مروری بر فناوری Autofocus در دوربین موبایل ها؛ کدام راهکار برای شما مناسب تر است؟

می گویند: «بهترین دوربین، همانیست که همیشه همراه شماست.»

به همین جمله که توجه کنیم، می بینیم جای تعجبی وجود ندارد که سازندگان موبایل های هوشمند همواره در تلاشند تا دوربین های بهتری را به تلفن های همراه خود بیاورند؛ موبایل هایی که بتوانند سریع تر، با کیفیت بیشتر و البته با فوکوس بالا به ثبت تصاویر مشغول گردند.

در ادامه می خواهیم کمی در مورد تکنولوژی فوکوس خودکار که اخیرا پیشرفت های بسیاری داشته صحبت کنیم؛ با دیجیاتو همراه باشید.

تبلیغات مختلف کاربر را به این باور می رسانند که مگاپیکسل های بالاتر، مهم ترین بخش یک دوربین هستند در حالی که چنین نیست. کاربر یک تصویر واضح و با کیفیت می خواهد و رسیدن به وضوح بیشتر، همواره با پیشرفت هایی ممکن خواهد شد که در زمینه Autofocus رخ می دهند.

البته باید توجه داشت که تلفن های هوشمند، وسیله حرفه ای عکاسی نیستند و بیشتر به دست عکاسان آماتور مورد استفاده قرار می گیرند. در این میان «فاصله کانونی ثابت»، باعث خواهد شد تا با تصاویری تار مواجه گردیم و از طرفی، هنوز امکان فوکوس دستی در یک موبایل فراهم نشده است.

در نتیجه همه چیز به Autofocus بر می گردد و سازندگان مختلف، ایده های متفاوتی برای پیشبرد این تکنولوژی دارند. اگر دوربین در موبایل برای شما اهمیت بسیار بالایی دارد، دانستن این ایده ها، کمک خواهد کرد تا بتوانید تصمیم صحیح تری در خرید موبایل بعدی خود داشته باشید.

به سوال اصلی می رسیم؛ نمونه های مختلف Autofocus چگونه کار می کنند و چطور در حال ارتقا پیدا کردن هستند؟ بیایید سه گونه مختلف و پر طرفدار را مورد بررسی قرار دهیم.

---

تشخیص کنتراست

استفاده شده در: بیشتر تلفن های هوشمند امروزی.

مناسب برای: زمانی که سوژه و پس زمینه، بی حرکت هستند. مانند زمانی که یک نفر برای به ثبت رسیدن تصویرش در گوشه ای بی حرکت ایستاده و یا ثبت یک منظره.

نامناسب برای: سوژه های متحرک و محیط هایی با نور کم.

بیشتر تلفن های هوشمند امروزی از همین تکنولوژی در «فوکوس خودکار» خود استفاده می کنند. در واقع می توان گفت که «تشخیص کنتراست»، یکی از پایه ای ترین تکنولوژی های توسعه یافته در فوکوس خودکار است.

نکته ای که باید به آن توجه زیادی داشت، این است که «تشخیص کنتراست» به شکل ویژه ای به شرایط نور مناسب محیط وابسته است. هرچقدر نور رسانی بهتر باشد، تصویر شما نیز واضح تر به ثبت خواهد رسید. در این نوع از autofocus، دوربین شما از نزدیک ترین و دورترین فاصله به سوژه نگاه کرده و سپس پیکسل ها را مورد آنالیز قرار می دهد.

در این میان ریز پردازنده - چیپ دوربین، پیکسل ها را مورد قیاس قرار می دهد تا بتواند بیشترین حالت تفاوت میان آنها را بیابد. برای مثال، تفاوتی که در میان «سفیدی» و «سیاهی» به وجود آمده. با انجام این کار برای همه پیکسل ها در سراسر تصویری که در میدان دید دوربین قرار گرفته، دوربین تلفن هوشمند شما به این نتیجه می رسد که باید بر روی چه بخشی فوکوس کند.

مشخصا متوجه شده اید که در هنگام فکوس کردن، نمایشگر موبایلتان از حالتی که دارای تمرکز نسبی است، وارد مرحله ای شده که به تاری می رود و سپس، [اگر عملیات یاد شده با موفقیت انجام شود] شاهد یک فوکوس مناسب هستیم. این در اصل همان فوکوس از نوع «تشخیص کنتراست» است.

سرعت این عملیات، بستگی مستقیمی به نور محیط و نوع چیپ دوربین شما دارد. اگر نور مناسب باشد، نقاطی که فوکوس روی آنها انجام شده راحت تر قابل مشاهده هستند و اگر چیپ دوربین سریع باشد، آنالیز پیکسل ها با سرعت بسیار خوبی انجام خواهد شد.

البته باید اذعان داشت که این سبک از فوکوس خودکار، پایه ای و آهسته ترین نوعی است که در میان تکنولوژی های مختلف autofocus می توان آن را مشاهده کرد. همانطور که اشاره کردیم، این نوع از فوکوس خودکار به هیچ عنوان برای سوژه های متحرک مناسب نیست.

