واحد خبر mobile.ir : حدود 16 سال پیش بود که برای اولین بار تلفن‌های همراه مجهز به دوربین وارد بازار شدند. از آن زمان تاکنون، تکنولوژی دوربین‌های به کار رفته در دستگاه‌های همراه با شتاب بالایی در حال پیشرفت بوده و با توجه به استقبال چشمگیر کاربران، شرکت‌های سازنده در رقابتی تنگاتنگ بر ارتقای این دوربین‌ها تمرکز نموده‌اند. هر سال دوربین‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند بهتر شده و در نتیجه افراد بیشتری آن‌ها را جایگزین دوربین‌های اصلی خود می‌کنند. گوشی‌های هوشمند معمولا سبک‌تر از دوربین‌های دیجیتالی مستقل بوده، همیشه همراه ما هستند، و عکس‌برداری با آن‌ها سریع‌تر و راحت‌تر است. بنابراین تعجبی ندارد که اکثر عکس‌ها و فیلم‌های ما به کمک دوربین گوشی‌ها گرفته می‌شود، در حالی که شاید دوربین‌ دیجیتالی با کیفیت‌تری داشته باشیم که در خانه خاک می‌خورد.

بر همین اساس، امروزه یکی از مهم‌ترین مشخصات و اجزای گوشی‌های هوشمند، دوربین‌های اصلی آن‌ها هستند. از سوی دیگر، با داغ شدن تب عکس‌های خویش‌انداز یا selfie در جوامع مجازی و رسانه‌های اجتماعی، اهمیت دوربین‌ جلویی گوشی‌ها نیز روز به روز در حال افزایش است. دوربین‌های به کار رفته روی دستگاه‌های مختلف، همواره در کیفیت تصویربرداری، فیلم‌برداری، و قابلیت‌های جانبی با یکدیگر متفاوت هستند. برخی عکس‌های واضح‌تری می‌گیرند و برخی فیلم‌های با کیفیت‌تر، بعضی در محیط‌های پر نور موفق‌تر هستند و بعضی در محیط‌های کم نور، برخی در خنثی‌سازی لرزش‌های دست بهتر عمل می‌کنند، بعضی سریع‌تر و هوشمندانه‌تر روی عناصر تصویر فوکوس می‌کنند، در تصاویر برخی دوربین‌ها رنگ‌ها طبیعی‌تر هستند و در دیگری پرلعاب‌تر و جذاب‌تر به نظر می‌آیند. این تفاوت در تصاویر گرفته شده، ریشه در اجزای سخت‌افزار به کار رفته در دوربین‌ها و تکنیک‌های نرم‌افزاری مورد استفاده برای بهبود کیفیت تصاویر آن‌ها دارد. برای درک بهتر مشخصات دوربین‌ها، انتخاب یک گوشی هوشمند با دوربینی بهتر و مناسب‌تر برای نیاز شما و همچنین برای استفاده بهتر از امکانات‌ و قابلیت‌های این دوربین‌ها، لازم است شناخت فنی بهتری از آن‌ها داشته باشید. به همین منظور در این مطلب سعی خواهیم داشت شما را با اجزای مختلف سخت‌افزاری دوربین‌ها، نقش و کاربرد هر یک از آن‌ها، اصطلاحات فنی، معیارهای سنجش توانمندی دوربین‌ها و تکنیک‌های نرم‌افزاری پردازش تصویر مورد استفاده برای ارتقای کیفیت تصاویر آن‌ها آشنا کنیم.

مکانیزم کلی عملکرد دوربین‌‌ و اجزای اصلی آن

اگرچه دوربین‌های به کار رفته در‌ گوشی‌های هوشمند با یکدیگر متفاوت هستند، اما تمامی آن‌ها از سه جزء اصلی مشترک تشکیل یافته‌اند: لنز، که به آن‌ها امکان دیدن اجسام و دریافت نور محیط را می‌دهد؛ حسگر، که نور دریافتی از لنز را به داده‌های دیجیتالی تبدیل می‌کند و نرم‌افزار خاصی که با کمک یک پردازنده تصویر، این داده‌ها را تحلیل نموده و به یک فایل تصویری با کیفیت مناسب تبدیل می‌نماید.

