با پیشرفت فناوری، استفاده از فناوری های جدید در گوشی های هوشمند را شاهد هستیم؛ اما یکی از ترندهای داغ این روزها، استفاده از چند دوربین در گوشی های هوشمند جدید است.
حتما زمانی را بیاد می آورید که ملاک انتخاب تلفن همراه با دوربین قدرتمند، عدد مگاپیکسل دوربین بود؛ یعنی آن طور به نظر می رسید که هرچه عدد مگاپیکسل دوربین بیشتر باشد، حتما گوشی خریده شده دوربین بهتری دارد. اکنون نیز با پیشرفت فناوری و به بلوغ رسیدن صنعت ساخت گوشی های هوشمند، موضوعی مشابه به نام تعداد دوربین های موجود مطرح شده است.
اولین تلفنهمراه با دوربین دوگانه کدام بود؟
شاید برای شما هم جالب باشد؛ اما اولین تلفن همراه که از دوربین دوگانه استفاده میکرد، HTC EVO 3D بود که می توانست با استفاده از ماژول دوربین دوگانه ی خود عکس و فیلم سه بعدی تهیه کند. با این حال، استفاده از دوربینهای دوگانه سالهای زیادی فراموش شد تا باز شرکت HTC گوشی های M8 و M9+ را با دوربین های دوگانه معرفی کرد.
حسگرهای ثانویه ی استفاده شده چه قابلیت هایی دارند؟
درابتدا، باید به این موضوع اشاره کنیم که در عکاسی با دوربین های حرفه ای، عکاس بسته به شرایط و خواسته هایش از لنز مخصوص (تله فوتو، واید و…) استفاده می کند تا عکس دلخواهش را ثبت کند. با این حال، در گوشی های هوشمند دست شرکت های سازنده کمی بسته است؛ چون نمی توان گوشی های هوشمند را ضخیم ساخت تا از انواع لنزها و حسگرهای مختلف در آن ها استفاده کرد.
در اینجا، بحث استفاده از چند دوربین مطرح می شود. استفاده از چند دوربین باعث می شود گوشی هوشمند بتواند عکس هایی با ویژگی های جدید ازجمله حالت پرتره، عکاسی سه بعدی، تصویربرداری با لنز عریض، بزرگ نمایی اپتیکال (بدون افت کیفیت) ثبت کند. همچنین، با دوربین اضافی می توان عکس هایی با دامنه ی دینامیک بهتر و گسترده تری ثبت کرد. نکته ی درخورتوجه این است که استفاده از حسگر ثانویه می تواند حتی به ارتقای تصویربرداری در نور کم یا شب منجر شود.
درادامه، انواع حسگرهای ثانویه را معرفی خواهیم کرد تا با عملکرد آن ها بیشتر آشنا شوید.
تله فوتو
تا قبل از معرفی آیفون7 پلاس اپل در سال ۲۰۱۶، بزرگ نمایی در عکاسی با تلفن همراه فقط به بزرگ نمایی دیجیتال محدود بود؛ اما در ۷ پلاس، استفاده از دوربین دوم تله فوتو را شاهد بودیم که بزرگ نمایی دوبرابری اپتیکال را فراهم می کرد. در بزرگ نمایی دیجیتال به دلیل برشی (کراپ) پردازنده ی دوربین روی تصویر اصلی، کیفیت عکس کاهش می یابد؛ اما در بزرگ نمایی اپتیکال به دلیل استفاده از انواع عدسی ها و قواعد اپتیکی، با بزرگ نمایی کردن کیفیت عکس کاهش نمی یابد.