---

فوکوس خودکار لیزری

استفاده شده در: G3 و G4 از LG، وان پلاس ۲، Zenfone 2 Laser از ایسوس.

مناسب برای: ثبت با سرعت تصاویر متمرکز و ثبت تصویر در شرایطی که نور محیط کم است.

نامناسب برای: ثبت چشم‌اندازها یا زمانی که سوژه، دور از دوربین قرار گرفته.

وان پلاس و ال جی برای تلفن های هوشمند وان پلاس ۲ و G4 از عنوان «فکوس لیزری» برای بخش دوربین در تبلیغات خود استفاده کرده اند. حال این تکنولوژی به چه معناست و چرا بهتر از فوکوس معمولی بکار رفته در دوربین تلفن های هوشمند است؟

دوربین این دو موبایل، به یک بخش جداگانه لیزری مجهز شده که در اصل هم فرستنده است و هم گیرنده. ماژول لیزر، یک پرتو از مادون قرمز را روی سوژه منتشر می کند. این پرتو، سوژه را مورد ارزیابی قرار داده و سپس به فرستنده باز می گردد.

سرعت لیزر ثابت است؛ در واقع سرعت، مسافت تقسیم بر زمان است. خود دوربین به سرعت فاصله تقریبی سوژه تا موبایل را حدس زده و بر اساس آن، لیزر را منتشر می کند. سوژه از همین طریق وارد فوکوس شده و کاربر تصویر مورد نظر خود را به ثبت می رساند. فوکوس لیزری در واقع نمونه ای ساده تر شده از تکنولوژی LIDAR است که اکنون در خودروهای بدون راننده مورد استفاده قرار می گیرد.

نکته مثبت تکنولوژی فوکوس لیزری این است که لیزر، سرعت بسیار بالایی دارد و پیش از آن که پلک بزنید، این عملیات انجام شده اند. در واقع این نوع از autofocus، سریع ترین گونه آن نیز به شمار می رود.

بخش با اهمیت البته این است که همین تکنولوژی، نیازمند یاری شما برای کارکرد بهینه است. شما باید با ضربه کوتاه زدن روی نمایشگر، مشخص کنید که تمایل دارید در چه بخشی از تصویر فوکوس صورت بگیرد. بخشی که شما به آن اشاره کنید، همان قسمتی خواهد بود که تمرکز دوربین در آن معطوف خواهد شد. حال سرعت این عملیات به حدی بالاست که همزمان با اشاره شما روی بخشی از نمایشگر، تصویر نیز به ثبت می رسد. ال جی در زمان معرفی G3، این ویژگی را در یک تیزر تبلیغاتی به نمایش کشید.

ماژول دوربین نور مورد نیاز خود را از طریق پرتوی «مادون قرمز» تامین می کند و بر همین اساس، می تواند در شرایط نور اندک نیز تصاویر قابل قبولی را ارائه دهد. در شرایط کنونی، می توان گفت که فوکوس لیزری، بهترین نوع از تکنولوژی برای شرایط نور کم در محیط است.

بخش منفی ماجرا از جایی شروع می شود که لیزر به کار رفته در این تلفن های هوشمند، چندان هم قوی نیست. در واقع سازندگان نوعی از لیزر را به کار برده اند که در صورت برخورد با چشم اشخاص، آسیب زننده نباشد. از طرفی، این لیزر زمانی به درستی کار می کند که سوژه در نزدیکی دوربین قرار گرفته باشد.

بر همین اساس می توان گفت زمانی که می خواهید هنگام ثبت یک تصویر از نوع «چشم‌انداز»، روی یک دریاچه تمرکز کنید و کوه پشت آن را نیز در پس زمینه تصویر قرار دهید، فوکوس لیزری کاملا بی ارزش خواهد بود. سازندگان این مشکل را هم البته حل کرده اند؛ تا کنون چند موبایلی که با فوکوس لیزری به بازار عرضه گشته اند، دارای نوع اول و پایه این تکنولوژی که قبلا آن را توضیح دادیم، یعنی «تشخیص کنتراست» نیز هستند و زمانی که دوربین موبایل شما، استفاده از لیزر را بی استفاده تشخیص دهد، به سراغ بهره گیری از نوع اولیه این تکنولوژی می رود.

---

تشخیص حالت

استفاده شده در: آیفون ۶ و ۶ پلاس [۶ اس - ۶ اس پلاس]، گلکسی اس ۵ از سامسونگ، موبایل های جدید سونی.

مناسب برای: فوکوس مکرر زمانی که سوژه در حال حرکت یا تغییر است.

نامناسب برای: ثبت تصاویر پشت سر هم که روی سوژه های مختلف فوکوس کرده اند و همچنین شرایط نور کم.

سامسونگ، سونی و اپل معتقد هستند که «تشخیص حالت - Phase Detection» بهترین نوع از تکنولوژی فوکوس خودکار است. البته این فناوری نیز همانند فوکوس لیزری، در برخی شرایط خاص از نمونه اولیه یعنی «تشخیص کنتراست» استفاده می کند.