هنگام ثبت یک تصویر، نور منعکس شده از اجسامی که در میدان دید دوربین قرار دارند، از طریق لنز وارد دوربین شده و به حسگر نور دوربین منتقل می‌شود. این حسگر پس از جذب نور، آن را به سیگنال‌های دیجیتالی ترجمه نموده و به واحد پردازش تصویر ارسال می‌نماید. در آن‌جا تصویر مربوطه ایجاد گردیده و سعی می‌شود که ایرادات مختلف آن (همچون نویزها) تا حد امکان اصلاح شوند.

حسگر (Sensor)

حسگر که وظیفه جذب نور و تبدیل آن به داده‌های دیجیتالی را به عهده دارد، به اعتقاد بسیاری از عکاسان حرفه‌ای، مهم‌ترین جزء یک دوربین است. هر حسگر دوربین دارای سه مشخصه اصلی‌ست که بیان‌گر کیفیت و نحوه عملکرد آن هستند: تعداد پیکسل‌های حسگر، اندازه حسگر، و تکنولوژی مورد استفاده برای جذب و دیجیتال‌سازی نور. در ادامه به معرفی هر یک از این سه خصوصیت و تاثیر آن‌ها بر کیفیت تصاویر ایجاد شده خواهیم پرداخت.

• تعداد پیکسل‌ها

حسگر یک دوربین دیجیتالی را می‌توان به صورت آرایه‌ای دو بعدی از پیکسل‌ها در نظر گرفت که حاصل‌ضرب تعداد ردیف‌ها در تعداد ستون‌های آن، تعداد پیکسل‌های حسگر و در نتیجه تعداد پیکسل‌های موجود در تصاویر تولید شده توسط آن را مشخص می‌نماید. همانطور که می‌دانید، مقیاس شمارش پیکسل‌ها در دوربین‌های امروزی مگاپیکسل(MP) است. یک مگاپیکسل معادل تعداد یک میلیون پیکسل است. بنابراین به عنوان مثال، تصاویر یک دوربین20 مگاپیکسلی شامل 20 میلیون پیکسل هستند. به طور کلی می‌توان گفت که هرچه تعداد پیکسل‌های تصاویر بیشتر باشند، بهتر است. هرچه تعداد پیکسل‌های تصویر بیشتر باشد، هنگام زوم کردن روی آن، چاپ کردن تصویر در اندازه‌های بزرگ، یا بریدن بخشی از آن، تصویر نتیجه واضح‌تر و با کیفیت‌تر بوده، احتمال تشخیص پیکسل‌های مربعی شکل آن کمتر خواهد بود. البته این بدان معنی نیست که صرفا با افزایش تعداد پیکسل‌ها می‌توان کیفیت تصویر را بالا برد. کاملا ممکن است که یک دوربین 12 مگاپیکسلی بتواند تصاویری به مراتب بهتر از یک دوربین 20 مگاپیکسلی بگیرد. عوامل مختلفی در کیفیت تصویر نهایی تاثیرگذار هستند که در ادامه این مطلب به آن‌ها پرداخته خواهد شد.