لنز تله فوتو در اکثر گوشی های تلفن همراه امروزی یافت می شوند. سامسونگ نیز در سال های پیش، نسخه هایی از گلکسی اس ۴ و اس ۵ را با نام های زوم معرفی و به بازار عرضه کرد که مانند دوربین های کامپکت دوربین از بدنه بیرون می زد؛ اما ضخامت این نسخه ها به دلیل نوع طراحی شان بسیار زیاد بود. به دلیل محدودیت هایی که در طراحی ابعاد تلفن همراه وجود دارد، جای دادن دوربینی با قابلیت بزرگ نمایی اپتیکال تقریبا غیرممکن است؛ به همین دلیل، امروزه اکثر شرکت های سازنده ی تلفن همراه به سمت استفاده از حسگرهای ثانویه برای اضافه کردن قابلیت بزرگ نمایی اپتیکال رفته اند.
اگر بخواهیم به برخی از این گوشی های هوشمند اشاره ای کنیم، باید به مدل های هواوی میت 20 پرو با بزرگ نمایی اپتیکال سه برابری و سامسونگ گلکسی اس 10 پلاس با بزرگ نمایی اپتیکال دوبرابری و آیفون XS Max با بزرگ نمایی اپتیکال دوبرابری اشاره کرد. البته، هواوی به تازگی استثنای بزرگی رونمایی کرده است که به ادعای این شرکت، آمده قوانین عکاسی با تلفنهمراه را از نو بنویسد. بله، درباره هواوی P30 پرو حرف می زنیم.
کمی قبل تر گفتیم شرکت های سازنده ی تلفن همراه به دلیل ضخامت کم موبایل های امروزی نمی توانند بزرگ نمایی اپتیکال زیادی فراهم کنند و در بهترین حالت با کمک حسگرهای تله فوتو، می توانند بزرگ نمایی اپتیکال دو تا سه برابری ایجاد کنند (در تصویر بالا و راست بزرگ نمایی سه برابری هواوی میت ۲۰ پرو را با تصویر حسگر عادی در سمت چپ مشاهده میکنید). هواوی با ابتکاری جالب دست به کار شده و حسگر را به حالت افقی در گوشی تعبیه کرده و نور را ازطریق سیستمی همانند پیروسکوپ به حسگر می رساند. بدین ترتیب، هواوی موفق شده به بزرگ نمایی پنج برابری اپتیکال و ۱۰ برابری هیبریدی (ترکیب دیجیتال و اپتیکال) و بزرگ نمایی ۵۰ برابری دیجیتال دست یابد. این ارقام تاکنون در صنعت تلفن های همراه بی سابقه و جالب اینجا است که عکس های ثبت شده ی P30 پرو بسیار رضایت بخش هستند.
لنز واید
گاهی اوقات لازم است از سوژه دورتر باشیم تا بتوانیم تصویر گسترده تری از آنچه می بینیم، ثبت کنیم. در این حالت، لنزهای واید به کمک ما می آیند. ال جی در استفاده از لنزهای واید در تلفن های همراه پیش گام است , اولین تلفن همراه آن با دوبین دوم واید ال جی G5 بود. در ادامه، ایسوس نیز زنفون 5 را با لنز واید به بازار عرضه کرد. در پرچم داران و برخی میان رده ها نیز استفاده از سه حسگر را شاهد هستیم که یکی از این حسگرها، دوربین اصلی و عادی و دوربین بعدی فوق عریض و دوربین سوم از نوع تله فوتو است.
تشخیص عمق و جلوه ی بوکه و پرتره
یکی از مزایای لنز تله فوتو درمقایسه با لنزهای عریض در عکاسی، به ویژه عکاسی پرتره که در آن به طور مثال از چهره ی شخصی عکس می گیریم، ایجادنشدن اعوجاج در تصویر و هرچه طبیعی ترشدن چهره ی فرد است. دلیل بروز این ویژگی از فاصله ی کانونی زیاد لنزهای تله فوتو نشئت می گیرد.
