فراتر از ماژول دوگانه؛ کمپانی لایت چگونه کیفیت دوربین DSLR را به موبایل می آورد؟

شیفتگان عکاسی موبایل حتماً به خاطر دارند که سال قبل، پروژه L16 کمپانی Light به عنوان «دوربین پردازشی چند دیافراگمی» معرفی شده و چند ماه قبل سرمایه گذاری رسمی آلفابت نیز در آن اعلام گشت. حال که چند روزی از عرضه رسمی این محصول می گذرد، می خواهیم نگاهی ویژه به جزئیات و آینده این طرح انقلابی بیندازیم.

L16 با قیمت نهایی 1700 دلاری و پیش فروش 1300 دلاری، قطعاً گجتی ارزان قیمت به شمار نمی رود، اما شاید در آینده با کاهش هزینه، بتواند فصل تازه ای را در عکاسی با موبایل، حداقل در پرچمداران بازار بگشاید.

از نظر مشخصات سخت افزاری، باید گفت L16 از شانزده حسگر تصویر با لنزهای پلاستیکی نه چندان گران قیمت تشکیل شده که در چارچوبی باریک، تقریباً به اندازه یک موبایل جای گرفته اند. این حسگرها در کنار الگوریتم های اختصاصی کمپانی Light می توانند نمایی 52 مگاپیکسلی را حاصل نمایند.

علاوه بر ابعاد بزرگ تصویر، فاصله کانونی عکس نیز بین 28 تا 150 میلیمتر قابل تنظیم خواهد بود، که تقریباً معادل 5.4x بزرگنمایی اپتیکال به شمار می رود.

در مقام مقایسه، می توان به ماژول دوگانه به کار رفته در آیفون 7 پلاس اشاره کرد که زوم اپتیکال 2 برابری را همراه با تنظیم فاصله کانونی ارائه می کند، همچنین چیپست کایرین 960 هوآوی که در فبلت پرچمدار آنها یعنی میت 9 به کار رفته نیز قدم را فراتر نهاده و بزرگنمایی 4 برابری را پشتیبانی می نماید.

با این حال، تکنولوژی شرکت Light صرفاً در نقش شبیه سازی زوم اپتیکال عمل نمی کند. این پروژه می تواند ویژگی ها و کیفیت تصویر دوربین های گران قیمت DSLR را در فرم فکتور کوچک و ابعاد اسمارت فون حاصل نماید.

دکتر «راجیو لارویا» بنیانگذار شرکت لایت در این رابطه می گوید:

هر زمان که می خواستم با یکی از دوربین های حرفه ای ام عکس بگیرم، باید از قبل برای آن برنامه ریزی می کردم، و به مرور زمان استفاده ام از آنها کمتر و کمتر شد.

زمانی که با دیگر عکاسان صحبت کردم، متوجه شدم من تنها فردی نیستم که دوربین های گران قیمتم روی قفسه ها خاک می خورد و از تلفن همراه برای عکاسی استفاده می کنم.

البته نه اینکه از کیفیت عکس های ثبت شده با موبایل راضی باشیم، و در واقع خیلی هم از این موضوع ناراحت بودیم. اما بالاخره هر چه باشد، راحتی کار حرف اول و آخر را می زند.

مشکلات مربوط به دوربین تلفن های همراه

اینکه چرا دوربین های موبایل نمی توانند به کیفیت DSLRهای حرفه ای برسند، دلایل کاملاً مشخصی دارد و یکی از آنها، ابعاد کوچک است. حسگرهای تصویر به کار رفته در اسمارت فون بسیار کوچک بوده و مساحتی در حدود 30 میلیمتر مربع دارند، در حالی که این رقم در مدل های APS-C به حدود 370 میلیمتر مربع و در مدل های فول فریم به 864 میلیمتر مربع می رسد.

حسگرهای کوچک، توانایی جذب نور کمتری به ازای هر پیکسل دارند و همچنین با افزایش رزولوشن، نویز تصویر در آنها بسیار بیشتر می شود، زیرا برای افزایش تعداد مگاپیکسل باید هرکدام از پیکسل ها را کوچک تر ساخت. به همین دلیل، کیفیت دوربین های موبایل همواره در سطح بسیار پایین تری نسبت به همتاهای حرفه ای خود باقی خواهد ماند.

البته این محدودیت ها باعث نشده که کیفیت تصاویر ثبت شده توسط موبایل ها بهبود نیابد. تولیدکنندگان توانسته اند به توازن نسبی بین اندازه پیکسل، ابعاد سنسور و رزولوشن برسند. برترین محصولات بازار در زمینه تصویربرداری از جمله گلکسی S7 سامسونگ، آیفون 7 اپل و پیکسل گوگل، همگی از حسگرهای 12 مگاپیکسلی بهره می گیرند.

تمامی تلفن های همراه مذکور در شرایط نوری خوب، عکس های فوق العاده ای ثبت می کنند، اما عملکرد در نور کم و همچنین قابلیت بزرگنمایی، به هیچ وجه قابل مقایسه با DSLRها نخواهد بود.

