میشود گفت که تقریبا 16 سال پیش برای اولین بار گوشی های موبایل مجهز به دوربین شده و بعد وارد بازار شدند. از آن زمان تا به حال انواع تکنولوژی های بکار رفته در دوربین های موبایل با سرعت بالایی توسعه یافته اند. با توجه به ابراز علاقه ی زیاد کاربران، شرکت های سازنده برای ارتقای دوربین های خود تلاش کرده و در رقابت نزدیکی با هم قرار دارند. در حالی که شاید ما دوربین های دیجیتال با کیفیت تری داشته باشیم اما با توجه به اینکه هر ساله دوربین های به کار رفته در گوشی های هوشمند پیشرفت بهتری داشته اند که اینگونه تعداد بیشتری از افراد آن ها را جایگزین دوربین های اصلی خود میکنند.
با ذکر این نکته که گوشی های هوشمند نسبت به دوربین های دیجیتال معمولا سبک تر بوده و حمل آن ها ساده تر است، همیشه همراه ما هستند و سریع تر و راحت ترمیتوان با آن ها عکس یا فیلم گرفت. به همین علت یکی از مهم ترین اجزای تلفن های هوشمند دوربین های اصلی آن ها هستند. دوربین های قابل استفاده در گوشی های مختلف، پیوسته خصوصیات متفاوت خود را دارند که پایه های این تفاوت ها در اجزای سخت افزاری و تکنیک های نرم افزاری مورد استفاده در دوربین ها برای توسعه کیفیت تصاویر آن ها است.
اکنون برای انتخاب یک گوشی هوشمند با دوربین بهتر و مناسب تر می بایست شناخت فنی بهتری از آن ها داشته باشید بر همین اساس در ادامه مطالب سعی میکنیم شما را با انواع تکنولوژی های بکار رفته در دوربین های موبایل ، اجزای سخت افزاری،تکنیک های نرم افزاری و نقش ها و کاربرد آن ها آشنا کنیم.
ساز و کار کلی کارکرد دوربین و اجزای اصلی آن
همانطور که میدانید دوربین های قابل استفاده در تلفن های هوشمند و انواع تکنولوژی های بکار رفته در دوربین های موبایل با همدیگر متفاوت هستند اما همه ی آن ها سه جزء اصلی مشترک دارند:
لنز،که به کمک آن میتوان اجسام را دید و نور محیط را دریافت کرد. حسگر، که نورمحیط را دریافت کرده و سپس ان را به داده های دیجیتالی تبدیل میکند. و آخرین جزء نرم افزار خاصی که به کمک یک پردازنده تصویر داده های ذکر شده را تحلیل کرده و به یک فایل تصویری با کیفیت تبدیل میکند.
هنگام گرفته شدن یا ثبت یک تصویر، نور که از اجسام قرار گرفته در میدان دید دوربین منعکس میشود به وسیله لنز وارد دوربین میشود و به حسگر نور دوربین انتقال میابد.حسگر گفته شده نور را جذب کرده، سپس آن را به سیگنال های دیجیتالی ترجمه میکند و به واحد پردازش تصویر میفرستد.در آن محل تصویر مورد نظر ایجاد شده و بعد از آن سعی میشود که اشکالات مختلف آن مانند نویزها در صورت امکان بر طرف شوند.
حسگر (SENSOR)
سنسور های به کار رفته در دوربین برند های مطرح تولید موبایل
نقش حسگر کشش نور و تبدیل کردن آن به داده های دیجیتالی است که البته به عقیده تعداد زیادی از عکاسان حرفه ای،مهم ترین جزء یک دوربین عکاسی است.
هر حسگر دوربین سه خصوصیت اصلی دارد که کیفیت و چگونگی عملکرد آن را بیان میکند:مقدار پیکسل های حسگر، اندازه حسگر و تکنولوژی قابل استفاده برای کشش و دیجیتال سازی نور.در ادامه این مطالب هر کدام از این سه خصوصیت و تاثیری که میگذارند را برای شما عزیزان توضیح میدهیم.
