نبرد مگاپیکسل‌ها؛ چرا مگاپیکسل دوربین‌های موبایل افزایش نیافت؟

سونی اخیرا از یک سنسور دوربین موبایل با بیشترین میزان رزولوشن رونمایی کرد: ۴۸ مگاپیکسل!

این یعنی حتی رزولوشنی بالاتر از دوربین بدون آینه A7R III سه هزار دلاری با ۴۲.۴ مگاپیکسل رزولوشن. فوق‌العاده به نظر می‌رسد اما احتمالا فراموش کرده‌اید که گوشی نوکیا 808 PureView دوربینی ۴۱ مگاپیکسلی داشت و مدت‌ها پیش در سال ۲۰۱۲ عرضه شد. اما چه شد که سنسورها مسیری که نوکیا آغازگر آن بود را ادامه ندادند؟

آنطور که اپل طی سال‌ها به نمایش گذاشت، از iPhone 4S تاکنون، قابلیت‌های دیگری بوده‌اند که دوربین موبایل را بهبود بخشیده‌اند. از دوربین دوگانه گرفته تا سنسورهایی با پیکسل‌های بزرگ‌تر و حساس‌تر به نور. این دوربین‌ها می‌توانند در نور اندک هم تصاویر خوبی بگیرند، افکت بوکه را بهتر به نمایش بگذارند، سرعت بالاتری داشته باشند و علاوه بر قابلیت زوم بیشتر و بهتر، ویدیوهای با کیفیت‌تری هم ارائه دهند. به هر روی، سونی حالا معتقد است که همه این‌ها را می‌توان همراه با مگاپیکسل بیشتر داشت. تکنولوژی Quad Bayer که گفته شده در دوربین هواوی P20 Pro استفاده می‌شود قرار است مگاپیکسل‌های بیشتر را بازگرداند و اینبار موثرتر و بهتر باشد.

نوکیا 808 PureView با ۴۱ مگاپیکسل

دوربین‌های موبایل آرام و پیوسته مگاپیکسل‌های بیشتری پیدا کردند. در سال ۲۰۱۰، نوکیا از تلفن همراه N8 Symbian با دوربین ۱۲ مگاپیکسلی رونمایی کرد و همان سال سونی موبایل S006 را با دوربین ۱۶ مگاپیکسلی عرضه به بازار فرستاد.

در ۲۰۱۲ اما نوکیا به یکباره هر چه داشت وسط گذاشت و یک تلفن هوشمند سیمبینی با دوربین وحشتناک ۴۱ مگاپیکسلی عرضه کرد.

تاسف برانگیز است که نوکیا از چنین فناوری پیشرفته‌ای بهره بهتری نبرد چون خود تلفن همراه چندان گجت هیجان‌انگیزی نبود و فقط یک دوربین حیرت‌انگیز داشت. سنسور آن کمی کوچکتر از یک اینچ بود، نزدیک به سنسورهایی که در دوربین ۱۲۰۰ دلاری سونی RX100 Mark VI پیدا می‌شود. همچنین به لنز کارل زایس با گشودگی f/2.4، یک شاتر مکانیکی عالی با دکمه اختصاصی و زوم دیجیتال مجهز بود که با آن رزولوشن بالا کارآمد بود.

در حالی که می‌توانستید از رزولوشن کامل بهره بگیرید و تصاویر ۳۸ مگاپیکسلی ثبت کنید، بهتر بود که شات‌های ۸ مگاپیکسلی بگیرید. با بهره‌گیری از تکنیک اوورسمپل، دوربین می‌توانست تصاویر کوچک‌تر اما شفاف‌تر و همراه با حداقل نویز تصویر را ثبت کند. این فناوری همچنین زوم‌های کم‌نقص و ویدیوهای 1080p با ۳۰ فریم بر ثانیه که کیفیتی فوق‌العاده داشتند را ممکن می‌ساخت.

ثبت تصاویر در نور پایین برای آن دوران یک اتفاق غیرعادی بود. علی‌رغم رزولوشن بالا، این سنسور بزرگ، پیکسل‌های ۱.۲ میکرونی داشت، به بزرگی سنسورهای رقیب خود روی HTC One X که دوربین ۸ مگاپیکسلی داشت.

مقایسه تصاویر آن تلفن همراه با آنچه که اکنون اپل، سامسونگ و هواوی می‌سازند برنده مشخصی دارد ولی باید به تفاوت ۶ سال پیشرفت تکنولوژی سنسورهای دوربین موبایل نیز توجه داشت.

مشکل اصلی 808 PureView، سیستم عامل قدیمی و افتضاح سیمبین بود. مشکل دیگر هم فرم فاکتور به حساب می‌آمد. اکثر موبایل‌ها سنسورهای ۸ میلی‌متری دارند ولی برای نوکیا سه برابر بزرگ‌تر یعنی حدود ۱/۱.۲ اینچ بود. بنابراین لنز بزرگ‌تری لازم بود که بعث ایجاد یک برجستگی بزرگ پشت تلفن می‌شد.

