هر آنچه باید در مورد حسگرهای دوربین ISOCELL سامسونگ بدانید

در دومین رویداد کنگره جهانی موبایل امسال که در کشور چین و شهر شانگهای در حال برگزاریست، سامسونگ از برند جدید حسگرهای تصویرش به نام «آیسوسل» (ISOCELL) رونمایی کرد، سخت افزاری که تقریباً در تمامی تلفن های همراه آینده این کمپانی از خانواده گلکسی و شاید محصولات دیگر به کار خواهد رفت.

این حسگرها در چهار دسته به نام های Bright / Fast / Slim و Dual قرار می گیرند که آخرین مورد به احتمال زیاد، در ماژول دوربین گلکسی نوت 8 به کار گرفته خواهد شد. در ادامه قصد داریم فناوری های موجود در این حسگرها را بررسی کنیم.

آیسوسل چیست؟

آیسوسل [یا ایزوسل] در واقع نام برند سامسونگ برای حسگرهای تصویر CMOS است که در مقایسه با اکثر سنسورهای کنونی، از نوعی چیدمان نامعمول بهره می گیرد. بیشتر سازندگان حسگر دوربین، نوردهی از پشت یا از جلو را برای تشکیل تصویر انتخاب می کنند، اما سامسونگ با چندین فناوری از جمله نوردهی سه بعدی پیکسل ها از پشت، عایق سازی مدارات به شکل عمیق (F-DTI) و دریچه انتقال عمودی (VTG) توانسته جمع آوری نور در حسگر را به میزان قابل توجهی ارتقاء دهد.

گفتنیست علی رغم اینکه معرفی رسمی برند آیسوسل به تازگی از سوی این کمپانی کره ای صورت گرفته، اما تکنولوژی زیرساختی آن از حدود سال 2013 موجود بوده و برای نخستین بار در موبایل پرچمدار گلکسی اس 5 به کار گرفته شده است.

به طور خلاصه، فناوری مورد استفاده سامسونگ به رفع مشکل نشت سیگنال که یکی از معایب اصلی حسگرهای دوربین با پیکسل های کوچک است، کمک می کند. همان طور که می دانید در موبایل های هوشمند، پیکسل های دوربین بسیار کوچک بوده و با آرایشی فشرده کنار هم جای گرفته اند، در نتیجه مقداری از نور دریافتی بین سلول های RGB مجاور نشت کرده و نویز خاصی به نام «کراس تاک» (crosstalk) را به وجود می آورند.

حال سامسونگ با عایق کاری بهتر این سلول های فوتودیود (دیود نوری) و انتخاب نام بامسمای ISOCELL، می تواند حساسیت پیکسل های دوربین نسبت به نور را افزایش داده و علی رغم دریافت نور بیشتر، کاهش نویز قابل توجهی را در این سنسورهای کوچک به ارمغان بیاورد.

نگاهی دقیق تر به سنسورهای جدید سامسونگ

در رویداد اخیر MWC چین، سامسونگ فناوری آیسوسل خود را در چهار دسته مختلف بهینه سازی کرده و هرکدام از آنها را برای استفاده های خاص و بازار هدف ویژه عرضه می کند. در ادامه به بررسی این چهار گروه سنسور دوربین می پردازیم.

آیسوسل Dual

شرکت های مختلفی را دیده ایم که طی سال های اخیر به دوربین های دوگانه روی آورده اند، و حال به نظر می رسد سامسونگ هم آمادگی حضور در این عرصه را به دست آورده. آیسوسل Dual تلاش کمپانی کره ای برای کنار هم قرار دادن یک حسگر منوکروم (تک رنگ) و یک حسگر RGB است، رویکردی که پیش از این با موفقیت توسط هوآوی در موبایل های پرچمدارش به کار گرفته شده. کمپانی کوالکام نیز فناوری مشابهی را تحت برند Clear Sight عرضه می کند.