تعداد پیکسل ها
ابتدا میخواهیم بدانیم که پیکسل چیست؟
باید بدانید که سنسور دوربین یک صفحه مستطیلی دارد که میلیون ها پیکسل مربعی کوچک را تشکیل میدهد. نقش پیکسل ها گرداوری کردن پیکسل های نوری است. نکته قابل توجه اینکه هر پیکسل تنها یک قسمت کوچک از تصویر،یعنی تنها یک رنگ را درج میکند و اطلاعات دیگری را ارائه نمیدهد. در نتیجه از تلفیق شدن میلیون ها پیکسل تصویر مورد نظر بوجود می آید. همانطور که ممکن است بدانید معیار اندازه گیری استاندارد پیکسل ها در دوربین های امروز مگاپیکسل است.
یک مگاپیکسل برابر مقدار یک میلیون پیکسل است. بر این اساس به طور مثال: تصاویر یک دوربین 20 مگاپیکسلی در بردارنده 20 میلیون پیکسل هستند. هرچه قدر مقدار پیکسل های دوربین بیشتر باشد، درزمان زوم کردن روی آن، چاپ کردن تصویر در اندازه های بزرگ و یا هنگام بریده شدن قسمتی از آن، تصویری که در نهایت میبینید وضوح بیشتر و کیفیت بهتری دارد و همچنین پیکسل های مربعی شکل آن را کمتر قابل شناسایی خواهد بود. دقت کنید که افزایش مقدار پیکسل ها ملاکی برای بهتر شدن تصویر ها نیست، عوامل مختلفی از انواع تکنولوژی های دوربین های موبایل در کیفیت تصاویر نهایی موثر هستند که در ادامه مطالب راجع به آن ها صحبت میکنیم.
اندازه حسگر
اندازه سنسور های دوربین موبایل iPhone 11 Pro Max، Mi 10، Galaxy S20 Ultra، P40 Pro+
هرچه میزان حسگر دوربین بیشتر باشد نور بیشتری هم دریافت خواهد کرد. بدست آوردن نور بیشتر از طریق حسگر، سبب کاهش نویز، بیشتر شدن عملکرد دوربین در فضاهای کم نور، امکان فوکوس بهتردر هنگام حرکت اجسام و اشخاص و همچنین باعث بالا رفتن محدوده دینامیکی تصاویر میشود.(محدوده دینامیکی یعنی تفاوت میزان روشنایی بین تاریک ترین نقاط و روشن ترین نقاط عکس).
در سال های گذشته تولید کنندگان سعی داشته اند تا تعداد پیکسل های دوربین تلفن های هوشمند را افزایش دهند و به همین علت تولید کنندگان این دوربین ها یعی داشتند که اندازه پیکسل هارا کاهش دهند تا مقدار پیکسل بیشتری بر روی حسگر ها داشته باشند. از سمت دیگر تلاش همیشگی این تولیدکنندگان برای ساختن گوشی های باریک تر سبب شده تا اندازه ماژول دوربین و سپس اندازه حسگر آن محدود بشود و همچنین افزایش هم نیابد.
این محدودیت ها باعث شده است تا اندازه پیکسل ها کاهش یابد، در راستای آن نور کمتری به هر پیکسل برسد و به علاوه نویز آن افزایش یابد. به همین دلیل است که برای مثال شرکت های شناخته شده ای از جمله اپل، سامسونگ و اچ تی سی، در افزایش تعداد پیکسل دوربین تلفن های خود کند و با احتیاط پیش میروند و حتی گاهی اوقات هم تعداد پیکسل ها را کاهش داده و در نهایت اندازه آن ها را افزایش داده اند.
معیار سنجش پیکسل ها روی هر سنسور واحد میکرومتریا میکرون است و معمولا عددی بین 1 تا 2 میکرون است که به طور طبیعی هرچقدر عدد در این میان بزرگ تر باشد سایز پیکسل هم بزرگ تر و همچنین نور بیشتری به وسیله آن در شرایط نوری یکسان بدست آورده میشود.
