گشودگی دیافراگم چیست و چه نقشی در کیفیت تصویر دوربین دارد؟

تقریباً همه ما از موبایل هایمان برای ثبت تصویر بهره می گیریم. حتی عکاسان حرفه ای که دوربین های DSLR دارند هم از یک دوربین خوب که در جیب جا می گیرد استقبال می کنند.

اکثر سازندگان موبایل به دنبال کاهش ضریب اف هستند

تلفن های همراه پرچمدار در حال حاضر به سطح کیفی فراتر از نیاز روزمره رسیده اند و جالب اینجاست که هر ساله بهبودها و پیشرفت های بیشتری را می بینیم. در کنار ماژول های دوگانه که از چند سال قبل به دنیای موبایل راه یافته، اکثر سازندگان به دنبال کاهش هرچه بیشتر ضریب اف (f) و افزایش گشودگی دیافراگم هستند.

ال جی V30 نخستین موبایل با گشودگی دیافراگم f/1.6 به شمار می رود. کهکشانی های 2017 سامسونگ مانند گلکسی اس 8 و گلکسی نوت 8 به لنزهایی با گشودگی دیافراگم f/1.7 مجهز هستند و دوربین آیفون 8 هم گشودگی دیافراگم f/1.8 دارد.

همه موبایل هایی که نام بردیم، عکس های فوق العاده با کیفیتی ثبت می کنند، اما به نظر می رسد روند کاهش ضریب f همچنان ادامه دارد، چنان که هوآوی میت 10 هم به ضریب اف 1.6 مجهز خواهد بود.

در ادامه می خواهیم ببینیم گشودگی دیافراگم که یکی از محورهای اصلی تبلیغاتی شرکت ها به شمار می رود، در دنیای واقعی به چه معناست و آیا واقعاً تجربه عکاسی را بهتر می کند؟

همه چیز در گرو جذب نور

در نگاه وسیع، عکاسی را می توان به معنای دریافت و جذب نور کافی برای ثبت تصویر دانست. به همین توانایی جذب نور می تواند یکی از معیارهای اصلی برای قضاوت در مورد کیفیت دوربین باشد. ترکیب یک حسگر پیشرفته و یک لنز بی نقص در دوربین های DSLR بهترین نتیجه را به همراه دارد. همین اصل در موبایل ها نیز صادق است، اما اینجا با محدودیت هایی مواجه هستیم.

پیکسل های بزرگ تر سنسور نور بیشتری جذب می کنند

کوچک بودن تلفن همراه باعث می شود لنزها و حسگرهای کوچک تری هم در آن به کار گرفته شوند که توانایی دریافت نور را کاهش داده و بر کیفت تصویر نهایی تأثیر می گذارد. برخی سازندگان برای غلبه بر این مشکل به سراغ حسگرهایی با پیکسل های بزرگ تر (1.2 تا 1.55 میکرون) رفته اند که نور بیشتری را جذب می کنند، اما نتایج متناقضی را به دست آورده اند.

یکی از بهترین راه ها برای رفع این مسئله، افزایش نور عبوری از میان لنز است که در اینجا گشودگی دیافراگم و ضریب f اهمیت می یابند.

گشودگی دیافراگم و ضریب اف

اپرچر (aperture) یا دریچه، فضایی است که نور از میان آن عبور کرده و وارد محفظه دوربین می شود. معیار اندازه گیری این ویژگی را ضریب f یا f-stop می نامند که از حاصل تقسیم فاصله کانونی به قطر دریچه به دست می آید.

هرچه ضریب f کمتر باشد، روزنه باز تر بوده و نور بیشتری از آن عبور می کند. این وضعیت باعث ثبت تصاویر با کیفیت در نور کم و کاهش نویز عکس ها می شود. هر بار که ضریب f را یک گام افزایش دهید، نور عبوری از دیافراگم نصف می شود.

هرچه نور دریافتی سنسور بیشتر شود، زمان مورد نیاز برای ثبت تصویر هم کاهش می یابد (سرعت شاتر بیشتر می شود). این موضوع، لرزش های دست در زمان عکاسی در محیط های کم نور را بی اثر می کند. بنابراین گشودگی بیشتر دیافراگم می تواند به شفاف تر شدن تصاویر بیانجامد.