HTC One با چهار مگاپیکسل

احتمالا مسخره به نظر می‌رسد که HTC یک سال بعد از آنکه نوکیا موبایل ۴۱ مگاپیکسلی به بازار فرستاد، تصمیم گرفت One را همراه با ۴ مگاپیکسل عرضه کند. با این حال اما هر دو موبایل در نور اندک کیفیت تصاویر فوق‌العاده‌ای به نمایش گذاشتند.

تصاویر گرفته شده با موبایل نوکیا در حالت رزولوشن کامل و نور اندک بسیار نویز داشتند اما وقتی در حالت ۸ مگاپیکسل ثبت می‌شد عمده نویزها از بین می‌رفت. دوربین اولتراپیکسل HTC One اما در نقطه مقابل، پیکسل‌های بسیار بزرگ‌تری داشت (۲ میکرون در قیاس با ۱.۲ میکرون نوکیا) که می‌توانست ۳۰۰ درصد فوتون بیشتری جذب کند.

وبسایت انگجت در بررسی خود نوشته بود که HTC One همراه با لنز f/2.0 و لرزشگیر تصویر اوپتیکال تقریبا هر تلفن همراه دیگری را در شرایط نور اندک پشت سر می‌گذارد اما همچنان پشت سر سلطان تصویربرداری، نوکیا 808 PureView باقی می‌ماند. دوربین موبایل HTC در زمینه ویدیو هم معرکه عمل کرد و برخلاف نوکیا ۸۰۸ می‌توانست تصاویر HDR با رزولوشن 1080p ضبط کند، یکی از اولین تلفن‌های همراه با این قابلیت.

لومیا ۱۰۲۰ نوکیا با ۴۱ مگاپیکسل

لومیا ۱۰۲۰ سال ۲۰۱۳ نوکیا دوربینی مشابه 808 PureView داشت ولی به جای سیمبین، مجهز به ویندوز بود بود. پیشرفت فوق‌العاده‌ای در زمان خودش به نظر می‌رسید اما همانطور که الان می‌دانیم، مایکروسافت نوکیا را درست یک سال بعد خرید و کسب و کار موبایلشان از هم پاشید.

لومیا ۱۰۲۰ سلطان تلفن‌های هوشمند با سنسورهای بزرگ باقی ماند تا اینکه پای هواوی P20 Pro به میان آمد. تولیدکنندگان تلفن‌های همراه سنسورها و لنزها را به قدری کوچک نگه داشته‌اند که دیگر نیازی به یک برجستگی پشت تلفن همراه نباشد و در عوض از فناوری‌های دیگر استفاده کردند تا تصاویر بهتر بگیرید. اپل که بیشتر از هر شرکت دیگری تلفن همراه می‌فروشد، بهترین نمونه برای آن است که ببینید چطور این اتفاق امکان‌پذیر است.

تکامل دوربین‌های آیفون اپل

از لحاظ طراحی، اپل هیچگاه تلفن همراهی به بدی 808 PureView طراحی نمی‌کرد حتی اگر قرار بود بهترین دوربین موبایل را روی خود جای دهد. در عوض، از فناوری تصویربرداری مدرن بهره گرفت تا به مرور زمان دوربین آیفون خود را پیشرفت دهد که شیوه جالبی برای بهبود دوربین موبایل بدون نیاز به افزایش مگاپیکسل‌ها بود.

اولین تلفن اپل با دوربینی مناسب برای تصویربرداری سال ۲۰۱۱ عرضه شد: آیفون 4s با دوربین ۸ مگاپیکسلی که لنزی قدرتمند و رابط کاربری ساده‌ای داشت. این شرکت آیفون 5s را با ناحیه سنسور بزرگ‌تر برای ثبت تصاویر تمیزتر در نور کم، لنز f/2.2، فلش True Tone برای وایت بالانس بهتر، اتوفوکوس، لرزشگیر تصویر دیجیتال، اسلوموشن ۱۲۰ فریمی و... ارتقا داد.

آیفون ۶ پلاس لرزشگیر تصویر اوپتیکال را آورد اما دوربین آیفون ۶ اس سال ۲۰۱۵ بزرگترین پرش رزولوشنی را از زمان آیفون ۴ اس تجربه کرد و به ۱۲ مگاپیکسل رسید. این اولین موبایل اپل بود که می‌توانست تصاویر 4K ثبت کند.

اپل بعدها رویه متفاوتی پیش گرفت. آیفون ۷ پلاس به اولین موبایل شرکت با دوربین دوگانه تبدیل شد. هر دو سنسورهای ۱۲ مگاپیکسلی بودند اما یکی از آن‌ها گستره دید وسیع‌تری داشت و دیگری زوم ۲ برابری ارائه می‌داد. به جز ماجرای زوم، دوربین‌ها این اجازه را می‌دادند تا برای پدید آوردن تصاویر سافت بوکه، آنچه در پشت سوژه اصلی عکس بود را تار کنند. دوربین‌های روی آیفون ۷ و ۷ پلاس لنزهای f/1.8 هم داشتند و بسیار سریع‌تر و پیشرفته‌تر بودند.