CCD یا CMOS
به طور کل حسگر دوربین تلفن های هوشمند یا دوربین های دیجیتالی بر پایه یکی از دو تکنولوژی ccd و cmos هستند.
اولین گوشی های دوربین دار معمولا از حسگر های ccd برخوردار بودند اما بخاطر گران قیمت بودن آن ها و مصرف کردن بیشتر باتری، این گونه از حسگرها کم کم جایگزین حسگرهای cmos شدند. تا آن جا که در دنیای امروز تقریبا همه ی دوربین های به کار رفته در تلفن های هوشمند، تجهیز شده به حسگر های cmos هستند. سطح این حسگر ها حاوی آرایه ای دو بعدی از آشکار سازی نوری همانند پیکسل های تصویر هستند. به این معنا که برای مثال یک حسگر 20 مگاپیکسلی از 20 میلیون آشکار سازی نوری شکل گرفته است که در چهارچوب یک آرایه دو بعدی سطح آن پوشانده شده است.
ساز و کار کلی عملکرد یک حسگر cmos به این صورت است که آشکار سازی نوری مربوط به هر پیکسل از تصویر، داده های آنالوگ وابسته به فوتون های نوری که به آن برخورد کرده را دریافت میکند. این داده ها تقویت شده و به یک سیگنال دیجیتالی مربوط به روشنایی فوتون ها مبدل میشود. البته لازم است بدانید که برای دریافت کردن داده های مربوط به رنگ ها، آشکار سازی های سطح حسگر از طریق یک فیلتر RGBG که به نام فیلتر BAYER آن را میشناسند، پوشانده شده اند. در پایان یک الگوریتم نرم افزاری این سیگنال های دیجیتالی را گرفته و عکس رنگی بدست آمده را تولید میکند.
عدسی (لنز)
لنز های بکار رفته در دوربین موبایل
یک لنز دوربین موبایل وظیفه دارد نور را برحسگر دوربین متمرکز کند، که در حقیقت از مجموعه عناصر و عدسی های پلاستیکی یا شیشه ای حاصل شده است. به کارگیری عدسی های شیشه ای همواره باعث میشود کیفیت وروشنایی تصویرافزایش یابد این در حالی است که عدسی های پلاستیکی مقرون به صرفه تر و سبک تر هستند. هر کدام از اجزای عدسی نقش مخصوص خود را دارا هستند وظایفی مانند:متمرکز کردن نور به شکلی که با اندازه حسگر سازگار گردد، برطرف کردن بعضی ایرادات، ومهیا کردن نقطه فوکوس پایانی تصویر.در دوربین هایی که خاصیت فوکوس خودکار را دارند، آخرین عنصر موجود در لنز بوسیله یک موتور مکانیکی به حسگر دور یا نزدیک میشود تا بدین گونه بر روی چند بخش متفاوت از تصور فوکوس به عمل بیاید. به صورت کلی لنز نقش مهمی در انواع تکنولوژی های دوربین های موبایل دارد.
دیافراگم یا دریچه (APERTURE)
دیافراگم پنجره ای میان حسگر و عدسی دوربین است که در این صورت نور تمرکز یافته از آن عبور کرده و به حسگر تابانده میشود. سایز این پنجره است که مشخص میکند چه مقدار نور به حسگر منتقل شده و تصویر حاصل شده تا چه مقدار واضح و در حالت فوکوس باشد.بر عکس دوربین های پیشرفته سایز دیافراگرم در دوربین تلفن ها پیوسته ثابت است. به همین دلیل در این گونه دوربین ها نمیشود مقدار نور منتقل شده به حسگر را عوض کرد. سایز محل ورود دیافراگرم به نسبت فاصله کانونی و به شکل f/number گفته میشود.
