ايتنا - زیر و بم‌های دوربین در موبایل‌های هوشمند

شهرام شریف - تنها در طی چند ماه گذشته دوربین‌ موبایل‌های هوشمند از ۸ به ۱۳ مگاپیکسل تبدیل شده‌اند. در واقع سازندگان موبایل به طرز سرسام‌آوری بسیاری از تمرکز خود را روی دوربین موبایل قرار داده‌اند و بهترین گوشی‌های خود را به دوربین ۱۳ مگاپیکسلی مجهز کرده‌اند.

به گزارش «سی‌نت» سامسونگ گلکسی اس ۴، ال جی اپتیموس جی پرو و سونی اکسپریا زد نمونه‌های جدید این رویکرد هستند.

اما این جنگ و دعوا بر سر مگاپیکسل از زمستان سال گذشته شروع شده بود.
ال جی اپتيموس جی که با ۱۳ مگاپیکسل توسط کمپانی اسپرینت (برای بازار آمریکا) ارائه شده بود و حتی قبل‌تر از آن یعنی در اواسط سال ۲۰۱۲ نوکیا ۸۰۸ پیورویو با ۴۱ مگاپیکسل ارائه شده بود.
مشخص است که علاقه‌مندی مردم به عکاسی و فیلمبرداری با موبایل در این رویکرد شرکت‌های تولید کننده موبایل بسیار موثر بوده اما با این همه آنچه در نهایت حرف آخر را می‌زند کیفیت تصویر از راه مقایسه تصویر نهایی است و نه لزوما عدد اعلام شده برای مگاپیکسل.

با این حال باید پذیرفت بسیاری از مردم شاخص‌ها را صرفا با اعداد می‌سنجند و به دلیل فقر دسترسی به اطلاعات امکان مقایسه برای آنان میسر نیست.
با این همه شرکت‌های تولید کننده مجبور به رشد کیفیت همپای افزایش مگاپیکسل هستند.

البته بعضی شرکت‌ها هم هستند که در پی اصلاح این مسیر برآمده‌اند.
شرکت HTC از جمله شرکت‌هایی است که در این رقابت سنگین حضور دارد. این شرکت چند سال قبل دوربین ۱۶ مگاپیکسلی روی گوشی TiTan 2 قرار داد اما هم‌اکنون برای بهترین گوشی خود HTC One تعداد مگاپیکسل خود را به ۱۲ کاهش داده است.
حالا HTC می‌گوید که از تکنولوژی «اولتراپیکسل» استفاده کرده؛ جایی که پیکسل‌ها بزرگ‌تر شده‌اند و نور بیشتری را جذب می‌کنند. تغییر اندازه پیکسل‌ها چیزی است که حتی می‌تواند عکس یک دوربین بسیار خوب ۵ مگاپیکسلی را بر یک دوربین ۱۲ مگاپیکسلی برتری دهد.

به این ترتیب می‌توان گفت که شماره مگاپیکسل به تنهایی نمایانگر برتری یک دوربین نیست.
در واقع مجموعه‌ای از سایز و نوع جنس لنز دوربین، سنسور نوری، پردازنده تصویر (سخت‌افزاری) و نرم‌افزار ارتباط‌دهنده آنها است که کیفیت یک دوربین عکاسی را می‌سازد.

ترکیب‌های اصلی، اول: سنسور
حرفه‌ای‌ترین عکاسان هم به شما می‌گویند که مهم‌ترین ترکیب در یک سیستم اپتیکال عکاسی سنسور(قبلا فیلم‌های نگاتیو جای آنها قرار داشت) است به خاطر اینکه با فرآیند ثبت تصویر و نور سروکار دارد.
نور از لنز می‌گذرد و به سنسور می‌رسد. در این مرحله پس از دریافت اطلاعات و ترجمه آن به سیگنال‌های الکترونیکی به پردازنده تصویر ارسال می‌شود و سپس عکس اصلی پس از اصلاح برخی عیوب به دست می‌آید.
سایز در سنسور عنصر بسیار مهمی است. به طور عمومی سنسور بزرگ‌تر به پیکسل‌های بزرگ‌تر منجر می‌شود و پیکسل‌های بزرگ‌تر اجازه دریافت نور بیشتری را می‌دهند که در واقع منتج به تصویر بهتری می‌شود.
در واقع می‌توان پیکسل‌ها را به حفره‌هایی روی سنسور تعبیر کرد که هر چه بزرگ‌تر باشند امکان دریافت اطلاعات بیشتری را دارند.

حالا می‌توان فهمید چرا عکس ۸ مگاپیکسلی در دوربین‌های نیمه حرفه‌ای DSLR از عکس ۸ مگاپیکسلی و حتی ۱۲ مگاپیکسلی برخی دوربین‌های موبایل با کیفیت‌تر است.
در واقع سنسور بزرگ‌تر اجازه جذب نور بیشتر می‌دهد و این به دامنه وسیع‌تر نوری و نویز کمتر منجر می‌شود.