• اندازه حسگر

هرچه اندازه حسگر دوربین بزرگ‌تر باشد، نور بیش‌تری را دریافت خواهد نمود. دریافت نور بیش‌تر توسط حسگر، موجب کاهش نویز، افزایش کارایی دوربین در محیط‌های کم نور، قابلیت فوکوس بهتر روی اجسام و اشخاص در حال حرکت، و بالا رفتن محدوده دینامیکی تصاویر خواهد شد. (محدوده دینامیکی یا Dynamic Range عکس عبارت است از تفاوت مقدار روشنایی بین تاریک‌ترین نقاط و روشن‌ترین نواحی عکس که دارای جزئیات قابل تشخیص باشند). اندازه حسگر اکثر دوربین‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند غیر پرچم‌دار در حدود یک-سوم اینچ است. گرچه حسگرهایی با اندازه‌های بالاتر و تا 1 اینچ هم در برخی گوشی‌های خاص و پرچم‌دار به چشم می‌خورد. در سال‌های اخیر رقابت تبلیغاتی داغی میان تولیدکنندگان، بر سر افزایش تعداد پیکسل‌های دوربین گوشی‌های هوشمند در گرفته است. همین مساله موجب شده است که تولیدکنندگان این دوربین‌ها با کاهش اندازه پیکسل‌ها، سعی در گنجاندن تعداد بالاتری پیکسل روی حسگرها داشته باشند. از سوی دیگر، تلاش دائمی این تولیدکنندگان بر ساخت گوشی‌های باریک‌تر باعث شده است تا اندازه ماژول دوربین و در نتیجه اندازه حسگر آن محدود شده و قابل افزایش نباشد. این محدودیت‌ها سبب شد تا اندازه پیکسل‌‌ها کاهش یافته، به تبع آن نور کمتری به هر پیکسل رسیده و افزایش نویز را به همراه داشته باشد. به همین خاطر است که به عنوان مثال شرکت اپل در افزایش تعداد پیکسل‌ دوربین‌ گوشی‌های خود کند و محتاطانه عمل نموده، شرکت‌هایی دیگری همچون سامسونگ و HTC نیز تا حدودی از افزایش مگاپیکسل دوربین گوشی‌های خود اجتناب نموده و حتی در مواردی اقدام به کاهش تعداد پیکسل‌ها و در نتیجه افزایش اندازه آن‌ها نموده‌اند. سایز پیکسل‌های روی هر سنسور با واحد میکرومتر یا میکرون سنجیده شده و معمولا عددی مابین 1 تا 2 میکرون است که طبیعتا عدد بزرگ‌تر در این میان به اندازه بزرگ‌تر پیکسل و در نتیجه دریافت نور بالاتر توسط آن در شرایط نوری یکسان اشاره دارد.

• CCD یا CMOS

حسگر دوربین‌ گوشی‌ها هوشمند و به طور کلی دوربین‌های دیجیتالی، مبتنی بر یکی از دو تکنولوژی (CCD (charged-coupled device و (CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor هستند. گوشی‌های دوربین‌دار اولیه معمولا از حسگرهای CCD بهره می‌گرفتند. اما با توجه به قیمت تمام شده بالاتر و مصرف باتری بیشتر، این نوع حسگرها به تدریج جای خود را به حسگرهای CMOS دادند. تا جایی که امروزه تقریبا تمام دوربین‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند، به حسگرهای CMOS مجهز می‌شوند. سطح این حسگرها شامل آرایه‌ای دوبعدی از آشکارسازهای نوری (photodetector) متناظر با پیکسل‌های تصویر هستند. به این معنی که مثلا یک حسگر 20 مگاپیکسلی، از 20 میلیون آشکارساز نوری تشکیل یافته است که در قالب یک آرایه دوبعدی سطح آن را پوشانده‌اند. مکانیزم کلی عملکرد یک حسگر CMOS به این ترتیب است که آشکارساز نوری مرتبط با هر پیکسل از تصویر، اطلاعات آنالوگ مربوط به فوتون‌های نوری که به آن برخورد می‌کند را دریافت می‌نماید. این اطلاعات تقویت گردیده و به یک سیگنال دیجیتالی مرتبط با روشنایی فوتون‌ها تبدیل می‌شود. البته لازم به ذکر است که برای بدست آوردن اطلاعات مربوط به رنگ‌ها، آشکارسازهای نوری سطح حسگر با یک فیلتر RGBG --که به نام فیلتر Bayer شناخته می‌شود—پوشانده شده‌اند. در نهایت، یک الگوریتم نرم‌افزاری با دریافت این سیگنال‌های دیجیتالی، عکس رنگی حاصل را تولید می‌نماید.

عدسی (Lens)

لنز که وظیفه متمرکز نمودن نور را بر حسگر دوربین به عهده دارد، در واقع از مجموعه‌ای عناصر و عدسی‌های پلاستیکی یا شیشه‌ای تشکیل یافته است. استفاده از عدسی‌های شیشه‌ای معمولا موجب افزایش کیفیت و وضوح تصویر گردیده، در حالی که عدسی‌های پلاستیکی ارزان‌تر و سبک‌تر هستند. هر یک از این اجزا وظیفه خاصی را به عهده دارند. وظایفی همچون متمرکز نمودن و شکل‌دهی نور به صورتی که با اندازه حسگر منطبق گردد، اصلاح برخی اشکالات، و فراهم آوردن نقطه فوکوس نهایی تصویر. در دوربین‌هایی با قابلیت فوکوس خودکار، آخرین عنصر (یا مجموعه‌ای از چند عنصر نهایی) لنز به کمک یک موتور مکانیکی به حسگر نزدیک‌تر گردیده یا از آن دور می‌شود، تا بدین ترتیب روی چند ناحیه مختلف از تصویر فوکوس انجام شود.

