوربین‌های چندگانه اغلب یکی از لنز‌ها دیافراگم کوچک‌تر و دیگری مقداری بزرگتر خواهد بود، شاید این مورد اهمیت دیگر موارد ذکرشده را نداشته باشد، اما فلش دوربین گوشی‌های هوشمند در طی این سال‌ها تا حد زیادی پیشرفت کرده است.

گوشی‌های امروزی برای دستیابی به نتیجه‌ی یکدست‌، از فلش‌های LED استفاده می‌کنند، در این زمینه باید به فلش‌های دوگانه‌ی LED هم اشاره کنیم که معمولا از 2 LED با «دمای رنگ» (color temperature) مختلف بهره می‌برند. چنین کاری از لحاظ تئوری نور یکدست‌ و طبیعی‌تری را ایجاد می‌کند. اگر از گوشی‌های جدید استفاده می‌کنید، نگاهی به فلش تعبیه‌شده در پشت آن بیندازید، احتمالا 2 فلش کوچک با 2 رنگ مختلف خواهید دید.

سرعت و دقت فوکوس از جمله مشخصه‌هایی است که به چشم کاربران عادی نمی‌آید، اما این موضوع تأثیری بالا در کیفیت نهایی عکس دارد.

فرایند فوکوس از طریق کمک موتور‌های کوچک اطراف لنز و دیگر عوامل نرم‌افزاری و سخت‌افزاری محقق می‌شود و در طی سال‌های اخیر، دقت و سرعت فرایند فوکوس خودکار همواره  افزایش داشته است.

با پیشرفت دوربین گوشی‌ها، فناوری‌های مربوط به فوکوس نیز پیشرفتی بسزا داشتند. در این زمینه می‌توانیم به حسگر‌های Dual Pixel اشاره کنیم که جدیدترین گوشی‌ها از آن بهره می‌برند. در این حسگرها، تک‌تک پیکسل‌ها به سیستم تشخیص فازی تبدیل می‌شوند که این کار، موجب بهبود عملکرد سیستم فوکوس در محیط‌های کم‌نور می‌شود. همچنین برخی کمپانی‌ها در گوشی‌های خود برای افزایش دقت سیستم فوکوس، از لیزر فروسرخ بهره می‌برد و با این کار مسافت سوژه‌ها را محاسبه می‌کند. این مثال‌ها حاکی از اقدامات نوآورانه‌ی شرکت‌ها برای افزایش کیفیت عکس‌ها است.

افزایش جزئیات لنز رنگی اصلی با استفاده از  لنز مونوکروم

اگر چه این عضو بسیار آسیب پذیر است و احتمالا با یک زمین خوردن شدید از کار می‌افتد، اما اهمیت لرزش‌گیر اپتیکال بیشتر از چیزی است که فکرش را می‌کنید. لرزش‌گیر اپتیکال تنها لرزش ویدیو‌ها را کاهش نمی‌دهد، بلکه در هنگام عکس‌برداری به شاتر اجازه می‌دهد که بدون مات کردن عکس، برای مدت بیشتری باز مانده و این موضوع برای دریافت نور بیشتر مساله‌‌ای حیاتی محسوب می‌شود، به عبارت دیگر، دوربین گوشی تنها در هنگام فیلم‌برداری از لرزش‌گیر استفاده نمی‌کند، بلکه در باقی موارد هم از آن بهره می‌برد.

اگر بخواهیم به زبان بسیار ساده توضیح بدهیم، لرزش‌گیر اپتیکال با استفاده از موتور‌های الکترومغناطیسی، لنز شناور دوربین را حرکت می‌دهد.

با پیشرفت تکنولوژی، گوشی‌ها موفق شدند از دیگر داده‌ها (مانند داده‌های دریافتی از ژیروسکوپ) هم برای کاهش تکان‌های دوربین استفاده کنند، در حقیقت، شرکت‌ها برای لرزش‌گیر اپتیکال خود، از انواع و اقسام تکنیک‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری استفاده می‌کنند هرچند این تکنولوژی پیشرفت انقلابی‌ را از سر نگذرانده، اما روزبه‌روز بهتر از گذشته است.

بسیاری از محدودیت‌هایی که در این نوشته از آن‌ها یاد کرده‌ایم، با استفاده از سنسور و لنز جداگانه، می‌توان تا حدی بر آن‌ها غلبه کرد، البته نباید افزایش روزافزون قدرت گوشی‌ها را از قلم بیندازیم که قادر به پردازش بهتر اطلاعات دریافتی از 2 دوربین جداگانه هستند.

در بیشتر موبایل‌های چند دوربینه هر یک از لنز‌های تعبیه شده روی گوشی‌ها تا حد زیادی مستقل عمل می‌کنند و حتی بعضی از آن‌ها به ندرت بکار گرفته خواهند شد؛ علاوه بر این پیاده سازی چنین امکاناتی روی تلفن‌ها قیمت بالایی را روی دست تولید کننده و در نتیجه کاربر نهایی می‌گذارد پس تا زمانی که کارایی واقعی تعبیه چندین لنز در گوشی‌ها به صورت کامل مشخص نشود کاربران زیادی حاضر به پرداخت هزینه بیشتر برای آن‌ها نخواهند بود.

با این حال اگر شرکت‌ها در تلاش هستند تا به جای استفاده مجزا از این لنز‌ها از طریق نرم افزار یا هوش مصنوعی آن‌ها را با هم ترکیب سازند زوم دقیق تر، رزولوشن بالاتر و جنبه‌های هنری بیشتر به ارمغان خواهد آمد؛ برای مثال می‌توان از لنز مونوکروم برای افزایش جزئیات لنز رنگی اصلی یا فوکوس سریع‌تر دوربین بهره برد.