علاوه بر این مورد، ابعاد کوچک ماژول دوربین تلفن های همراه باعث می شود که تولیدکنندگان نتوانند لنزهای بزرگ و قابل تنظیم را در آنها جای دهند. به همین دلیل دوربین اسمارت فون ها معمولاً فاصله کانونی ثابتی دارند و مسافتی نسبتاً طولانی را پوشش می دهند.

به همین دلیل معمولاً تمام وسعت دید دوربین در فوکوس کامل قرار دارد، و قابلیت بزرگنمایی از بین رفته، ضمن اینکه توانایی ثبت عکس هایی هنری با عمق میدان کم وجود نخواهد داشت.

البته اخیراً شرکت هایی همچون اچ تی سی، ال جی، هواوی و اپل از ساختار دوربین دوگانه برای بهبود کیفیت تصویر و افزودن امکانات ویژه مانند تغییر فاصله کانونی و ثبت بوکه های هنری بهره گرفته اند.

ایجاد بوکه های مصنوعی در قالب پردازش ثانویه چندین سال قبل به اسمارت فون ها آمد، و به تازگی بهبود شرایط تصویربرداری در نور کم و همچنین بزرگنمایی اپتیکال نیز به این مجموعه اضافه شده اند، اما L16 با حسگرهای متنوع و حالات عکاسی مختلف، قصد دارد فناوری فوق را چند گام به جلو ببرد.

L16 چگونه کار می کند

L16 ساخت شرکت لایت را می توان گجتی عجیب به شمار آورد، که از 16 سنسور مجزا تشکیل شده. پنج حسگر از میدان دید استاندارد معادل لنز 28 میلیمتری برخوردارند، پنج مورد دیگر عملکرد تله فوتو دارند و فاصله کانونی معادل لنزهای 70 میلیمتری را ارائه می کنند، و نهایتاً شش حسگر نیز عملکردی معادل لنزهای 150 میلیمتری خواهند داشت.

هرکدام از این لنزها با گشودگی دیافراگم f/2.4 عمل می کنند، ضمن اینکه توانایی جابجایی لنز برای فوکوس را نیز دارند، و حسگر تصویر CMOS مدل AR1335 با رزولوشن 13 مگاپیکسل در آنها تعبیه شده.

از این 16 سنسور، 11 مورد آخر که آینه ای روبروی لنز آنها قرار گرفته، جادو می کنند. این آینه را می توان کمی جابجا کرد تا مرکز میدان دید ماژول تغییر کند، عملی که برای تطبیق خروجی حسگرهای مختلف حین ثبت تصویری با نقاط کانونی متفاوت، کاملاً ضروری است.

در واقع به جای استفاده از لنزهای مکانیکی، L16 از آینه برای تنظیم نقطه فوکوس بهره می گیرد. تصاویر زیر نمونه ای از تفاوت فاصله کانونی لنزهای 28، 70 و 150 میلیمتری را نشان می دهند:

هنگام ثبت تصویر واقعی، L16 از ده حسگر تصویر که بهترین موقعیت را برای ثبت جزئیات در فاصله کانونی مورد نظر دارند، بهره می گیرد. مثلاً برای حالت 70 میلیمتری، آینه حسگرهای 70 میلیمتری مستقیماً فضای بیرون را هدف می گیرند، و ماژول های 150 میلیمتری نیز آینه های خود را به گونه ای تنظیم می کنند که با میدان دید 70 میلیمتری مطابقت یابند.

پس از این کار، داده های دریافتی از لنزهای 70 میلیمتری با تصاویر به دست آمده از حسگرهای 150 میلیمتری که زوم بیشتری دارند، تطبیق داده شده و ترکیب می گردند تا نهایتاً عکسی واضح و شفاف با رزولوشن 52 مگاپیکسل به دست آید.

زمانی که بخواهیم تصویری با فاصله کانونی بین مقادیر اصلی یعنی 28، 70 و 150 میلیمتری تهیه کنیم نیز همین روش همپوشانی به کار گرفته می شود، اما بخشی از تصاویر نیز کراپ می گردند.

مثلاً برای ثبت میدان دید 50 میلیمتری، حسگرهای 28 میلیمتری تصویر پایه را می سازند که طبق قاب 50 میلیمتری بریده می شوند، سپس آینه های 70 میلیمتری به گونه ای تنظیم می گردند که با میدان 50 میلیمتری تطبیق یابند، و نهایتاً پیکسل های به دست آمده از این مجموعه با هم ترکیب شده و حاصل کار 40 مگاپیکسلی خواهد بود.

اگرچه افزایش ابعاد و رزولوشن نهایی به خودی خود دلچسب است، اما این نکته را هم در نظر داشته باشید که جزئیات این تصاویر با حسگرهای بیشتری به ثبت رسیده اند. یعنی در واقع نور بیشتری نسبت به یک سنسور مستقل دریافت شده، و دامنه دینامیکی تصویر نهایی نیز بسیار بیشتر است، زیرا هرکدام از ماژول ها میزان اکسپوژر نسبتاً متفاوتی دارند.