آیفون X و آیفون ۸ در حال حاضر قله طراحی دوربین اپل هستند. هر دو دوربین‌های دوگانه ۱۲ مگاپیکسلی، لنزهای f/1.8 و f/2.4 برای دوربین‌های زوم 1x و 2x دارند. آیفون X روی هر دو دوربینش لرزشگیر تصویر اوپتیکال دارد در حالی که آیفون ۸ پلاس فقط روی لنز 1x خود دارد.

آینده‌ای با مگاپیکسل بیشتر

متوجه هستید که بزرگ‌ترین سازندگان تلفن‌های همراه هیچگاه به سراغ سنسورهایی با رزولوشن بالا نرفته‌اند. در عوض به توسعه دوربین‌ها و تکنولوژی‌های دیگر روی آوردند و قطر کمتر موبایل‌هایشان که خواسته مشتریان بود را ارائه دادند.

بنابراین شگفت‌انگیز بود که دوربین‌های سه گانه ۴۰ مگاپیکسلی هواوی P20 Pro و ۴۸ مگاپیکسلی IMX586 سونی را ببینیم. با نگاه به گذشته اما همه این‌ها منطقی جلوه خواهد کرد.

همانطور که سونی در بیانیه خبری خود گفت، همیشه داشتن رزولوشن‌های بیشتر بهتر است. در نور کافی، شما می‌توانید با سنسور ۴۸ مگاپیکسلی تا ۴ برابر زوم کنید و همچنان تصویر شفاف ۱۲ مگاپیکسلی داشته باشید. شما همچنین می‌توانید ۴۸ مگاپیکسل را به رزولوشن پایین‌تر سوپرسمپل کنید تا دقت رنگ و شفافیت بیشتری دریافت کنید.

در همان لحظه، سنسور سونی قدرت جمع‌آوری نور بیشتری بدون نیاز به سوپرسمپل کردن ارائه می‌دهد. در نور کم، فیلتر رنگ Quad Bayer می‌تواند سیگنال‌های دریافتی از ۴ پیکسل مجاور را اضافه و دور دریافتی را ضربدر چهار کند. در حالی که این کار رزولوشن را تا ۱۲ مگاپیکسل برای تصویربرداری در شب کاهش می‌دهد اما شما می‌توانید در طول روز آن را به رزولوشن بالاتری افزایش دهید.

P20 Pro هواوی که از تکنولوژی مشابهی (و احتمالا سنسور سونی) استفاده می‌کند مسیری به سوی آینده‌ای با مگاپیکسل‌های بیشتر را نشان می‌دهد. شما می‌توانید تصاویر با رزولوشن بالا به وسیله دوربین ۴۰ مگاپیکسلی ثبت کنید. سنسور مشابه Quad Bayer این موبایل تصاویری به شفافی تصاویر فیلتر عادی Bayer ثبت نمی‌کند اما با این وجود شفافتر از هر تلفن همراه دیگر فعلی خواهد بود.

وقتی بحث زوم پیش می‌آید، اگر می‌خواهید تصویر تلفوتو تمیزتری بگیرید شما می‌توانید از حالت ۸ مگاپیکسل استفاده کنید و زوم ۳ برابری داشته باشید. برای زوم کردن بیشتر، دوربین‌های ۸ مگاپیکسل و ۴۰ مگاپیکسل همراه با هم کار می‌کنند و زوم ۵ برابری ارائه می‌دهند که فرسخ‌ها از هر تلفن همراه جلوتر است.

در همین راستا، P20 Pro می‌تواند تصاویر HDR فوق‌العاده‌ای هم بگیرد. دوربین ۴۰ مگاپیکسلی می‌تواند همزمان دو تصویر با نوردهی (اکسپوژر) متفاوت بگیرد سپس آن‌ها را با هم ترکیب کند. دیگر موبایل‌ها یک عکس را پس از دیگری می‌گیرند که ممکن است تصویری تار ارائه شود.

از همه مهم‌تر، این موبایل یک سنسور ۲۰ مگاپیکسلی مونوکروم دارد که تصاویر سیاه و سفید عالی می‌گیرد. در نظر داشته باشید سنسور جدید سونی کمتر از نصف اندازه ۱/۱.۷ اینچ موجود روی P20 Pro است بنابراین انتظار نمی‌رود که در نور کم عملکردی به این خوبی داشته باشد. در واقع، ۸ میلی‌متر فقط کمی کوچکتر از سنسور موجود روی آیفون X است.

با این حال، سنسور سونی روی اکثر تلفن‌های همراه مورد استفاده است بنابراین اگر یک شرکت دیگر بخواهد از سنسور تصویربرداری IMX 586 استفاده کند، به زودی شاهد دوربین‌های جدید با قابلیت‌های هیجان انگیز خواهیم بود. اندازه کوچک این چیپ می‌تواند کوچک بودن و باریک بودن دستگاه‌ها را همچنان نیز تضمین کند. به لطف تکامل فناوری دوربین‌های دوگانه، الگوریتم‌های مناسب و طراحی آگاهانه، دوربین‌های موبایل با رزولوشن بالا ممکن است بالاخره راه خود را به محصولاتی که ما می‌خریم باز کنند.