بدنه موبایل برای نصب دهانه فلزی لنز‌های غیر موبایلی بیش از اندازه ظریف است

تجهیز شدن موبایل به بیش از3 نوع لنز از نظر تئوری امکان پذیر است، اما چندان کاربردی نخواهد بود چرا که یا نرم‌افزار باید به صورت خودکار بین حالت‌های مختلف یکی را انتخاب کند یا گزینه‌هایی پیچیده و سردرگم کننده را برای کاربرانی نمایش دهد که اغلب آن‌ها آشنایی چندانی با تعاریف عکاسی ندارند.

از آنجا که بدنه موبایل برای نصب دهانه فلزی لنز‌های غیر موبایلی بیش از اندازه ظریف است برای افزایش زوم باید به دنبال روش‌های دیگری بود؛ به تازگی بسیاری از شرکت‌ها از در این زمینه گام‌هایی برداشته‌اند. برخی از آن‌ها توانستند با پیاده سازی دوربین 3 گانه مجهز به لنزی جدید فناوری‌هایی مثل زوم هیبریدی را در اختیار کاربران قرار دهد. نرم افزار زوم هیبریدی هم با ترکیب داده‌های چند سنسور تصاویری با رزولوشن بالاتر تولید می‌کنند و امکان زوم بیشتر را در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

شاید محبوب‌ترین قابلیت دوربین‎‌‎های چندگانه به افکت زیبای بوکه اشاره کرد؛ اگر به شما 2 پرتره متفاوت، یکی با پس زمینه مات و دیگری با پس زمینه واضح و شارپ نشان دهم، خود به خود پرتره با بوکه لطیف را انتخاب می‌کنید. بوکه افکتی بسیار جذاب است، چون با جداکردن سوژه اصلی از پس زمینه، آن را ایزوله می‌کند. واژه بوکه (bokeh) در زبان ژاپنی به معنای ماتی یا تاری (blur) است و مربوط به حوزه زیبا شناختی می‌شود.

اکثر عکاس‌های پرتره پس زمینه تصویر را مات می‌کنند

اکثر عکاس‌های پرتره پس زمینه تصویر را مات می‌کنند تا بیننده روی صورت شخص تمرکز کند، نه چیزی که پشت سر سوژه اتفاق می‌افتد؛ دوربین‌های دوگانه از طریق ثبت دو تصویر با لنز‌های مختلف و ترکیب آن‌ها عکسی با افکت بوکه تشکیل می‌دهند؛ اگر چه از طریق پردازش‌های نرم افزاری نیز می‌توان عمق تصویر را تار کرد.

ایده تعبیه چند لنز، تصویربرداری در محیط‌های با نور ناکافی و HDR را هم بهبود می‌بخشد؛ در روش hdr عکاسان چند عکس را با میزان نوردهی مختلف ثبت می‌کنند تا بخش‌های رنگی متفاوت تصویر را هایلایت کنند و سپس آن‌ها را در یک عکس ترکیب می‌کنند.

نرم‌افزار پردازش تصویر گوشی‌ها، این فرایند را خودکار کرده و آن را تقریباً بی‌درنگ بر روی تصاویر گرفته شده اعمال می‌کند تا عکس‌هایی با ظاهری زیباتر به خصوص در نور‌های کم به کاربر ارائه دهد؛ قابلیت لنز‌های چندگانه این امکان را به کاربر می‌دهد که از گشودگی‌های لنز متناسب با محیط بهره ببرد.

یکی از روش‌های موجود تکنیک (فرا تفکیک پذیری) است که در آن تلفیق چندین تصویر با رزولوشن پائین باعث تولید تصویر نهایی با رزولوشن بالاتر می‌شود.

تکنیک فرا تفکیک پذیری در دنیای موبایل مفهوم جدیدی نیست و در سال ۲۰۱۴ برخی از گوشی‌های معرفی شده از همین ایده بهره می‌گرفت؛ این تکنیک به صورت تاریخی با چالش‌هایی مثل الزامات پردازشی، کیفیت الگوریتم و مصرف انرژی مواجه بوده است که در بسیاری از گوشی‌های مدرن برای این مشکلات به راه‌حل رسیدند؛ در واقع موبایل‌های جدید به چیپست‌های با قدرت پردازشی بالا، پردازنده‌های سیگنال دیجیتال با مصرف انرژی بهینه و قابلیت‌های شبکه سازی عصبی بهبود یافته مجهز شده اند و از اینرو چالش‌های قبلی کم اهمیت‌تر از گذشته به نظر می‌رسند.

جزییات دقیق تصویر، زوم اپتیکال بهینه و افکت بوکه و پرتره قابل تنظیم در راس الزامات دوربین موبایل‌های هوشمند قرار دارند که با استفاده از فناوری دوربین چندگانه می‌توان به آن‌ها دست پیدا کرد؛ از این‌رو به نظر می‌رسد شرکت‌ها تلاش کنند تا به جای تعبیه چندین دوربین جداگانه برای کاربرد‌های خاص، به سوی ترکیب لنز‌ها حرکت کرده و قابلیت‌های انعطاف پذیر و پیشرفته تصویربرداری را در اختیار کاربران گوشی‌های هوشمند قرار دهند.

انتهای پیام/