همچنین با تکنیک های نرم افزاری، می توان با افزایش نوردهی یک سنسور، نویز قسمت های تاریک تصویر را برطرف ساخت، یا با کاهش نوردهی می شود جزئیات هایلایت ها را تا حد زیادی حفظ نمود.

البته اسمارت فون های کنونی قادرند با ثبت متوالی چند تصویر در اکسپوژرهای متفاوت، عکس HDR حاصل کنند، اما احتمال دارد به خاطر تکان خوردن دست یا جابجایی منظره، این چند عکس به خوبی روی هم منطبق نشوند.

در نتیجه روی کاغذ، رویکرد شرکت Light تصاویر اچ دی آر بهتری را تولید می کند، چون تمامی نوردهی های مختلف در یک لحظه ثبت می شوند.

همچنین علاوه بر قابلیت های نوری، فاصله بین حسگرها می تواند اطلاعات مربوط به عمق عناصر در صحنه را نیز ثبت نماید. از چنین قابلیتی می توان برای ایجاد بوکه به صورت نرم افزاری استفاده کرد، یعنی عکاسان قادرند شدت و نوع محوشدگی را پس از ثبت تصویر تغییر دهند.

همچنین انواع بوکه، یعنی حالت گرد، ستاره ای یا گاوسی به صورت دستی قابل تنظیم است، در حالی که فراهم ساختن این قابلیت برای دوربین های DSLR به هزینه قابل توجهی نیاز خواهد داشت.

سمت و سوی آینده

تا به حال از مزایای L16 گفتیم، اکنون بهتر است در مورد محدودیت های آن نیز صحبت کنیم. توان پردازشی اسمارت فون های کنونی برای مدیریت این حجم داده عظیم به صورت بلادرنگ و سریع، به هیچ وجه کافی نیست.

در حال حاضر محصول مورد بحث از چیپست اسنپدراگون 820 بهره می گیرد، که اگر بخواهیم هر 16 سنسور را به صورت همزمان پردازش کنیم، تصویر نهایی آن در حد 3 مگاپیکسل خواهد بود. اگرچه این رقم برای اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی کافیست، اما رضایت خاطر شیفتگان عکاسی را فراهم نخواهد کرد.

شرکت لایت قصد دارد در آینده پردازنده اختصاصی و مستقلی را به کار بگیرد تا امکان پردازش سخت افزاری و بلادرنگ داده میسر گردد. بدین ترتیب تشکیل تصویر با رزولوشن کامل در زمانی کوتاه اجرا شده و همچنین تنظیم عمق میدان نیز به صورت آنی امکان پذیر خواهد بود.

گفتنیست در حال حاضر کاربران برای پردازش عکس در رزولوشن کامل، باید از کامپیوتر شخصی بهره گیرند.

کمپانی لایت اعلام کرده در مدل بعدی، ماژول هایی با لنز معادل 600 میلیمتری نیز در گجت تعبیه می شود، که با در نظر گرفتن حداقل فاصله کانونی 28 میلیمتر، بزرگنمایی حدود 21.4x را ارائه می کند، قابلیتی که فقط در لنزهای DSLR چند ده میلیون تومانی مشاهده می گردد.

همچنین در قدم بعدی، آنها می خواهند خود حسگرها را نیز به گونه ای دستکاری کنند تا به جای ثبت طیف فیلتر شده RGB، از ورودی بدون فیلتر بهره گرفته و نور بیشتری را دریافت دارند. در حال حاضر هوآوی از چنین قابلیتی در موبایل های P9 و آنر 8 بهره گرفته، که تصویری با دامنه دینامیکی بیشتر را تولید می کند.

دکتر لارویا می گوید علاوه بر نسل بعدی دوربین L16، این شرکت می خواهد تکنولوژی خود را به دنیای تلفن های همراه نیز بیاورد. آنها با شرکت On Semiconductor برای ساخت حسگرهای بدون فیلتر همکاری می کنند، و شرکت فاکسکان نیز مجوز تکنولوژی لایت را خریداری کرده است.

متأسفانه فعلاً اطلاعات بیشتری در مورد به کار گیری فناوری مورد بحث در اسمارت فون ها وجود ندارد، و البته هنوز مشخص نیست آیا می توان چنین ماژولی را در تلفن های همراه استفاده نمود.

نهایتاً باید این موضوع را در نظر گرفت که حتی اگر فناوری لایت به جهان موبایل نیز راه یابد، به زمان زیادی نیاز دارد تا مشخص شود آیا نتیجه حاصل از نظر کاربران حرفه ای مطلوب تلقی می گردد یا خیر. در ادامه چند نمونه از تصاویر ثبت شده توسط دوربین L16 ساخت کمپانی لایت را مشاهده نمایید: