انتظار از دوربین گوشی های هوشمند آینده

به گزارش اقتصاد نیوز و به نقل از زومیت، می‌توان گفت در سال ۲۰۱۹، قابلیت‌های عکاسی عامل تعیین کننده در انتخاب گوشی هوشمند جدید در میان مصرف‌کنندگان بود. گوشی‌های هوشمند پرچم‌دار ۲۰۱۹، با انتشار عکس‌هایی باکیفیت سعی بر جلب توجه عموم از طریق نمایش قابلیت‌های منحصر‌به‌فرد دوربین‌های خود داشتند. با نگاهی به بهترین پرچمداران این سال از جمله پیکسل 4 گوگل ، هواوی میت 30 پرو و آیفون 11 اپل، واضح است که برای گرفتن عکس‌های عالی چندین روش مختلف توسط این گوشی‌های هوشمند محبوب ارائه شده است.

در سال ۲۰۲۰ این روند تصاعدی در کیفیت و دقت دوربین عکاسی گوشی‌های هوشمند ادامه خواهد یافت و پیشرفت‌ تکنولوژی، سخت‌افزار حسگر دوربین‌های با رزولوشن بالا، قابلیت زوم اپتیکال و سازوکار عکاسی محاسباتی (computational photography) را بهبود خواهند بخشید. بهترین گوشی‌های هوشمندی ۲۰۲۰ با بهره‌گیری از ترکیب‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری قدرتمند در ساختار دوربین‌های خود از سایر رقبا متمایز خواهند شد. با این وجود، شما احتمالا الزامی به تهیه‌ی دوربین عکاسی جدید نخواهید داشت! امکانات عکاسی برتر و متمایز دوربین‌های پرچمداران سال گذشته به‌زودی از امکانات مقرون‌به‌صرفه گوشی‌های هوشمندی سال ۲۰۲۰ به شمار خواهند آمد.

جنگ بر سر رزولوشن  بالاتر ادامه دارد!

یکی از روندهای مشخص در سال ۲۰۱۹ در عکاسی با گوشی‌های هوشمند، رشد فزاینده حسگرهای دوربین با وضوح بالا بود. هواوی P20 Pro مدل ۲۰۱۸ با دوربین ۴۰ مگاپیکسلی موفقیت بسیاری در آن سال کسب نمود، اما در سال 2019 به‌ کارگیری سنسورهای ۴۸ مگاپیکسلی و ۶۴ مگاپیکسلی در دوربین گوشی‌های هوشمند کاملا طبیعی به شمار می‌آمدند. حتی شیائومی می نوت 10 اولین گوشی هوشمند با دوربین ۱۰۸ مگاپیکسلی با قیمتی مقرون‌به‌صرفه در سال ۲۰۱۹ وارد بازار شد که تحول شگرفی را در دوربین گوشی‌های هوشمند به وجود آورد. فناوری اساسی که این امکان را فراهم کرده است، سنسورهای دوربین quad-CFA،‌ quad-Bayer یا سنسورهایی با فناوری ترکیب کردن پیکسل‌ها (pixel-binning) است.

شاید تعجب کنید اما حتی ممکن است دوربین ۱۰۸ مگاپیکسلی در سال ۲۰۲۰ عادی یا حتی متوسط به‌نظر برسد! اگر شایعات صحیح باشند، سامسونگ گلکسی S11 قرار است با حسگر دوربین ۱۰۸ مگاپیکسلی ساخته خود این شرکت، مجهز به فناوری ترکیب پیکسل 9-to-1 روانه بازار شود. سامسونگ همچنین در حال کارکردن روی حسگر دوربین ۱۴۴ مگاپیکسلی خود با اندازه پیکسل ۰/۷ میکرومتر است. علاوه بر این، شرکت آمریکایی کوالکام با پردازنده Snapdragon 865 خود از ساخت سنسورهای حداکثر ۲۰۰ مگاپیکسل پشتیبانی می‌کند و خاطر نشان کرده که سخت‌افزار حسگر برای تحقق این امر در دست کار است. بنابراین در سال ۲۰۲۰ منتظر جنگ‌های مگاپیکسلی باشید!