تاثیر اندازه فاصله کانونی بر میدان دید

فاصله بین عدسی و حسگر دوربین، تحت عنوان "فاصله کانونی" شناخته می‌شود. این فاصله تعیین کننده میدان دید دوربین و همچنین میزان درشت‌نمایی موثر آن است. هر چه فاصله کانونی کوتاه‌تر باشد، میدان دید دوربین گسترده‌تر و درشت‌نمایی کمتر بوده، و بالعکس، فاصله کانونی بلند‌تر معادل میدان دید محدود‌تر و درشت‌نمایی بیشتر خواهد بود. اندازه این فاصله کانونی، بر اساس اندازه حسگر و عملکرد مورد نظر برای عدسی تعیین می‌شود. اغلب دوربین‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند، با بهره‌گیری از حسگرهایی کوچک و عدسی‌هایی با زاویه دید وسیع، فاصله کانونی کوتاه و ثابت دارند. اندازه این فاصله کانونی تقریبا در تمامی دوربین‌های گوشی‌های هوشمند امروزی کمتر از 5 میلیمتر است. به عنوان مثال فاصله کانونی دوربین پشتی در Samsung Galaxy S7 معادل 4.2 میلیمتر و در iPhone 7 برابر با 3.99 میلیمتر است.

از لحاظ تئوری، مجهز نمودن دوربین گوشی‌ها به عدسی‌هایی با زاویه دید یا AOV بالا کاملا منطقی و مناسب به نظر می‌رسد. زیرا این بدان معنی‌ست که هنگام عکس‌برداری با گوشی هوشمند، بخش وسیع‌تری از یک منظره یا یک عکس دسته‌جمعی را می‌توان در عکس جای داد. اما داشتن چنین زاویه دید وسیعی، عیبی را هم با نام Distortion یا کژریختی به دنبال دارد. در اثر این مشکل، تصویر اجسام یا اشخاصی که نزدیک به دوربین قرار دارند، کژریخت و به نوعی گرد‌تر از حالت طبیعی ثبت می‌شود. این مشکل معمولا در تصاویر پرتره‌ای که از‌ چهره اشخاص گرفته می‌شود، به وضوح قابل تشخیص است. بنابراین بد نیست به خاطر بسپاریم که هنگام عکس‌برداری از اشخاص به کمک دوربین گوشی‌ها، فاصله‌ای مناسب (حداقل 1.5 متر) را در نظر بگیریم. گرچه امروزه برای حل مشکلات این‌چنینی، عدسی‌هایی جانبی برای اتصال روی عدسی اصلی گوشی‌های هوشمند در بازار موجود هستند.

دیافراگم یا دریچه (Aperture)

دیافراگم یا Aperture، دریچه‌ای بین حسگر و عدسی دوربین است که نور متمرکز شده از آن عبور نموده و به حسگر تابیده می‌شود. اندازه این دریچه است که تعیین می‌کند چه میزان نور به حسگر انتقال یافته و تصویر حاصل تا چه اندازه واضح و در حالت فوکوس باشد. بر خلاف دوربین‌های حرفه‌ای، اندازه دیافراگم در دوربین گوشی‌ها همواره ثابت است. به همین خاطر در این دوربین‌ها نمی‌توان میزان نور انتقال یافته به حسگر را تغییر داد. اندازه دهانه دیافراگم نسبت به فاصله کانونی و به صورت f/number بیان می‌شود. اندازه F/2.0 برای یک دیافراگم به این معنی‌ست که اندازه فاصله کانونی دوربین، 2 برابر قطر دیافراگم بوده یا به عبارت دیگر، قطر دیافراگم برابر با ½ فاصله کانونی دوربین است. بنابراین هرچه این f/number کوچک‌تر باشد، اندازه دیافراگم دوربین بزرگ‌تر بوده و نور بیش‌تری به حسگر راه می‌یابد. با افزایش اندازه دیافراگم، عملکرد دوربین در شرایط کم نور بهتر شده و در عین حال عمق میدان دید کاهش می‌یابد. با کاهش عمق میدان دید دوربین، پیش‌زمینه تصویر واضح‌‌تر و پس‌زمینه به تدریج تار و محو می‌شود.