گوشی های هوشمندی که در دست داریم، با استفاده از دو دوربین غیرهم راستایش می توانند عمق اشیائی را تخمین بزنند که در تصویر دیده می شوند. این فرایند از اندازه گیری تفاوت فاصله ی اشیاء با دو دوربین شروع می شود. اساس این اندازه گیری براساس پدیده ای به نام پارالاکس (اختلاف منظر) شکل می گیرد. به بیان دیگر، اشیائی که به دوربین ها نزدیک هستند، از یکدیگر دورتر دیده می شوند؛ اما اشیائی که از دوربین ها دورتر هستند، بههم نزدیک تر دیده می شوند. خود شما هم می توانید این پدیده را با چشم های خودتان حس کنید که به نوعی مثل گوشی هوشمند مجهز به دوربین دوگانه است. بدین ترتیب که انگشت خود را مقابل بینی بگیرید و با یک چشم خود به آن نگاه کنید. با بستن آن چشم و بازکردن چشم دیگر، حرکت کردن انگشت خود را شاهد خواهید بود. این در حالی است که اگر انگشت خود را دورتر از صورتتان بگیرد، چنین چیزی را مشاهده نمی کنید.
تخمین زدن فاصله ی اشیاء و سوژه موجب شده حالت پرتره به گوشی های هوشمند اضافه شود؛ یعنی با شناسایی سوژه از پس زمینه ی عکس، پس زمینه را تار کند و سوژه به صورت واضح باقی بماند. در دوربین های حرفه ای، به دلیل قوانین اپتیک و نور می توان به وسیله ی لنزی با دریچه ی دیافراگم باز (ضریب f پایین) به تصاویر پرتره دست یافت؛ اما در گوشی های هوشمند با حسگرهای کوچک این قابلیت با پردازش نرم افزاری پس از گرفتن عکس محقق می شود.
البته باید به این موضوع اشاره کرد که سازندگان تلفن های همراه با چند مشکل عمده در عکاسی پرتره و جلوه ی بوکه مواجه هستند: ۱. گوشی می تواند هنگام اندازه گیری عمق فریب بخورد و به اشتباه بخش هایی از تصویر را تار کند که نباید تار شود؛ ۲. جلوه ی بوکه همان طورکه گفته شده، به طورعادی باید با استفاده از دریچه ی دیافراگم باز و عریض به دست بیاید؛ اما ایجاد جلوه ی بوکه با استفاده از پردازش تصویر کاری بسیار دشوارتر است؛ ۳. مشکل سوم به استفاده از چند حسگر و دوربین مربوط است. هرکدام از دوربین های متفاوت ویژگی های گوناگونی همانند سرعت شاتر و میدان دید و پرسپکتیو متفاوتی دارند؛ ازاین رو، این دوربین ها باید به خوبی باهم هماهنگ باشند تا مشکلی در ثبت تصویر پیش نیاید.
البته، باید گفت تنها راه برای اندازه گیری عمق اشیاء الزاما استفاده از حسگر دوربین عکاسی نیست؛ بلکه برای مثال در هواوی P30 پرو، استفاده از حسگر (ToF (Time of Flight را شاهد هستیم که وظیفه ی عمق سنجی را برعهده دارد.
افزودن دوربین برای بیشترکردن جزئیات تصویر (حسگر مونوکروم)
حسگرهای متداول دوربین تلفن همراه به تنهایی نمی توانند رنگ ها را تشخیص دهند؛ به همین دلیل، آرایه ای از فیلتر رنگی به اندازه ی پیکسل برای آن ها نیاز است. هر پیکسل معمولا یکی از رنگ های RGB یا همان سبز و آبی و قرمز را ثبت می کند. خروجی آنچه حسگرها ثبت کرده اند، در فرایندی به نام Demosaicing به تصویر قابل خواندن رنگی تبدیل می شود.