سایزf/2.0 برای یک دیافراگم اینگونه معنی میکنند که سایز فاصله کانونی دوربین 2 برابر قطر دیافراگم بوده یا به معنای دیگر قطر دیافراگرم برابر با فاصله کانونی دوربین است. از این رو هر چقدر که اینf/number کوچک تر باشد، سایز دیافراگرم دوربین بزرگتر است و نهایتا نور بیشتری هم به حسگر میرسد. هنگامی که سایز دیافراگم افزایش میابد کارکرد دوربین درشزایطی که نور کمتری وجود دارد بهتر شده و همینطور عمق میدان دید کاهش پیدا میکند. با وجود کم شدن عمق میدان دید دوربین، وضوح پیش زمینه تصویر بیشتر شده و پس زمینه به آهستگی تار و محو میشود.
ایزو (ISO)
ISO تعیین میکند که چه مقدار دوربین به نور حساس است. با بیشتر اپلیکیشین های کنترل دوربین میتوان مقدار ISO دوربین را تنظیم کرد. هر چقدر عدد ISO بزرگ تر شود حسگر دوربین هم دربرابر نور حساس تر خواهد شد. برای نمونه اگر در زمان گرفتن عکس اگر عدد ISO را روی 100 تنظیم کنید و درحالی که دوربین شما برای گرفتن هر عکس به یک ثانیه زمان احتیاج داشته باشد با رسیدن عدد ISO به 800 امکان دارد این مدت زمان به 125/0 کاهش پیدا کند. با ذکر این نکته که استفاده کردن از بیشترین میزان ISO فکر خیلی خوبی نیست، به این علت که با بالا رفتن حساسیت حسگر به نور، نویز تصویر هم افزایش خواهد یافت.
با استفاده از ISO های بسیار بالا نویز چشمگیری به صورت ذرات روشن بر روی تصویر نمایان خواهد شد. بر همین اساس اگر اهمیت کیفیت تصویر برای شما مهم است، ISO دوربین را روی درجات پایین مرتب کنید.
سرعت شاتر (SHATER SPEED)
وظیفه شاتر چیست؟ شاتر وظیفه دارد از رسیدن نور به حسگر جلوگیری کند. در زمان عکس برداری شاتر برای مدت کمی باز شده و دوباره بسته میشود که مدت این بازه زمانی در هنگام باز و بسته شدن شاتر با تغییر سرعت شاتر قابل تنظیم است.
معیار اندازه گیری سرعت شاتر ثانیه است، برا مثال وقتی عدد 1 را برای shater speed تنظیم کرده ایم یعنی برای اینکه عکسی گرفته شود شاتر 1 ثانیه برای گردآوری نور باز خواهد ماند. برای بالارفتن سرعت شاتر باید آن را روی اعداد کوچکتر که به شکل کسری از ثانیه نمایان میشوند،تنظیم کرد. هر چقدر که شاتر مدت زمان بیشتری باز بماند،حسگر دوربین هم مقدار نور بیشتر جذب میکند اما ممکن است تکان های دست اثر منفی بگذارند و عکس بیشتر تار شود. به همین دلیل همواره برای عکس گرفتن از سوژه های متحرک بهتر است سرعت شاتر بالاتر و همچنین برای ثبت عکس در فضاهای کم نور و یا ثبتکردن صحنه هایی همانند صاعقه یا آتش بازی بهتر است که سرعت شاتر پایین تر باشد زیرا که شما نتایج بهتری خواهید گرفت.
برای تغییردادن سرعت شاتر در دوربین تلفن های موبایل فقط در بعضی اسمارت فون های پیشرفته که دارای تنظیمات دستی یا Manual هستند میتوان انجام داد. و در موارد دیگر سرعت شاتر بوسیله خود دوربین تنظیم میشود.