کاهش عمق میدان دید با افزایش اندازه دیافراگم

ایزو (ISO)

ISO، مشخص کننده میزان حساسیت دوربین به نور است. اکثر اپلیکیشن‌های کنترل دوربین، امکان تنظیم میزان ISO دوربین را فراهم می‌آورند. هرچه عدد ISO بزرگ‌تر باشد، حسگر دوربین نسبت به نور حساس‌تر خواهد بود. به عنوان مثال، چنانچه هنگام عکس‌برداری ISO روی عدد 100 تنظیم شده و دوربین برای گرفتن هر عکس 1 ثانیه زمان نیاز داشته باشد، با افزایش ISO به 800، این زمان ممکن است به 0.125 ثانیه کاهش یابد. البته استفاده از بالاترین میزان ISO ایده چندان خوبی هم نیست. چرا که افزایش حساسیت حسگر به نور، موجب افزایش نویز تصویر خواهد شد. استفاده از ISOهای بسیار بالا، نویز قابل توجهی را به شکل ذراتی روشن روی تصویر به همراه خواهد داشت. بنابراین در صورتی که کیفیت تصویر در درجه اول اهمیت قرار داشته باشد، بهتر است ISO روی کم‌ترین درجات ممکن تنظیم شود.

افزایش نویز تصویر با بالا رفتن ISO

سرعت شاتر(Shutter Speed)

وظیفه شاتر، ممانعت از رسیدن نور به حسگر است. هنگامی گرفتن عکس، شاتر به مدت کوتاهی باز شده و مجدد بسته می‌شود. مدت این بازه زمانی بین باز و بسته شدن شاتر را می‌توان با تغییر سرعت شاتر تنظیم نمود. سرعت شاتر معمولا بر اساس طول بازه زمانی میان باز و بسته شدن شاتر، و با مقیاس ثانیه نمایش داده می‌شود. به عنوان مثال تنظیم عدد 1 برای Shutter Speed، به این معنی‌ست که برای گرفتن هر عکس، شاتر 1 ثانیه برای جمع‌آوری نور باز خواهد بود. برای افزایش سرعت شاتر، بایستی آن را روی اعداد کوچک‌تر که به صورت کسری از ثانیه نمایش داده می‌شوند، تنظیم نمود. هرچه مدت باز بودن شاتر طولانی‌تر باشد، حسگر میزان نور بیش‌تری دریافت نموده، اما در عین حال احتمال اثرگذاری منفی تکان‌های دست و تار شدن تصویر بیش‌تر خواهد شد. به همین خاطر معمولا برای عکس‌برداری از سوژه‌های پرتحرک، سرعت شاتر بالاتر (بازه زمانی کوچک‌تر) و برای عکس‌برداری در محیط‌های کم نور و یا ثبت صحنه‌هایی همچون صاعقه یا آتش‌بازی، سرعت شاتر پایین‌تر (بازه زمانی بزرگ‌تر)، نتایج بهتری را در پی خواهدداشت. امکان تغییر سرعت شاتر در دوربین گوشی‌های موبایل تنها در برخی اسمارت‌فون‌های پیشرفته با تنظیمات دستی یا Manual در دسترس قرار دارد و در سایر موارد سرعت شاتر به صورت اتوماتیک توسط خود دوربین تنظیم می‌شود.

تاثیر سرعت شاتر بر تصاویر گرفته شده از سوژه‌های متحرک

فوکوس خودکار (Focus Auto)

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، عملیات تمرکز یا فوکوس روی نواحی مختلف تصویر از طریق جابجایی بخشی از عناصر تشکیل دهنده عدسی به کمک یک موتور ویژه انجام می‌شود. اما یک سیستم کامل فوکوس خودکار یا AF شامل اجزای بیشتری‌ست، از جمله یک سنسور و یک سیستم کنترل. مبنای کار اغلب فناوری‌های فوکوس خودکار به این ترتیب است که سیستم کنترل AF وضعیت پیکسل‌های تصویر را به طور مداوم در سطح حسگر دوربین بررسی نموده و بر اساس نتایج به‌دست آمده، اجزای متحرک عدسی را نسبت به حسگر دورتر یا نزدیک‌تر می‌کند تا بهترین شرایط فوکوس حاصل شود.