با وجود اینکه مایل بودیم به این نکته اشاره کنیم که وضوح تصویر درواقع فقط سهم ناچیزی از کیفیت عکاسی با موبایل است، شایان ذکر است که این تعداد عظیم مگاپیکسلی تأثیر مثبتی در کیفیت تصاویر ثبت شده گوشی‌های هوشمند دارد. حتی اگر پیکسل ها منفرد کوچک باشند، اندازه حسگر دوربین‌ها اخیرا شروع به افزایش قابل توجهی کرده است. سنسورهای بزرگ‌تر نور بیشتری را ضبط می‌کنند، این به‌معنای جزئیات بیشتر و تصاویر باکیفیت‌تر به هنگام کمبود نور یا وضوح پایین محیط است. این سنسورهای با رزولوشن بالا درواقع با داشتن ترکیب پیکسل‌های  ۴×۴ و ۸×۸، می‌توانند تصاویر باکیفیتی را در محیط های کم‌نور تولید کنند و بخش عمده این قابلیت را مدیون سنسورهای بزرگ خود هستند. اگرچه این سؤال برای شما پیش خواهد آمد که که آیا چنین سنسورهایی قادر به ضبط تصاویری نزدیک به رزولوشن ادعا شده توسط کمپانی خود هستند یا خیر؟ پاسخ این است که در انتها باید حتماً ابتدا دوربین گوشی‌های هوشمند در دنیای واقعی تست شده و به عدد ادعا شده برای رزولوشن اکتفا نشود.

دوربین‌هایی سریع‌تر و با فوکوس خودکار دقیق‌تر

فناوری فوکوس خودکار (Auto-focus) چیزی نیست که در میزان محبوبیت و فروش گوشی‌های هوشمند تأثیر بسزایی داشته باشد. با این حال، قابلیت فوکوس خودکار یک ویژگی فوق‌العاده مهم دوربین گوشی هوشمند ها است که می‌تواند در تعیین کیفیت تصاویر ثابت و متحرک (motion action)، ضبط ویدئو با کیفیت بالا و حتی اطمینان از وضوح عکس‌های مناظر طبیعی (Landscape) بسیار مؤثر واقع شود. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره عکاسی از طبیعت و مناظر طبیعی می‌توانید مقاله راهنمای عکاسی حرفه‌ای از طبیعت و مناظر طبیعی را بخوانید.

برترین گوشی‌های هوشمند تا پایان سال ۲۰۲۰ شروع به استفاده از فناوری لنز تراشه‌ای (OCL) سونی، که به‌عنوان «فوکوس خودکار تمام پیکسل» نیز شناخته می‌شود، خواهند کرد. گوشی هوشمند فایند ایکس اوپو هم‌اکنون نیز شروع به استفاده از این فناوری کرده است. این فناوری به‌ویژه برای فوکوس با استفاده از سنسورهای با رزولوشن بالا (مانند آن‌هایی که در سطور قبل ذکر کردیم) مفید است. به همین ترتیب، طراحی پیکسلی 2 × 2 جای خود را به سطح بالایی از حساسیت به نور و ضبط هم‌زمان HDR با قرار گرفتن در معرض نور، مانند فناوری به کار رفته در گوشی‌های هواوی بخشیده است.

در حال حاضر، گوشی‌های هوشمندی پرچم‌دار از فناوری PDAF بهره می‌برند. در این فناوری نوین از چندین دیود تنظیم فوکوس واقع در اطراف حسگر دوربین استفاده می‌شود. با استفاده از لنز تراشه‌ای (OCL) سایز ۲x۲، از همه پیکسل های موجود در حسگر برای تشخیص فوکوس استفاده می‌شود و همین امر موجب بهبود تشخیص فوکوس خودکار افقی در دوربین می‌شود. این بدان معنا است که فوکوس دوربین‌های جدید با به کارگیری این فناوری سریع‌تر و دقیق‌تر از گذشته است، درحالی‌که هنوز هم می‌توانید حتی در نور کم عکس هایی عالی ثبت کنید. قطعاً می‌توان به‌کارگیری این فناوری را در دوربین گوشی‌های هوشمندی ۲۰۲۰ انتظار داشت.

اسلوموشن حرفه‌ای و ویدئو 8K

قابلیت اسلوموشن با ۹۶۰ فریم در ثانیه و فیلم‌برداری 8K قابلیت‌های جدید و شناخته نشده‌ای برای تلفن های هوشمند محسوب نمی‌شوند، اما هنوز هم به‌طور گسترده در ساختار گوشی‌های هوشمند از آن‌ها استفاده نمی‌شود. البته این ویژگی‌ها در حال کسب محبوبیتی همه‌گیر در میان دوستداران تکنولوژی هستند. تراشه اسنپدراگون ۸۵۶ ساخته شده توسط شرکت کوالکام، که اکثر تلفن های هوشمند پرچم‌دار ۲۰۲۰ از آن بهره خواهند جست، دارای یک پردازنده سیگنال تصویر بسیار قدرتمند (ISP) برای پشتیبانی از این موارد استفاده از پهنای باند بالا است. اگرچه فیلم با کیفیت 8K هنوز به همه‌گیری و کاربرد انبوه نرسیده است، پشتیبانی اولیه از گوشی هوشمند های جدید سال ۲۰۲۰ می‌تواند به ایجاد محتوا و افزایش محبوبیت این فناوری کمک کند که آن‌‌هم به نوبه خود چرخه تکنولوژی را به سمت به‌کارگیری گسترده فیلم‌برداری 8k سوق دهد.