از آنجا که حسگرهای منوکروم از بازه دینامیکی بالاتری برخوردارند، ترکیب داده های حاصل از آنها با حسگر RGB می تواند تصاویر HDR بسیار بهتری را به ثبت برساند. علاوه بر این، ترکیب فوق می تواند یکی از مشکلات اکثر دوربین های موبایل معمولی یعنی نویز در شرایط نوری ضعیف را نیز از بین ببرد.

فناوری دوربین دوگانه سامسونگ، حداکثر از دو حسگر 13 مگاپیکسلی پشتیبانی می کند که یکی از آنها RGB و دیگری منوکروم است، و هر دو از تکنولوژی فوکوس خودکار نیز بهره مند هستند. پیکسل های این دو حسگر ابعاد 1.12 میکرونی دارند، که کوچک تر از پیکسل های 1.4 میکرونی تعبیه شده در گلکسی اس 8 به شمار می روند و نشان می دهند کمپانی کره ای در ازای دو برابر کردن تعداد سنسور و پیکسل ها، ناچار به کاهش ابعاد آنها بوده است.

گشودگی دیافراگم این دوربین ها نیز f/2.0 اعلام شده که باز هم نسبت به رقم f/1.7 در جدیدترین پرچمدار سامسونگ کمتر است. با این حال، این کمپانی می گوید ترکیب های مختلفی را می توان در این ماژول دوگانه به کار گرفت و به همین دلیل، مشخصات آنها بر حسب نیاز نهایی قابل تغییر است.

اگرچه در ظاهر قابلیت دریافت نور این حسگرها در مقایسه با قبل کمتر شده، اما باید در نظر داشته باشیم که کراس تاک یا نشت سیگنال در حسگر منوکروم بسیار کمتر است و بنابراین حساسیت بالایی را در برابر نور از خود نشان می دهد. ترکیب این قابلیت با تصویر به دست آمده از سنسور RGB در حالت تئوری می تواند نویز کمتر و بازه دینامیکی بالاتری را در مقایسه با دوربین های ساده ایجاد نماید.

با توجه به اینکه سنسورهای مورد استفاده در ماژول آیسوسل Dual از رزولوشن یکسانی برخوردارند و اشاره ای هم به لنز تله فوتو نشده، بنابراین به احتمال زیاد در این خانواده شاهد قابلیت بزرگنمایی اپتیکال نخواهیم بود. گفتنیست شرکت هایی همچون اپل، هوآوی یا وان پلاس از اختلاف فاصله کانونی یا کراپ کردن تصویر با رزولوشن های مختلف، ترکیبی از بزرگنمایی دیجیتال/اپتیکال را در اختیار کاربر قرار می دهند.

آیسوسل Bright

سامسونگ می گوید حسگرهای سری Bright می توانند «تصاویری زنده و شفاف را با حفظ کامل رنگ های طبیعی و کاهش نویز در محیط های کم نور به ثبت برسانند». البته این توضیح کلی، هیچ جزئیاتی را فاش نمی سازد و در واقع تمام موارد فوق از ویژگی های پایه فناوری آیسوسل به شمار می روند.

با این حال، می توان حدس زد که در حسگرهای خانواده Bright از پیکسل هایی با اندازه بزرگ تر استفاده خواهد شد که قابلیت جذب نور بیشتری دارند. هم اکنون پیکسل های 1.4 میکرونی به عنوان بهترین گزینه در دنیای اسمارت فون مطرح هستند و عملکرد بهتری نسبت به پیکسل های 1.12 میکرونی به کار رفته در حسگرهای سونی دارند. البته اینکه سامسونگ قصد دارد به تبعیت از HTC در موبایل One M8 به پیکسل های 2 میکرونی روی بیاورد یا خیر، هنوز مشخص نیست، به خصوص اینکه اچ تی سی هم در آخرین پرچمدارش به سراغ پیکسل های 1.4 میکرونی رفته است.