سنسور در ماژول دوربین موبایل بسیار نزدیک به لنز قرار گرفته که فاصله کانونی را بسیار کم می کند. به همین دلیل می بینیم لنزهای دوربین تلفن همراه در مقایسه با لنزهای DSLR ضریب f پایین تری دارند اما لزوماً در جذب نور، بهتر عمل نمی کنند.

در دنیای عکاسی حرفه ای هرچه دیافراگم بازتر گردد، عمق میدان کمتر شده و افکت زیبای بوکه را به وجود می آورد، اما در موبایل ها به خاطر ثابت بودن میزان گشودگی و سنسور کوچکی که در نزدیکی لنز قرار گرفته، هیچگاه به چنین حالتی نمی رسیم (مگر در عکس های ماکرو و بسیار نزدیک).

در واقع عمق میدان دوربین موبایل با f/2.2 تقریباً معادل عمق میدان f/13 یا f/14 در دوربین های فول فریم خواهد بود که عملاً هیچگونه محو شدگی پس زمینه را به همراه ندارد. افکت های پرتره ای که در موبایل های جدید از جمله آیفون 7 پلاس، گلکسی نوت 8 یا هوآوی نوا 2 پلاس می بینید، همه به صورت نرم افزاری ایجاد می شوند.

اگرچه باز بودن بیشتر دیافراگم تضمینی برای کیفیت بالاتر دوربین و عکس ها نیست، اما  نشان می دهد که دوربین توانایی جذب نور بیشتری دارد، در نتیجه سرعت شاتر بیشتر شده، لرزش های ناگهانی خنثی می گردد و نویز تصاویر هم کاهش می یابد.

اندازه پیکسل های سنسور هم در اینجا نقش دارند و اگرچه پیکسل های بزرگ تر ضرورتاً کیفیت تصاویر را افزایش نمی دهد، اما اگر پیکسل های کوچک و گشودگی دیافراگم پایین در کنار هم قرار بگیرند، مطمئن باشید نتیجه خوبی در محیط های کم نور نخواهید داشت.

کیفیت لنز

یکی از ویژگی هایی که نقش مهمی را در کیفیت تصویر دوربین موبایل ایفا می کند اما اغلب نادیده گرفته می شود، لنزهای به کار رفته در آن است. همان طور که می دانید کثیف شدن شیشه محافظ لنز دوربین تصاویر مات و بی کیفیتی را ایجاد می کند. لنزهایی با کیفیت ساخت پایین و مواد اولیه نامرغوب هم چنین وضعیتی را ایجاد می کنند.

بازتر شدن دیافراگم، فوکوس را دشوار تر می کند

موبایل هایی همچون ال جی V30 که گشودگی دیافراگم زیادی دارند، باید توجه ویژه ای را به طراحی و ساخت لنز معطوف سازند تا حداقل انحراف در نور ورودی ایجاد شود. در واقع هرچه روزنه عبور نور وسیع تر شود، فوکوس کردن دقیق تصویر دشوار تر خواهد شد. به همین دلیل عدسی های مورد استفاده در دوربین باید دقیق تر و بهتر ساخته شوند.

مشکلات انحراف نور که به «بیراهش» (aberration) نیز معروف هستند، موارد متعددی را در بر می گیرند و عامل اصلی به وجود آمدن آنها، ناتوانی لنز در متمرکز ساختن نور است. موبایل هایی با گشودگی دیافراگم بالا در فوکوس روی کل منظره روبرو با مشکل بیشتری مواجه می شوند.

از جمله انحرافات نوری رایج در لنزهای دوربین می توان به بیراهش کروی (کاهش شفافیت و شارپنس تصویر)، بیراهش کما (مات شدن یا ایجاد اشک در تصویر)، انحنای میدان (فقدان فوکوس در کناره های تصویر)، اعوجاج (تحدب یا تقعر تصویر) و بیراهش رنگی (پراکندگی رنگ و جدا شدن مناطق روشن از دیگر بخش های تصویر) اشاره کرد. برخی از این موارد را در تصویر زیر مشاهده می کنید:

لنزهای دوربین، از جمله آنهایی که در موبایل به کار می روند، چندین قطعه اپتیک مختلف را در خود جای داده اند و همه آنها تلاش می کنند تا نور (و تصویر) را به خوبی روی محل مورد نظر متمرکز ساخته و انحرافات را به حداقل برسانند.