دوربین اکثر گوشی‌های قدیمی‌تری که دارای قابلیت فوکوس خودکار هستند، بر مبنای فناوری تشخیص کنتراست (Contrast Detection) عمل می‌کنند. تکنولوژی AF جدیدتری که علاوه بر گوشی‌های هوشمند، در بسیاری از دوربین‌های حرفه‌ای نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، تشخیص فاز (Phase Detection) نام دارد. این فناوری اولین بار توسط شرکت سامسونگ به دنیای موبایل آورده شده و در دوربین Galaxy S5 مورد استفاده قرار گرفت. از دیگر گوشی‌های هوشمند مجهز به این فناوری فوکوس خودکار می‌توان به iPhone 6  ،iPhone 6 Plus ،Xiaomi Redmi Note 2 ،Samsung Galaxy Note5 و Motorola Moto X Style اشاره نمود. گرچه شرکت اپل تکنولوژی تشخیص فاز مورد استفاده در iPhone 6 را که با انجام اصلاحاتی، سریع‌تر و قابل اتکاتر شده بود، با نام "Focus Pixels" معرفی نمود.

برخی گوشی‌های هوشمند جدید نیز از تکنیک‌های ترکیبی مبتنی بر دو روش تشخیص کنتراست و تشخیص فاز استفاده می‌نمایند. به عنوان نمونه، گوشی‌های Google Pixel که در حال حاضر عنوان برترین دوربین به کار رفته در گوشی‌های هوشمند را از آن خود نموده‌اند، از همین راهکار بهره می‌برند.

دیگر فناوری فوکوس خودکار طرح و پرکاربرد، فوکوس خودکار لیزری (Laser AF) نام دارد. در این سیستم AF، یک ارسال کننده کوچک نور لیزر در کنار دوربین قرار گرفته است. برای انجام فوکوس دقیق‌تر و سریع‌تر، در هنگام عکس‌برداری مجموعه‌ای از اشعه‌های بسیار ریز لیزر به سمت اجسام موجود در میدان دید دوربین پخش شده و از انعکاس آن‌ها برای شناسایی اشیا و تخمین فاصله آن‌ها با دوربین استفاده می‌شود. این تکنولوژی اولین بار در دنیای همراه روی گوشی هوشمند LG G3 به کار گرفته شد. برخی از دیگر دستگاه‌های شناخته‌ای که از فوکوس خودکار لیزری بهره برده‌اند عبارتند از نکسوس 6P، نکسوس 5 ایکس، OnePlus 2، ال جی G4، ال جی G5، هواوی P9 و HTC 10.

یکی از جدید‌ترین روش‌های فوکوس خودکار در دوربین گوشی‌های هوشمند، بهره‌گیری از دوربین پشتی دوگانه است. وجود دو ماژول عدسی مستقل، مزایای فراوانی را در انجام فوکوس دقیق‌تر و سریع‌تر به ارمغان می‌آورد. در این روش معمولا یکی از دوربین‌ها وظیفه ثبت یک تصویر تخت با فوکوس ثابت و عمق بسیار کم را بر عهده داشته، دیگری به انجام فوکوس روی عناصر تصویر مختلف می‌پردازد. البته عملیات اصلی پیچیده‌تر بوده و در دوربین‌های مختلف تا حدودی متفاوت است. همچنین لازم به ذکر است که نقش دوربین دوگانه در بسیاری از نمونه‌های موجود در بازار این چنین نبوده و معمولا اهداف اصلی استفاده از دوربین‌های دوگانه چیزهای دیگری‌ست. از جمله گوشی‌های هوشمندی که از این راهکار برای بهبود عملیات فوکوس خودکار بهره گفته‌اند می‌توان به HTC One M8 و Huawei Honor 6 Plus اشاره نمود. در برخی از نمونه‌های این کلاس امکان تغییر نقطه فوکوس پس از گرفتن عکس نیز در دسترس کاربران قرار دارد.