این نوع طراحی حسگر موجب بروز نقصهایی ازجمله ازدسترفتن رزولوشن تصویر بهدلیل وجود لایهی فیلتر رنگی و همچنین بخشی از نور ورودی میشود. بهعبارتدیگر، پیکسل نمیتواند کل نور ورودی را بهخوبی تشخیص دهد؛ حالاینکه بعضی از گوشیهای هوشمند همچون هواوی میت ۱۰ پرو و P20 پرو از حسگر مونورکروم (سیاهوسفید) استفاده میکنند. حسگرهای مونوکروم نقصهای حسگر RGB را ندارد و میتوانند نور را بهصورت کامل دریافت کنند. درنهایت، ترکیب تصاویر حسگر مونوکروم با حسگر اصلی موجب میشود تصویر با جزئیات بالا حاصل شود (در تصویر بالا، تنها دوربین رنگی هواوی میت ۱۰ پرو تصویر را ثبت کرده و برشی از عکس را میبینید؛ اما در عکس پایین حسگرمونوکروم و رنگی باهم وارد عمل شدهاند).
نوکیا ۹؛ بازیگری استثنایی
شرکت HMD Global که نام برند نوکیا را یدک میکشد، چندی پیش نوکیا ۹ را معرفی کرد. نوکیا9 اولین تلفنهمراه جهان با دوربین پنجگانه است و این ماژول پنجگانه حاصل همکاری شرکتهای بزرگ و مطرحی ازجمله Light ،FIH Mobile ،ZEISS ،Google و Qualcomm است. نوع طراحی و عملکرد دوبینهای نوکیا ۹ بسیار خاص و انقلابی محسوب میشود.
ماژول دوربین نوکیا ۹ از پنج دوربین با رزولوشن ۱۲ مگاپیسکلی و ضریب اف ۱.۸ تشکیل شده و سه حسگر بالایی و چپی و راستی که مثلثی را تشکیل میدهند، از نوع مونوکروم هستند. همچنین، دو حسگر پایینی و وسطی نیز از نوع رنگی هستند. اطلاعات مربوطبه لنزها نیز هنوز منتشر نشده اند.
یکی از ویژگی های ماژول دوربین نوکیا ۹، کارکرد همزمان تمامی پنج حسگر است. در سایر گوشیهای هوشمند، زمانیکه کاربر در رابط کاربری دوربین حالت عکاسی را انتخاب میکند (سیاهوسفید و عکاسی با لنز عریض و بزرگنمایی اپتیکال) حسگر مدنظر اطلاعات خود را به پردازنده تصویر میفرستد؛ اما در نوکیا ۹ با الگوریتمها و اقدامهای انجامشده، تمامی پنج دوربین اطلاعات خود را به پردازنده تصویر میفرستند.
سه حسگر مونوکروم برای دستیابی به عکسهایی که هم در نقاط تاریک و هم در نقاط روشن جزئیات خوبی داشته باشند، عکسهای متفاوتی ثبت میکنند. همانطورکه قبلا بیان کردیم، استفاده از حسگرهای مونوکروم سبب می شود ۲.۹ برابر نور بیشتر درمقایسه با حسگرهای رنگی ثبت شود. درنهایت عکس های ثبت شده به وسیله ی الگوریتم های پیشرفته ای که تیم های HMD و ZEISS چیده اند، پردازش و تصویر نهایی ثبت می شود.
جمع بندی
یکی دیگر از موضوعاتی که استفاده از حسگرهای بیشتر در گوشی های هوشمند را محدود می کند، بحث پردازش عکس های گرفته شده است. هرچه تعداد حسگرها بیشتر باشد؛ یعنی به توان پردازش بیشتر و بسیار دقیق تری نیاز است تا نتیجه ی کار بهتر باشد. استفاده از چند حسگر در دنیای امروزی تلفن های همراه، سبب شده محدودیت های قبلی برداشته شود و بتوانیم قابلیت های جدیدتری در دنیای عکاسی با تلفن همراه را مشاهده کنیم. هرچند انتظار نداریم شرکت های تولید کننده ی تلفن های هوشمند به همین حد بسنده کنند و روزبه روز بالغ ترشدن توانایی عکاسی تلفن های همراه را شاهد خواهیم بود.