دوربین گوشی چگونه کار می نماید؟ - پی سی باران

اگرچه برای ساخت دوربین گوشی از چندین قطعه ی مهم استفاده می گردد، اما این نوع دوربین ها اساسا از سه بخش اصلی تشکیل شده اند. اولین بخش مهم لنز است که نور را به سمت سنسور راهنمایی می نماید. دومین بخش مهم هم طبیعتا سنسور است که فوتون های نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید. در نهایت باید به سومین بخش بااهمیت یعنی نرم افزار اشاره کنیم که با تبدیل سیگنال های الکتریکی، تصویر نهایی را ایجاد می نماید.

لنز

نور برای راهیابی به سنسور باید از جهت لنز عبور کند. البته بر روی لنز یک دریچه بسیار کوچک وجود دارد که به آن دیافراگم گفته می گردد. به زبان ساده هرچقدر این دریچه بزرگ تر باشد، نور بیشتری راهی سنسور می گردد و در نتیجه با عکس های بهتری روبرو می شوید. برای مقدار گیری این درچه از واحد F استفاده می گردد و هرچقدر عدد مربوط به F کوچک تر باشد، دریچه موردنظر بزرگ تر است. بنابراین دیافراگم F/1.7 مقدار بزرگ تری نسبت به دیافراگم F/2.0 دارد.

زمانی که نور وارد ماژول دوربین می گردد، لنز نور ورودی را جمع آوری و به سمت سنسور راهنمایی می نماید. با توجه به ماهیت نور، رنگ های مختلف هنگام عبور از عدسی شکسته می شوند و در نتیجه برای رفع کردن این مشکل و دیگر مسائل این چنینی، بر روی سنسور چندین لنز تعبیه می گردد تا برترین تصویر ممکن در اختیار کاربر قرار بگیرد.

فوکوس

در زمینه فوکوس اتوماتیک با دو نوع اصلی غیرفعال و فعال سروکار داریم. نوع غیرفعال تمام نرم افزاری است و برای این کار صرفا از داده های دریافتی از سنسور استفاده می گردد. در این زمینه تکنیک ها و سیستم های مختلفی وجود دارد ولی سیستم مبتنی بر کنتراست به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. بعلاوه یک نوع فوکوس مبتنی بر تشخیص فازی هم وجود دارد که عملکرد بهتر و دقیق تری ارائه می دهد.

بعلاوه باید به سیستم فوکوس اتوماتیک فعال هم اشاره کنیم که در این روش، یک قطعه سخت افزاری هم استفاده می گردد. این نوع سنسورها برای مشخص فاصله بین گوشی و سوژه مورد استفاده قرار می گیرند تا فوکوس با سرعت و دقت بهتری صورت بگیرد. در زمینه سنسورهای استفاده شده برای این کار هم تفاوت های زیادی وجود دارد.

سنسور

سنسور دوربین یک قطعه سیلیکونی بسیار نازک است که وظیفه تبدیل فوتون ها (نور) به الکترون (سیگنال های الکتریکی) را بر عهده دارد. این تبدیل در صدها فوتوسایت قرار گرفته درون سنسور اتفاق می افتد. اگر هیچ نوری به فتوسایت نرسد، سنسور پیکسل موردنظر را به عنوان رنگ سیاه ثبت می نماید. اگر هم مقادیر زیادی فوتون به پیکسل راه پیدا نمایند، رنگ موردنظر سفید خواهد شد. تعداد سایه هایی که سنسور می تواند ثبت کند به عنوان عمق بیت شناخته می گردد.