تثبیت تصویر (Image Stabilization)

عکس‌برداری و فیلم‌برداری با گوشی‌ها معمولا در حالتی انجام می‌شود که شخص گوشی همراه را در دست داشته و یا حتی در حال حرکت است. به همین خاطر تکان‌های دست یکی از عوامل منفی تاثیرگذار و اجتناب ناپذیر بر کارایی دوربین گوشی‌های هوشمند بوده و در نتیجه عملیات "تثبیت تصویر" در این دوربین‌ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. مقصود از تثبیت تصویر، خنثی نمودن اثر تکان‌ها و لرزش‌های ناخواسته دوربین بر تصویر نهایی‌‌ست. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارند که به طور کلی در دو دسته اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند: تثبیت تصویر نوری (OIS) و تثبیت تصویر دیجیتالی (DIS).

‌ تصاویر گرفته شده از داخل ماشین در حال حرکت، که در ردیف بالا تثبیت تصویر فعال و در ردیف پایین غیر فعال بوده است

مبنای کار روش‌های نوری بر این اصل استوار است که عملیات تثبیت تصویر، پیش از تبدیل نور به سیگنال‌های دیجیتالی صورت پذیرد. برای این منظور در تکنیک‌های OIS سعی می‌شود تا با استفاده از ژیروسکوپ‌ها و موتورهایی مکانیکی، شدت و جهت لرزش‌های دوربین شناسایی شده و با حرکت دادن حسگر یا عدسی در جهت مخالف، اثر این لرزش‌‌ها خنثی شود. در مقابل، روش‌های دیجیتالی عملیات تثبیت تصویر را پس از تشکیل تصویر دیجیتالی و با بهره‌گیری از الگوریتم‌های نرم‌افزاری پردازش تصویر انجام می‌دهند.

روش‌های تثبیت تصویر نوری از کارایی و کیفیت بالاتری برخوردار بوده، اما معمولا پرهزینه‌تر و پیچیده‌تر هستند. امروزه اکثر گوشی‌های هوشمند رده‌بالا و پرچم‌دار، از این نوع تکنیک‌های تثبیت تصویر بهره می‌برند. از جمله دستگاه‌هایی که به دوربین‌هایی با قابلیت OIS مجهز هستند می‌توان به  iPhone 7 Plus ،iPhone 7 ،iPhone 6 Plus ،HTC One M8 ،LG G4 و LG G5 اشاره نمود. همچنین بد نیست بدانید که در گوشی هوشمند HTC 10 برای اولین بار دوربین جلوی دستگاه نیز به قابلیت تثبیت تصویر نوری مجهز شده است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد روش‌های تثبیت تصویر می‌توانید به مطلبی که قبلا با عنوان "بررسی تکنیک‌های تثبیت تصویر در دوربین‌های دیجیتال" منتشر نموده‌ایم، مراجعه فرمایید.

فلش‌ دوربین گوشی‌‌های هوشمند

فلش‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند به دو نوع اصلی فلش‌های زنون (Xenon) و فلش‌های LED تقسیم می‌شوند. در این قسمت قصد داریم شما را مختصرا با تکنولوژی این فلش‌ها و تفاوت‌هایشان آشنا کنیم.

فلش‌های زنون معمولا از یک لوله شیشه‌ای که با گاز زنون پر شده است، تشکیل یافته‌اند. با دریافت یک جریان الکتریسیته ولتاژ بالا، این محفظه شیشه‌ای در یک بازه زمانی بسیار کوتاه، نوری شدید و سفید رنگ را از خود متصاعد می‌کند. فلش‌های زنون نسبت به فلش‌های LED پتانسیل تولید نور به مراتب قوی‌تر و روشن‌تری را دارند. این بدان معنی‌ست که این نوع فلش‌ها می‌توانند فضای تصویر را بیشتر روشن نموده، به عمق بیش‌تری از محیط نفوذ نموده، و از لحاظ تئوری امکان افزایش بیش‌تر سرعت شاتر را فراهم آورند. عیب این نوع فلش‌ها در مقایسه با فلش‌های LED، اندازه بزرگ‌تر آن‌ها و مصرف بیش‌تر شارژ باتری ا‌ست. به همین خاطر در اغلب گوشی‌های باریک و سبک امروزی که فضای چندانی هم برای بهره‌گیری از باتری‌های پرظرفیت‌تر ندارند، استفاده از فلش‌های زنون تقریبا غیر ممکن شده است. به جز معدود گوشی‌های خاصی که هدف اصلی از طراحی آن‌ها ارائه کیفیت بالای دوربین بوده است، در ساخت دیگر گوشی‌های هوشمند از فلش‌های مبتنی بر LED استفاده می‌شود. برخی از گوشی‌های هوشمند مجهز به فلش‌های زنون که در سال‌های اخیر روانه بازار شده‌اند، عبارتند از: Samsung Galaxy K Zoom، Nokia Lumia 928، Nokia 808 PureView و Nokia Lumia 1020.