آیسوسل Fast

واژه Fast به معنای «سریع» هم می تواند به یکی دیگر از تکنولوژی های برجسته دوربین های سامسونگ اشاره داشته باشد. این کمپانی برای نخستین بار در پرچمدار سال گذشته اش یعنی گلکسی اس 7 از فناوری فوکوس خودکار با تشخیص فاز (PDAF) با پیکسل های دوگانه رونمایی کرد و سپس همین تکنیک را در دیگر محصولات رده بالایش نیز به کار گرفت.

برخلاف آنالیز کنتراست تصویر، در فناوری PDAF از فاز نور برخورد کننده به پیکسل های سنسور در نقاط مختلف برای تخمین فاصله شیء استفاده می شود که نتیجه دقیق تری را به همراه دارد، اما به پشتیبانی سخت افزاری قوی نیازمند است. سابق بر این، از چند پیکسل معدود برای تشخیص فاز استفاده می شد، اما فناوری پیکسل دوگانه (Dual Pixel) از تمامی پیکسل های حسگر دوربین برای عملیات فوکوس بهره می گیرد. به همین دلیل، با عملکرد بسیار سریع تری روبرو هستیم.

گفتنیست سامسونگ در زمینه استفاده از فوکوس خودکار با پیکسل دوگانه تنها نیست و سنسورهای رده بالای شرکت های دیگر نیز به چنین قابلیتی تجهیز شده اند. با این تفاسیر، به نظر می رسد خانواده حسگرهای FAST سامسونگ به این فناوری پیشرفته مجهز شده ولی سری Bright از روش معمولی PDAF بهره گیرند که هزینه کمتری را به همراه خواهد داشت.

آیسوسل Slim

سنسورهای Slim سامسونگ، به شیوه ای متفاوت از فناوری آیسوسل بهره می گیرند و با طراحی بهینه، ابعاد ماژول دوربین و به خصوص ضخامت آن را بسیار کاهش می دهند. این کمپانی کره ای هم می داند که کاربران از برجستگی ماژول دوربین راضی نیستند، اما برای تعبیه حسگرهای بزرگ و با کیفیت و لنزهای پیشرفته، سازندگان چاره ای جز این ندارند.

سامسونگ با بهره گیری از سیستم عایق سازی پیشرفته فوتودیودها در تکنولوژی آیسوسل، توانسته اندازه پیکسل ها را تا 0.9 یا 1.0 میکرون کاهش دهد. در واقع این فناوری را می توان نسخه جدیدتر از تکنولوژی BRITECELL دانست که در انتهای سال 2015 معرفی شد.

کاهش اندازه پیکسل ها تا این حد در طراحی سنسورهای BSI (نوردهی از پشت) میسر نیست، چون نویز به شدت افزایش می یابد. حال با آیسوسل Slim، سامسونگ می تواند رزولوشن بسیار بالاتری را در سنسورهای بسیار کوچک ارائه کند، بدون اینکه کیفیت تصویر فدا شود. البته طبیعیست که کیفیت این حسگرها به مدل های Bright یا Fast نمی رسد.

جمع بندی

فناوری آیسوسل سامسونگ، موضوع جدیدی نیست و رویداد خبری اخیر این کمپانی در چین، بیشتر حالت معرفی برند جدیدی را داشت که تمامی انواع محصولات آنها را زیر یک چتر جمع کند. این حرکت برای مصرف کنندگان عمومی و خریداران شرکتی حسگرهای CMOS این کمپانی بسیار سودمند است، چون به راحتی می توانند قابلیت های دوربین مورد نظر را درک کنند.

با این حال، برای نخستین بار شاهد معرفی رسمی ماژول دوربین دوگانه بر اساس فناوری آیسوسل بودیم که سخت افزارهای کنونی این کمپانی کره ای را با تکنیک های نرم افزاری ترکیب کرده و تصاویر بسیار بهتری را رقم می زند. این تکنولوژی می تواند علاقه مندان به عکاسی با موبایل را کاملاً امیدوار سازد، چون همین حالا هم دوربین های به کار رفته در اسمارت فون های پرچمدار سامسونگ، از جمله بهترین نمونه های بازار به شمار می روند.