بنابراین سنسور دوربین گوشی دقیقا چگونه عکس های رنگی ثبت می نماید؟ در بالای هر فتوسایت یک فیلتر رنگی وجود دارد که فقط به نورهای سبز، قرمز و آبی اجازه عبور می دهد. بنابراین پیکسل های قرار گرفته زیر این فیلتر، تصاویری تشکیل شده از رنگ های سبز، آبی و قرمز مبتنی بر سطوح متفاوت روشنایی ایجاد می نمایند. در نهایت این تصاویر با الگوریتم های نرم افزاری به تصاویر تمام رنگی تبدیل می شوند. البته صرفا یک نوع فیلتر رنگی مورد استفاده قرار نمی گیرد و بعضی شرکت ها در این زمینه دست به نوآوری می زنند.

هنگام خرید گوشی، باید به مقدار ی سنسور و مقدار پیکسل های درون آن توجه کنید. برای مقدار گیری سنسور از واحد اینچ استفاده می گردد. هرچقدر سنسور بزرگ تر باشد، طبیعتا می تواند عکس های بهتری را ثبت کند. برای مقدار گیری فتوسایت ها هم از واحد میکرومتر استفاده می گردد و زمانی که یک فتوسایت بزرگ تر باشد، می تواند نور بیشتری را جذب کند و در نتیجه عکس نهایی بهتر خواهد بود. البته کوچک بودن فتوسایت ها لزوما به معنای کیفیت پایین عکس نیست اما در هر صورت اگر عکاسی در محیط های کم نور اهمیت زیادی برای شما دارد، بهتر است به مقدار فتوسایت ها توجه نشان دهید.

لرزشگیر دوربین

زمانی که می خواهید یک عکس خوب بگیرید، لرزش کم دوربین می تواند منجر به نتایج بسیار بهتری گردد. با توجه به اینکه در شرایط مختلف نمی توانیم از سه پایه استفاده کنیم، قابلیت لرزشگیر دوربین می تواند تا حد قابل توجهی لرزش دست را کاهش دهد. در زمینه لرزشگیر دوربین با دو نوع اصلی اپتیکال و الکترونیکی روبرو هستیم.

لرزشگیر اپتیکال با بهره گیری از ژیروسکوپ می تواند کوچک ترین حرکات را هم تشخیص دهد و در نتیجه با بهره گیری از موتورهای کوچک یا آهنرباهای الکتریکی لنزها و سنسور تا حدی حرکت داده می گردد تا لرزش دست خنثی گردد. به خصوص در محیط های کم نور که کم ترین لرزش دست می تواند کیفیت عکس و ویدیو را تا حد قابل توجهی کاهش دهد، اهمیت لرزشگیر اپتیکال دوچندان می گردد.

از سوی دیگر لرزشگیر الکترونیکی یا دیجیتالی برای این کار از الگوریتم های نرم افزاری استفاده می نماید. به همین دلیل گوشی کوشش می نماید فریم های مختلف را روی هم بیندازد تا تصویر یا ویدیو با افت کیفیت کمتری روبرو گردد ولی در نهایت نتیجه مبتنی بر این سیستم چندان ایده آل نیست.

در حال حاضر بسیاری از گوشی های نو از ترکیبی از هر دو روش استفاده می نمایند که به خصوص برای ضبط ویدیو، این رویکرد هیبریدی به طور قابل توجهی مثمر ثمر واقع می گردد.

نرم افزار

بعد از اینکه سنسور کار خود را تبدیل نور به سیگنال های الکتریکی انجام داد، حالا پردازشگر سیگنال تصویر (ISP) وارد عمل می گردد تا این داده ها را به عکس های قابل مشاهده تبدیل کند. در ابتدا یک تصویر سیاه و سفید راهی ISP می گردد و این پردازشگر بر اساس فیلتر رنگی استفاده شده باید آن را به تصویر رنگی تبدیل کند. در نهایت عکس یا ویدیو را می توانیم مشاهده کنیم. باید خاطرنشان کنیم هرکدام از شرکت ها از الگوریتم های متفاوتی برای این کار استفاده می نمایند و به همین دلیل حتی اگر دو گوشی از سخت افزار یکسانی برای دوربین بهره ببرند، عکس های گرفته شده به وسیله آن ها یکسان نخواهد بود.

منبع: Android Police