تثبیت تصویر (Image Stabilization)
تثبیت تصویر در دوربین های هوشمند از اهمیت زیادی برخوردار است و به این معنی است که تاثیر تکان ها و لرزش های ناخواسته دوربین بر تصویر نهایی خنثی خواهد شد.و البته به دو گروه کلی تقسیم میشود : تثبیت تصویر نوری (OIS) و تثبیت تصویر دیجیتالی(ِDIS)
اساس کار روش های نوری به این صورت است که فعالیت تثبیت تصویر قبل از تبدیل شدن نور به سیگنال های دیجیتالی انجام میشود. به همین خاطر در تکنیک های نوری تلاش میکنند تا از طریق بکارگیری ژیروسکوپ ها و موتور های مکانیکی، شدت و سمت و سوی لرزش های دوربین را تشخیص داده و بوسیله حرکت دادن حسگر یا عدسی در سمت مخالف تاثیر این لرزش ها ازبین برود. اما در روش های دیجیتالی فعالیت تثبیت تصویر پس از شکل گیری تصویردیجیتالی و با استفاده از الگوریتم های نرم افزاری انجام میشود.
این روش ها تقریبا هزینه بر یا گران قیمت هستند و در دنیای امروزی یک سری از تلفن های هوشمند و پیشرفته تر این قابلیت را دارا هستند مانند گوشی های : iPhone 7 Plus ،iPhone 7 ،iPhone 6 Plus ،HTC One M8 ،LG G4 و LG G5
در انتهای مطالب میخواهیم شما را با کارکرد دوربین چندگانه گوشی های سامسونگ آشنا کنیم.
دوربین واید(Wide)
اساس کار این نوع لنز کم شدن وسعت دریچه دیافراگم و افزایش عمق میدان تصویر است. به زبان ساده تر شما با استفاده از این لنز میتوانید تصاویر را عریض تر و با جزئیات بیشتر ثبت کنید.
اگر علاقه مند به عکاسی درسفر هستید و یا در کل به از عکسبرداری لذت میبرید و میخواهید سوژه ها و جزئیات بیشتری را در عکس های خود ثبت کنید لنز واید گزینه مناسبی برای این کار است.
دوربین اولتراواید (Ultrawide)
اگر احساس میکنید که لنز واید برای کار شما و ثبت تصاویر عریض کافی نیست میتوانید از این لنز استفاده کنید و جزئیات بسیاری را در عکس های خود داشته باشید.توجه داشته باشید که مگاپیکسل این لنزنسبت به لنز واید کمتر است.
دوربین ماکرو (Macro)
یک نمونه دیگر از لنز هایی که درگوشی سامسونگ استفاده شده است لنز ماکرو است.
اگر قصد دارید از فاصله نزدیک سوژه های خود را به زیبایی ثبت کنید یا به عبارتی میخواهید تصاویر را به صورت کلوزآپ ثبت کنید و یا به دنبال عکسبرداری از لحظه های شگفت انگیز طبیعت هستید این لنز برای کار شما گزینه بسیار مناسب است.
دوربین تشخیص عمق (depth)
اگرعلاقه مند به عکس هایی هستید که به طور جالبی سوژه اصلی در تصویر واضح است اما محیط اطراف آن و یا هر چه که در اطراف آن دیده میشود تار یا مات شده به این معنی است که از لنز تشخیص عمق استفاده شده است. امروزه در بیشتر دوربین های بکار رفته در تلفن های همراه مختلف به خصوص گوشی های سامسونگ از این لنز استفاده شده که بسیار هم پرطرفداراست.البته به این لنز اصطلاحا حالت BOKEN هم گفته میشود.
برای مطلع شدن از اطلاعات بیشتر راجب گوشی های موبایل و خدمات آن ها میتوانید مطالب بیشتر در سایت جانبی سنتر را مطالعه کنید. همچنین اگر سوالی در زمینه انواع تکنولوژی های بکار رفته در دوربین های موبایل دارید می توانید از طریق کامنت زیر همین مطلب سوال خود را مطرح کنید تا کارشناسان ما به آن ها پاسخ دهند.