سفسطه مگاپیکسل
حالا می‌توان فهمید چرا افزایش تعداد پیکسل‌ها در یک سنسور لزوما به افزایش وضوح پیکسل‌‌ها منجر نمی‌شود.
با این حال سازندگان موبایل از رقابت بر سر افزایش پیکسل‌ها دست برنداشته‌اند. جان ارنسن یک تحلیلگر گارتنر می‌گوید: سازندگان موبایل زمانی برای رسیدن از مرز یک مگاپیکسل به ۲ مگاپیکسل بدون تغییر سایز سنسور اقدام به کاهش اندازه پیکسل‌ها و افزایش تعداد آنها کردند. اما این کار به‌رغم افزایش مگاپیکسل باعث می‌شود که نور به سختی وارد و این باعث ایجاد نویز بیشتر می‌شود.
موضوعات دیگری هم البته این وسط وجود دارند. شرکت‌های تولیدکننده موبایل یک محدودیت هم برای افزایش سطح سنسور دارند. هرچه موبایل‌ها لاغرتر شوند امکان تعبیه سنسورهای بزرگ‌تر در آنها سخت‌تر است.
بجورن کیلبورن یکی از معاونان شرکت HTC می‌گوید که اندازه هر پیکسل در دوربین ۱۶ مگاپیکسلی موبایل TiTan II برابر با ۱۲/۱ میکرون بود در حالی که هر پیکسل در موبایل ۸ مگاپیکسلی HTC One X کمی بیشتر از ۴/۱ میکرون است. کیفیت دوربین هر دو موبایل پیکسل با پیکسل با هم یکی است.
متاسفانه بسیاری از سازندگان موبایل جزئیات دوربین‌های تعبیه شده و سایز سنسور خود را اعلام نمی‌کنند و تا قبل از تست آنها کیفیت آنها نامشخص است.

نوکیای ۴۱ مگاپیکسلی
مدت زمان زیادی از عرضه دوربین ۴۱ مگاپیکسلی نوکیا می‌گذرد. ۸۰۸ PureView هنوز هم شگفتی ساز عرصه دوربین‌های موبایل است.
یوها الکارهو مدیر تکنولوژی دوربین در نوکیا در این باره می‌گوید: وقتی شما به صورت دیجیتالی روی یک تصویر زوم می‌کنید در واقع صرفا دارید بزرگنمایی پیکسل‌ها را تغییر می‌دهید. این تغییر زوم باعث بدریخت شدن تصویر و از بین رفتن شفافیت آن می‌شود. در نوکیا ۸۰۸ PureView این شرکت از تکنولوژی تحت عنوان «oversampling,» استفاده کرده است. بر اساس این تکنولوژی در دوربین ۵ مگاپیکسلی این موبایل اطلاعات هر هفت پیکسل در یک پیکسل(که به آن سوپر پیکسل گفته می‌شود) قرار می‌گیرد. اگر روی عکس زوم کنید می‌بینید اطلاعات زیادی همچنان وجود دارد و این به معنی بزرگ‌سازی پیکسل نیست.
با این حال به گفته یوها آلکارهو آنها سایز سنسور (بین ۱ تا ۲/۱ میکرون) را کاهش نداده‌اند و صرفا از الگوریتمی در بالای سنسور استفاده کرده‌اند که باعث کاهش نویز می‌شود. با این حال به گفته تحلیلگران این یکی از غیرمعمول‌ترین اندازه‌های سنسور در موبایل‌های هوشمند است.

ترکیب کلیدی، ۲ پردازنده تصویری
به این ترتیب با سایز، کیفیت لنز و سنسور موضوع دیگری نیز در کیفیت عکس تاثیرگذار است و آن پردازنده تصویری است.
بسیاری از موبایل‌های هوشمند پرقدرت امروزه پردازنده اختصاصی تصویر دارند که به سرعت عکس‌ها و ویدئوها یا بازی را پردازش می‌کند بی‌آنکه روی پردازنده اصلی دستگاه فشار وارد کند.
سامسونگ و اچ تی سی هر دو در برخی موبایل‌های جدید خود از این پردازنده سخت‌افزاری اختصاصی بهره گرفته‌اند هر چند این امکان تا اندازه‌ای روی زمان فوکس و وضوح تصویر تاثیر منفی دارد.
به جز این الگوریتم نرم‌افزاری که بین سخت‌افزار و نتیجه نهایی قرار می‌گیرد نیز در عکس نهایی موثر است. اینجا جایی است که قضاوت کاربر هم موثر است اینکه مثلا کیفیت رنگ‌ها یا شارپ‌نس تصویر چگونه است و چشمان ما آن را چگونه می‌بیند.
پردازنده تصویری همچنین برای سرعت در عکسبرداری (از زمان فشردن شاتر تا ثبت عکس) هم بسیار موثر است.

و چیزهای دیگر
اما ماجرا هنوز به همین جا ختم نشده است. پردازنده‌های جدیدی (backside-illuminated) وجود دارند که در حال گسترش در بسیاری از موبایل‌های هوشمند هستند.
این پردازنده‌ها برای عکاسی در نور کم قابلیت بهتری دارند؛ چراکه حساسیت‌های تصویری را بالا می‌برند با این حال ضعف آنها این است که در نور عادی منبع نور را بسیار روشن می‌کنند.
نوکیا لومیا ۹۲۰ و آی‌فون ۵ دو نمونه موبایلی هستند که عملکرد عکاسی آنها در نور کم بسیار خوب است. همچنین HTC One و گلکسی اس ۴ نیز در این زمره‌اند هر چند از امکان تنظیم اتوماتیک عکسبرداری برای نور کم برخوردار نیستند.
قابلیت دوربین‌های موبایل در نور کم نشان می‌دهد که در واقع اندازه سنسور و پردازنده تصویر مهم‌ترین عناصر در کیفیت عکس به شمار می‌آیند. اما عناصر دیگر نیز در این بازی موثرند؛ مثلا کیفیت بالای عناصر دیگر نیز در کیفیت عکس‌ها نقش ویژه‌ای ایفا می‌کند؛ هر چند در نهایت استفاده از آنها قیمت دوربین و به تبع آن موبایل را نیز افزایش می‌دهد.