حتی اگر قابلیت 8K  با پشتیبانی ۳۰ فریم در ثانیه فعال نشود، نسل جدید گوشی‌های هوشمند قادر به پشتیبانی از اسلوموشن چهاربرابری (4x) با قابلیت 4K و توانایی ضبط ویدئو با سرعت 120 فریم در ثانیه خواهند بود. علاوه بر این، تراشه اسنپدراگون ۸۵۶ از کیفیت ویدیوی 720p با ۹۶۰ فریم‌بر‌ثانیه و اسلوموشن حرفه‌ای پشتیبانی می‌کند. این‌ها همه به لطف پردازنده ISP است که قدرتمند‌تر از دستگاه‌های قبلی عمل می‌کند، به این معنی که می‌توانید بدون محدودیت زمانی، فیلم‌برداری با وضوح بالا داشته باشید. همچنین از قابلیت‌های ویژه اسلوموشن نیز می‌توانید توسط  این تراشه بهره بگیرید. مطمئناً ۹۶۰ فریم در ثانیه برای مفید واقع شدن کمی کند است اما نشان می‌دهد طیف وسیعی از گزینه‌های فیلم‌برداری جدید در گوشی‌های ۲۰۲۰ وجود خواهند داشت. این انعطاف پذیری ویدیویی ابزارهایی عالی را در اختیار تولیدکنندگان محتوا برای به‌کارگیری خلاقیت خود می‌گذارد.

پیشرفت هوش مصنوعی در عکاسی

به‌کارگیری هوش مصنوعی در عکاسی که از آن به‌عنوان «عکاسی محاسباتی» نیز یاد می‌شود، یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های گوشی‌های هوشمندی جدید محسوب می‌گردد. از تلفن های پرچم‌دار هواوی و گوگل گرفته تا گوشی‌های مقرون‌به‌صرفه از شیائومی و اوپو، تقریبا همه برند‌های گوشی‌های هوشمند نوید به‌کارگیری انواعی از هوش مصنوعی را داده‌اند که به بهبود کیفیت دوربین‌های گوشی هوشمند های سال ۲۰۲۰ منجر می‌شود. درحالی‌که بسیاری از الگوریتم های تقویت کننده رنگ در عکاسی مبتنی بر صحنه اولیه کاملا سطحی بودند، تکنیک‌های عکاسی محاسباتی امروزه به ویژگی‌های دوربین اصلی تبدیل شده‌اند. ما انتظار داریم تعداد بیشتری از آن‌ها سال آینده به بازار گوشی‌های همراه معرفی شوند، زیرا سخت افزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی و پردازنده ISP روز‌به‌‌روز قوی تر می‌شوند.

همیشه هنگامی در مورد عکاسی محاسباتی صحبت می‌شود، Google Pixel 4 نمونه خوبی برای مثال زدن است. پیکسل 4 از نوعی حالت عکاسی به‌نام عکاسی نجومی (astrophotography) بهره می‌برد که یکی از ویژگی‌های جالب این گوشی هوشمند منحصر‌به‌فرد است. پیکسل 4 گوگل برای ایجاد این حالت عکاسی از نوعی تکنولوژی عکاسی محاسباتی نسل جدید به‌نام تقسیم‌بندی معنایی (semantic segmentation) بهره می‌برد. گوگل از این تکنولوژی برای متمایز کردن منظره آسمان در شب استفاده می‌کند و سپس از چندین تکنیک پردازش تصویر استفاده می‌کند تا ستاره های نورانی را بدون لطمه زدن به کیفیت سایر قسمت‌های تصویر نمایش دهد. با این حال، تکنیک تقسیم‌بندی معنایی تصویر همچنین می‌تواند برای تمایز بین قسمت‌های مختلف صحنه مانند پوست، لباس و موارد دیگر استفاده شود و پردازش‌های مختلفی را برای هر یک اعمال کند. به کار بردن این تکنیک باعث بروز بهبود‌های ویژه‌ای از قبیل بهبود رنگ تصاویر، شارپ کردن تصویر (sharpening)، قرار گرفتن در معرض نور (exposure) و فیلترها می‌شود تا یک تصویر به بهترین شکل ممکن ظاهر شود.