کیفیت پایین لنز مستقیماً بر خروجی عکس تأثیر می گذارد

طبیعتاً لنزهای ارزان قیمت، اجزای کمتری هم داشته و بیشتر مستعد بروز مشکلات فوق خواهند بود. جنس مورد استفاده برای ساخت لنز هم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از شیشه خالص و با کیفیت در کنار پوشش های مختلف برای رفع برخی نقایص رایج، بهترین تصویر و کمترین انحراف را به همراه دارد.

متأسفانه کیفیت ساخت لنز را نمی توان بر اساس اعداد و ارقام ارائه شده توسط سازنده مورد قضاوت قرار داد، ضمن اینکه سازندگان موبایل معمولاً حرفی از آن به میان نمی آورند و در بهترین حالت، فقط تعداد اجزای اپتیک به کار رفته در ماژول دوربین را بیان می کنند.

این موضوع باعث می شود صحبت در مورد گشودگی دیافراگم و اندازه پیکسل های سنسور به نتیجه گیری دقیقی ختم نشود، چون لنز ضعیف و بی کیفیت به راحتی همه ویژگی های برجسته ماژول دوربین را خنثی خواهد کرد.

در حال حاضر برخی از شرکت های بزرگ و معتبر صنایع اپتیک با سازندگان موبایل همکاری می کنند، مثلاً هوآوی با کمپانی آلمانی لایکا وارد قرارداد شده و نوکیا هم از لنزهای زایس بهره می گیرد. ال جی در تبلیغ دوربین V30 به لنزهای فوق العاده شفاف Crystal Clear اشاره کرده که از شش قطعه اپتیک تشکیل شده اند.

بنابراین کیفیت لنز هم نقش تعیین کننده ای در خروجی نهایی دوربین دارد و اهمیت آن کمتر از دو عامل دیگر (گشودگی دیافراگم و سنسور) نیست، اما فقط در صورت تست کامل و جامع دوربین در شرایط مختلف (مانند آنچه DxOMark انجام می دهد) می توان به کیفیت آن پی برد.

جمع بندی

گشودگی دیافراگم یکی از ویژگی های مهم در دوربین های موبایل (و لنزهای حرفه ای) به شمار می رود، اما همان طور که گفتیم، این تمام ماجرا نیست.

بنابراین صرفاً با اتکا به ضریب اف پایین نمی توان در مورد کیفیت دوربین تلفن همراه قضاوت کرد و اقدام به خرید آن نمود. با این حال در صورت برابر بودن تمام شرایط، می توانید مطمئن باشید که هرچه دیافراگم بازتر شود، تجربه عکاسی بهتر و راحت تری را در شرایط نوری ضعیف خواهید داشت، چون سنسور می تواند نور بیشتری را جذب کرده و سرعت شاتر را افزایش دهد.

برای افرادی که خلاقیت را در عکاسی خود به کار می گیرند، گشودگی بیشتر دیافراگم امکانات خاصی را در اختیارشان قرار نمی دهد جز اینکه می توانند صحنه های اکشن و سریع را بهتر ثبت کنند.

موبایل هایی امروزی به لنز ثابت و حسگر کوچکی مجهز شده اند که کنترل بسیاری از جلوه های تصویری را ناممکن می سازد و محو کردن زمینه به صورت سخت افزاری فقط در تصاویر کلوزآپ بسیار نزدیک ممکن است. از همین رو، ایجاد افکت های پرتره و بوکه صرفاً از طریق پردازش های نرم افزاری و بهره گیری از دوربین ثانویه ممکن خواهد بود.

در حال حاضر موبایل های پرچمدار به سنسورهای تصویر پیشرفته و لنزهای با کیفیت مجهز شده اند، بنابراین هرچه گشودگی دیافراگم آنها بیشتر باشد، نویز کمتر و عکس های شفاف تری را به دست خواهید آورد. البته بهترین راه برای اطمینان از این موضوع، تست کردن دوربین در شرایط مختلف است.