دوربین گوشی چگونه کار می‌کند؟
حتی اگر چندان هم اهل عکاسی نباشیم، در نهایت نمی‌توانیم اهمیت کیفیت دوربین گوشی را کتمان کنیم. در حوالی سال ۲۰۰۸، شبکه‌های اجتماعی محبوبیت گسترده‌ای پیدا کردند و به همین خاطر دوربین گوشی باکیفیت برای بسیاری از کاربران به یک ویژگی حیاتی تبدیل شد. اما دوربین درون گوشی‌های هوشمند دقیقا چگونه کار می‌کنند؟ در ادامه به این موضوع می‌پردازیم.
اگرچه برای ساخت دوربین گوشی از چندین قطعهی مهم استفاده می‌شود، اما این نوع دوربین‌ها اساسا از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند. اولین بخش مهم لنز است که نور را به سمت سنسور هدایت می‌کند. دومین بخش مهم هم طبیعتا سنسور است که فوتون‌های نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. در نهایت باید به سومین بخش بااهمیت یعنی نرم‌افزار اشاره کنیم که با تبدیل سیگنال‌های الکتریکی، تصویر نهایی را ایجاد می‌کند.
لنز
نور برای راهیابی به سنسور باید از مسیر لنز عبور کند. البته بر روی لنز یک دریچه‌ی بسیار کوچک وجود دارد که به آن دیافراگم گفته می‌شود. به زبان ساده هرچقدر این دریچه بزرگ‌تر باشد، نور بیشتری راهی سنسور می‌شود و در نتیجه با عکس‌های بهتری روبرو می‌شوید. برای اندازه‌گیری این درچه از واحد F استفاده می‌شود و هرچقدر عدد مربوط به F کوچک‌تر باشد، دریچه‌ی موردنظر بزرگ‌تر است. بنابراین دیافراگم F/1.7 اندازهی بزرگ‌تری نسبت به دیافراگم F/2.0 دارد.
زمانی که نور وارد ماژول دوربین می‌شود، لنز نور ورودی را جمع‌آوری و به سمت سنسور هدایت می‌کند. با توجه به ماهیت نور، رنگ‌های مختلف هنگام عبور از عدسی شکسته می‌شوند و در نتیجه برای برطرف کردن این مشکل و دیگر مشکلات این‌چنینی، بر روی سنسور چندین لنز تعبیه می‌شود تا بهترین تصویر ممکن در اختیار کاربر قرار بگیرد.
فوکوس
در زمینه‌ی فوکوس خودکار با دو نوع اصلی غیرفعال و فعال سروکار داریم. نوع غیرفعال تمام نرم‌افزاری است و برای این کار صرفا از داده‌های دریافتی از سنسور استفاده می‌شود. در این زمینه تکنیک‌ها و سیستم‌های مختلفی وجود دارد ولی سیستم مبتنی بر کنتراست به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین یک نوع فوکوس مبتنی بر تشخیص فازی هم وجود دارد که عملکرد بهتر و دقیق‌تری ارائه می‌دهد.
همچنین باید به سیستم فوکوس خودکار فعال هم اشاره کنیم که در این روش، یک قطعهی سخت‌افزاری هم استفاده می‌شود. این نوع سنسورها برای تعیین فاصله‌ی بین گوشی و سوژه مورد استفاده قرار می‌گیرند تا فوکوس با سرعت و دقت بهتری صورت بگیرد. در زمینه‌ی سنسورهای استفاده شده برای این کار هم تفاوت‌های زیادی وجود دارد.
سنسور
سنسور دوربین یک قطعهی سیلیکونی بسیار نازک است که وظیفه‌ی تبدیل فوتون‌ها (نور) به الکترون (سیگنال‌های الکتریکی) را بر عهده دارد. این تبدیل در صدها فوتوسایت قرار گرفته درون سنسور اتفاق می‌افتد. اگر هیچ نوری به فتوسایت نرسد، سنسور پیکسل موردنظر را به عنوان رنگ سیاه ثبت می‌کند. اگر هم مقادیر زیادی فوتون به پیکسل راه پیدا کنند، رنگ موردنظر سفید خواهد شد. تعداد سایه‌هایی که سنسور می‌تواند ثبت کند به عنوان عمق بیت شناخته می‌شود.