با تمام این اوصاف، پردازش تصویر پیشرفته از طریق هوش مصنوعی لازم نیست به‌عنوان یک ویژگی مهم در مواجهه با مصرف‌کننده قرار گیرد. الگوریتم‌های نوآوری مبتنی بر یادگیری ماشین به‌طور فزاینده‌ای برای افزایش وضوح و شفافیت تصاویر در نور کم استفاده می‌شوند، بدون اینکه جزئیات تصویر آسیب ببیند. به همین ترتیب، زوم‌هایی با وضوح فوق‌العاده مبتنی بر تکنولوژی شبکه عصبی، میزان زوم دوربین‌های دیجیتال را تا ۲ برابر و حتی بالاتر بدون افت کیفیت محسوس تصویر میسر می‌سازند. به‌کارگیری نمونه‌های اولیه عکاسی محاسباتی مانند قابلیت عکاسی HDR مولتی فریم، حالت‌های عکاسی در شب و نرم‌افزار بهبود کیفیت پرتره‌ها اکنون در تلفن‌های هوشمند مدرن حتی در گوشی‌های هوشمندیی با قیمت‌های مناسب‌تر نیز امری عادی و استاندارد به حساب می آید! این ویژگی‌ها تنها چند سال پیش در حال شکل‌گیری بودند و ما به‌زودی شاهد پیشرفت چشمگیری در به‌کارگیری تکنولوژی‌هایی همچون تقسیم معنایی تصاویر، تشخیص اشیاء و تصاویر مبتنی بر یادگیری ماشین (Machine Learning) خواهیم بود.

قابلیت زوم فوق‌العاده!

در انتهای سال ۲۰۱۹ به طرز شگفت‌آوری برخی از گوشی‌های هوشمند شروع به استفاده از دو دوربین با قابلیت بزرگنمایی نوری (optical zoom) کردند. گوشی هوشمند شیائومی می نوت 10 این ایده را با دو دوربین تله فوتو برای بزرگنمایی نزدیک و دور‌برد آغاز کرد. ویوو (Vivo) نیز با ارائه X30 Pro 5G قابلیت زوم 2x و 5x را ارائه می‌دهد. ایده این فناوری بسیار ساده است! دوربین‌های اضافی با میزان زوم‌های مختلف، شکاف کیفیت بین دوربین اصلی و لنزهای دوربرد تله فوتو را پر می‌کنند. یک دوربین نوری ویژه (extra optical) که روی حالت زوم ۲ یا ۳ برابر قرار دارد، شما را از اتکا به کیفیت مشکوک زوم‌های دیجیتال و ترکیبی (هیبرید) که بین حداقل و حداکثر میزان زوم در نوسان هستند، بی‌نیاز می‌کند. این ایده بسیار هوشمندانه است، اما بعید به‌نظر می‌رسد که به‌کاربردن آن در ساختار گوشی‌های هوشمندی جدید تغییر بسزایی در قیمت آن‌ها ایجاد کند. رشد دوربین‌های اصلی با رزولوشن بالا و بهبود الگوریتم‌های بزرگ‌نمایی با وضوح فوق‌العاده بدان معنی است که تلفن‌های هوشمند پرمصرف با قابلیت پردازش پیشرفته ممکن است به استفاده از زوم‌های نرم‌افزاری باکیفیت بالا روی آورند. با این وجود، در گوشی‌های هوشمندیی با پردازنده‌های ضعیف‌تر، به‌کارگیری یک لنز تله فوتو اضافی راهی مقرون‌به‌صرفه برای افزایش کیفیت زوم دوربین است.

محدودیت های اندازه و شکل گوشی‌های هوشمند، همچنان منجر به بروز نوآوری‌های مهم در ویژگی‌های دوربین موبایل می‌شوند. هر دو جنبه سخت‌افزاری و نرم‌افزاری قرار است در سال ۲۰۲۰ بار دیگر بهبود یابند. سنسورهای با وضوح بالا و الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین بیشترین نقش را در کیفیت دوربین گوشی‌های هوشمندی پرچم‌دار سال ۲۰۲۰ خواهند داشت. پیشرفت‌های قابل‌توجه در سایر مؤلفه‌ها مانند لنزها، الگوریتم‌های پردازش تصویر و برنامه های کاربردی عکاسی، نقش ظریف تری در بهبود تجربه عکاسی با دوربین‌های جدید دارند.

روند تکنولوژی در سال‌های ۲۰۱۸ و ۲۰۱۹ برای تنظیمات سه‌گانه و چهارگانه دوربین به این زودی‌ها منسوخ نخواهند شد. انعطاف پذیری عکاسی یک تمایز دهنده اصلی در فرایند فروش گوشی‌های هوشمند است، بنابراین لنزهای بزرگنمایی نوری با زاویه دید عریض و ۵ برابر هنوز در سال ۲۰۲۰ بخشی از قابلیت دوربین‌ها خواهند بود. با این حال، به‌نظر می‌رسد که فوکوس حرفه‌ای‌تر، جزئیات تصویر با وضوح بالا، عملکرد بهتر دوربین در نور کم و تصویربرداری با هوش مصنوعی پیشرفته دوباره در سال ۲۰۲۰ به دوربین گوشی‌های هوشمند باز خواهد گشت.