پنکه در حال چرخش و در محیط تاریک – تصویر سمت راست به کمک فلش زنون و تصویر سمت چپ با فلش LED

فلش‌های LED معمول‌ترین نوع فلش‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند امروزی هستند. این نوع فلش‌های همانطور که از نامشان پیداست، از لامپ‌های LED تشکیل می‌شوند که میزان نور متصاعد شده از آن‌ها ارتباطی مستقیم با میزان جریان الکتریکی دارد که از آن‌ها عبور داده می‌شود. این نوع فلش‌ها نسبت به فلش‌های زنون سبک‌تر و کوچک‌تر هستند، ارزان‌ترند، مصرف انرژی بهینه‌تری دارند، و سریع‌تر می‌توانند روشن-خاموش شوند. همچنین بر خلاف فلش‌های زنون، فلش‌های LED را می‌توان به صورت پیوسته و طولانی مدت روشن نگاه داشته، برای عملیات فیلم‌برداری و یا به عنوان یک چراغ قوه مورد استفاده قرار داد.

فلش‌های Dual LED، نوع پیشرفته‌تر فلش‌‌های LED هستند که از دو لامپ LED تشکیل یافته، در نتیجه می‌توانند نسبت به یک فلش LED عادی تا دو برابر نور بیش‌تر از خود متصاعد نموده و اجسام را تا عمق 1.4 برابر بیش‌تر روشن نمایند. اگر چه استفاده از دو لامپ LED همچنین به معنی مصرف دو برابر شارژ باتری خواهد بود. فلش‌های Dual LED در مقایسه با فلش‌های تک LED فضای تصویر را بیش‌تر و یکنواخت‌تر روشن نموده، اما معمولا از رنگ‌وروی تصویر کاسته و آن را به صورت اصطلاحا بی‌حال یا شسته شده در‌ می‌آورند.

تصویر سمت راست با فلش Dual-LED و سمت چپ با فلش Single-LED گرفته شده است

با هدف تولید نوری طبیعی‌تر، در ساخت برخی فلش‌های Dual LED از دو لامپ LED با توناژ رنگ متفاوت (معمولا سفید و کهربایی یا به اصطلاح مهتابی و آفتابی) استفاده می‌شود. به همین دلیل این نوع فلش‌ها با عنوان فلش‌های Dual-Tone LED شناخته می‌شوند. سیستم کنترل این نوع فلش‌ها سعی می‌کند تا با تخمین دما و توناژ رنگ نور محیط، شدت نور متصاعد شده از هر LED را برای حصول شرایط نوری بهتر و طبیعی‌تر، تنظیم نماید. در این نوع فلش‌ها هدف از به‌کارگیری LED دوم، تولید نوری یکنواخت و طبیعی‌تر بوده، معمولا از نظر شدت روشنایی تفاوت چندانی با فلش‌های تک LED ندارند. تولیدکنندگان مختلف نام‌های متفاوتی برای فلش‌های Dual Tone خود برگزیده‌اند. شرکت اپل این نوع فلش را با نام True Tone Flash معرفی نموده و اولین بار در iPhone 5s مورد استفاده قرار داد. همچنین شرکت موتورولا از نام CCT Flash برای فلش‌های به کار رفته روی برخی از گوشی‌های هوشمند خود که بر مبنای این تکنولوژی طراحی شده‌اند، استفاده نموده است.