بنابراین سنسور دوربین گوشی دقیقا چگونه عکس‌های رنگی ثبت می‌کند؟ در بالای هر فتوسایت یک فیلتر رنگی وجود دارد که فقط به نورهای سبز، قرمز و آبی اجازه‌ی عبور می‌دهد. بنابراین پیکسل‌های قرار گرفته زیر این فیلتر، تصاویری تشکیل شده از رنگ‌های سبز، آبی و قرمز مبتنی بر سطوح متفاوت روشنایی ایجاد می‌کنند. در نهایت این تصاویر با الگوریتم‌های نرم‌افزاری به تصاویر تمام رنگی تبدیل می‌شوند. البته صرفا یک نوع فیلتر رنگی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و برخی شرکت‌ها در این زمینه دست به نوآوری می‌زنند.
هنگام خرید گوشی، باید به اندازهی سنسور و اندازهی پیکسل‌های درون آن توجه کنید. برای اندازه‌گیری سنسور از واحد اینچ استفاده می‌شود. هرچقدر سنسور بزرگ‌تر باشد، طبیعتا می‌تواند عکس‌های بهتری را ثبت کند. برای اندازه‌گیری فتوسایت‌ها هم از واحد میکرومتر استفاده می‌شود و زمانی که یک فتوسایت بزرگ‌تر باشد، می‌تواند نور بیشتری را جذب کند و در نتیجه عکس نهایی بهتر خواهد بود. البته کوچک بودن فتوسایت‌ها لزوما به معنای کیفیت پایین عکس نیست اما در هر صورت اگر عکاسی در محیط‌های کم‌نور اهمیت زیادی برای شما دارد، بهتر است به اندازهی فتوسایت‌ها توجه نشان دهید.
لرزشگیر دوربین
زمانی که می‌خواهید یک عکس خوب بگیرید، لرزش کم دوربین می‌تواند منجر به نتایج بسیار بهتری شود. با توجه به اینکه در شرایط مختلف نمی‌توانیم از سه‌پایه استفاده کنیم، قابلیت لرزشگیر دوربین می‌تواند تا حد قابل توجهی لرزش دست را کاهش دهد. در زمینه‌ی لرزشگیر دوربین با دو نوع اصلی اپتیکال و الکترونیکی روبرو هستیم.
لرزشگیر اپتیکال با بهره‌گیری از ژیروسکوپ می‌تواند کوچک‌ترین حرکات را هم تشخیص دهد و در نتیجه با بهره‌گیری از موتورهای کوچک یا آهنرباهای الکتریکی لنزها و سنسور تا حدی حرکت داده می‌شود تا لرزش دست خنثی شود. به خصوص در محیط‌های کم‌نور که کم‌ترین لرزش دست می‌تواند کیفیت عکس و ویدیو را تا حد قابل توجهی کاهش دهد، اهمیت لرزشگیر اپتیکال دوچندان می‌شود.
از سوی دیگر لرزشگیر الکترونیکی یا دیجیتالی برای این کار از الگوریتم‌های نرم‌افزاری استفاده می‌کند. به همین خاطر گوشی تلاش می‌کند فریم‌های مختلف را روی هم بیندازد تا تصویر یا ویدیو با افت کیفیت کمتری روبرو شود ولی در نهایت نتیجه‌ی مبتنی بر این سیستم چندان ایده‌آل نیست.
در حال حاضر بسیاری از گوشی‌های جدید از ترکیبی از هر دو روش استفاده می‌کنند که به‌خصوص برای ضبط ویدیو، این رویکرد هیبریدی به طور قابل توجهی مثمر ثمر واقع می‌شود.
نرم‌افزار
بعد از اینکه سنسور کار خود را تبدیل نور به سیگنال‌های الکتریکی انجام داد، حالا پردازشگر سیگنال تصویر (ISP) وارد عمل می‌شود تا این داده‌ها را به عکس‌های قابل مشاهده تبدیل کند. در ابتدا یک تصویر سیاه و سفید راهی ISP می‌شود و این پردازشگر بر اساس فیلتر رنگی استفاده شده باید آن را به تصویر رنگی تبدیل کند. در نهایت عکس یا ویدیو را می‌توانیم مشاهده کنیم. باید خاطرنشان کنیم هرکدام از شرکت‌ها از الگوریتم‌های متفاوتی برای این کار استفاده می‌کنند و به همین خاطر حتی اگر دو گوشی از سخت‌افزار یکسانی برای دوربین بهره ببرند، عکس‌های گرفته شده توسط آن‌ها یکسان نخواهد بود.
منبع: Android Police