فوکوس خودکار از نوع تشخیص حالت، مقوله ای بسیار گسترده است و نمی توان آن را در چند خط توضیح داد. صرفا بیایید به نحوه اصلی کارکرد آن توجه کنیم. در این سیستم، لنز های به کار رفته در دوربین، دارای انحنا هستند.

زمانی که دوربین صحنه ای را مشاهده می کند، نقطه ای که در آخرین بخش از سمت راست لنز خمیده دیده می شود با نقطه ای که در آخرین بخش سمت چپ لنز خمیده قابل مشاهده است، مورد مقایسه قرار می گیرند. تا اینجای کار، دو تصویر از سمت چپ و راست داریم که هر دو نیز تا حدی تار هستند. سنسور دستگاه اما وارد عمل می شود و تفاوت میان تاری هر دو تصویر را مورد قیاس قرار داده و آنها را آنلایز کرده و در نهایت به یک نتیجه نهایی رسیده و بهترین نقطه برای فوکوس و ارائه تصویری شفاف مشخص می گردد.

این تکنولوژی، سرعت بسیار بالاتری از نمونه پایه ای فوکوس خودکار، یعنی Contrast Detection - تشخیص کنتراست دارد.

در این میان اپل البته باز هم اندکی این استاندارد را بهینه کرده و نام «Focus Pixels» را برای آن انتخاب نموده. نتیجه کار مثبت است و می توان آن را در دوربین های آیفون ۶ و ۶ پلاس به بعد مشاهده نمایید. یکی از کاربران یوتوب، سرعت بالای فوکوس خودکار آیفون ۶ را به خوبی در این ویدیو به نمایش می کشد.

مشکلاتی که در خصوص فناوری فوکوس خودکار از نوع «تشخیص کنتراست» وجود داشتند، در «تشخیص حالت» نیز پابرجا هستند. برای مثال، این نوع از فوکوس خودکار باز هم عملکرد مناسبی در شرایط نور کم از خود نشان نمی دهد.

از طرف دیگر، زمانی که تصویر پس زمینه ثابت باشد ولی سوژه تغییر کرده یا حرکت کند، فوکوس به خوبی انجام خواهد شد اما زمانی که پس زمینه و سوژه هر دو تغییر کرده و یا با سرعت جا به جا شوند، باز هم شاهد عملکرد نامناسبی خواهیم بود.

---

دوربین های دوگانه

استفاده شده در: One M8 از HTC و Honor 6 Plus از هوآوی

مناسب برای: انجام فوکوس پس از ثبت تصویر

نامناسب برای: انجام فوکوس دقیق در یک ناحیه مشخص

در سال های اخیر شاهد آن بوده ایم که برخی سازندگان، دو دوربین را در پشت تلفن همراه جای داده اند. یک دوربین به شکل استاندارد با فوکوس خودکار از نوع «تشخیص کنتراست» به فعالیت مشغول می گردد و وظیفه دوربین دوم، ثبت نور در همه جهات است. در نهایت شاهد تصویری خواهیم بود سوژه های حاضر در آن با یک فوکوس عمیق به نمایش کشیده شده اند.

هدف چنین دوربین هایی این است که ابتدا تصویر را به ثبت رسانده و سپس عملیات فوکوس انجام شود. بعدا، هر زمانی که بخواهید می توانید به سراغ تصویر خود رفته و بر روی ناحیه ای دیگر فوکوس عمیق را انجام دهید.

نکته اینجاست که این تکنولوژی را نمی توان چندان هم به «فوکوس خودکار» ربط داد. اگرچه، اینکه قادر باشید بعدا فوکوس را آنطور که می خواهید تنظیم کنید، قابلیت جالبی است اما تکنولوژی پایه ای که در این سیستم به کار رفته، در واقع همان «تشخیص کنتراست» است.

---

کدام گونه از «فوکوس خودکار»، بهترین نوع آن است؟

شاید بتوان گفت که این بحث هم پایانی منطقی نداشته و هر کاربر با توجه به سلیقه و کاربرد خود و خروجی کاری که از دوربین تلفن های هوشمند می پسندد و نیاز دارد، می تواند نتیجه گیری ویژه خودش را داشته باشد. از سوی دیگر، این بحث اندکی به گفتگویی که پیشتر داشتیم شباهت دارد: «آیا پردازنده های ۸ هسته ای بهتر از پردازنده های ۴ هسته ای هستند؟»

سیستم فوکوس خودکار Phase Detection - تشخیص حالت همواره برتر از فوکوس لیزری نیست و دوربین های دوگانه نیز در برخی شرایط، بازدهی مناسبی ندارند و.... .

سعی کنید پیش از خرید یک تلفن هوشمند جدید، دوربین آن را مورد بررسی قرار داده نوع فوکوس خودکار آن را برای نحوه استفاده خود بسنجید.