چرا یک دوربین صد مگاپیکسلی ایده فاجعه‌باری‌ست؟

سال گذشته پس از گذشت پنج سال از آخرین باری که یک گوشی موبایلی به دوربینی با وضوح بالاتر از 40 مگاپیکسلی (یعنی Nokia Lumia 1020 با دوربین 41 مگاپیکسلی) مجهز شد بار دیگر شرکت‌های مختلف عمدتا چینی برای جلب توجه خریداران به سمت این ایده یعنی افزایش افسار گسیخنه وضوح دوربین رفتند و مدل‌هائی مثل هواوی Nova 4، شیائومی ردمی نوت 7 و ردمی نوت 7 پرو، Oppo F11 Pro، ویوو V15 Pro و نوکیا X71 همگی با دوربین‌های 48 مگاپیکسلی ساخت سونی یا سامسونگ به بازار عرضه شدند. شرکت‌های سازنده گوشی‌های موبایل اما ظاهرا قرار نیست به این وضوح بسنده کنند و چندی پیش کوالکام از امکان ارائه دوربین 100 مگاپیکسلی در سال 2019 خبر داد. اما آیا واقعا در حال حاضر به به یک دوربین صد مگاپیکسلی در گوشی‌های موبایل احتیاج داریم؟ یک دوربین صد مگاپیکسلی عملا چه ویژگی خاصی را در اختیار ما می‌گذارد که در دوربین‌٫ای فعلی به آن دسترسی نداریم؟

چرا اصولا باید به دنبال یک دوربین صد مگاپیکسلی رفت؟

بخش اصلی یک دوربین عکاسی دیجیتال از جمله یک دوربین مویایلی به سنسور آن تعلق دارد که جای فیلم را در دوربین‌های آنالوگ قدیمی گرفته است. این سنسور برای قرارگیری در بدنه کوچک گوشی‌های موبایل باید به اندازه کافی کوچک باشد. سنسور کوچک به معنای پیکسل‌های کوچک نیز خواهد بود. این پیکسل‌ها که در کنار هم وضوح یا رزولوشن دوربین را تشکیل می‌دهند برای آنکه وضوح بالاتری را برای دوربین به ارمغان بیاورند چاره‌ای جز کوچک شدن بیش از اندازه برای جا گرفتن در فضای محدود سنسور ندارند. به بیان دیگر یک دوربین معمولی 12 مگاپیکسلی، دارای 12 میلیون پیکسل است که در کنار هم روی سنسور قرار دارند اما اگر قرار باشد وضوح دوربین به 48 مگاپیکسل یا 48 میلیون پیکسل برسد و ابعاد سنسور نیز تغییر خاصی نکند باید به ناچار اندازه پیکسل‌ها بسیار کوچک‌تر شود.

این پیکسل‌های کوچک در زمینه دریافت نور به خصوص در محیط‌های با روشنائی کمتر کاملا ضعیف‌تر از پیکسل‌های بزرگ‌تر عمل می‌کنند و بدین‌ترتیب گرفتن عکس با وضوح کامل مثلا در گوشی‌های جدید مجهز به دوربین‌های 48 مگاپیکسلی در نور کم نتیجه فاجعه‌باری را به همراه دارد. برای حل این مشکل شرکت‌های سازنده از ایده جدیدی به نام pixel binning یا ترکیب چهار پیکسل مجاور با یکدیگر استفاده می‌کنند که در این حالت اندازه پیکسل‌ها (قطر چهار مربعی که در کنار هم تشکیل یک مربع بزرگ را داده‌اند) دو برابر شده و خود تشکیل یک اصطلاحا “سوپر پیکسل” را می‌دهند که نور بسیار بهتری را نسبت به حالت عادی جذب می‌کند. این سوپر پیکسل اما به دلیل آنکه از چهار پیکسل تشکیل شده باعث کاهش یک چهارمی وضوح دوربین می‌شود و این همان علتی‌ست که تمامی دوربین‌های موبایلی 48 مگاپیکسلی فعلی در حالت پیش‌فرض با وضوح 12 مگاپیکسل عکاسی می‌‌کنند. یک مثال واضح در این زمینه، سنسور Sony IMX586 است که در بسیاری از گوشی‌هایی که در بالا به آنها اشاره شد از آن استفاده شده است. اندازه پیکسل‌های این سنسور در حالت عادی بسیار کوچک و تنها 0.8 میکرون است اما با ترکیب چهار پیکسل با هم، اندازه پیکسل‌های آن در وضوح 12MP به 1.6 میکرون می‌رسد.

چرا یک دوربین صد مگاپیکسلی ایده بدی‌ست؟

داستان کاهش وضوح از 48 به 12مگاپیکسلی با ارتقا اندازه پیکسل‌ها در گوشی‌های فعلی بازار نظیر موارد اشاره شده می‌تواند تا حدودی هم توجه کاربرانی که وضوح بالاتر را معادل کیفیت بالاتر می‌پندارند باشد و از طرفی دیگر مشکل چندانی را نیز در کیفیت ایجاد نکند اما داستان در مورد یک دوربین صد مگاپیکسلی به کل متفاوت است؛ اصلی‌ترین چالش در این حالت چگونگی جا دادن این میزان پیکسل در یک سنسور موبایلی‌ست. یک راه‌حل در این میان افزایش اندازه سنسور موبایلی از حداکثر 1/2 اینچ فعلی به مقادیر بالاتر برای جای دادن این میزان پیکسل اضافه است که در عمل معنائی جز برآمده شدن بخش دوربین‌های موبایلی در گوشی‌های هوشمند ندارد. راه‌حل دیگر کاهش بیش از اندازه خود پیکسل‌ها برای جا گرفتن در سنسورهای فعلی موبایلی‌ و استفاده مجددد از فناوری pixel binning است.

راه‌حل دوم در رابطه با یک دوربین صد مگاپیکسلی چندان جالب به نظر نمی‌رسد چرا که پیکسل‌های این دوربین در صورت تغییر نکردن اندازه سنسور، باید تنها چیزی نزدیک به 0.3 تا 0.4 میکرون اندازه داشته باشند که حتی اگر چهار عدد از آنها را نیز با هم ترکیب کنیم به وضوح 25 مگاپیکسلی در اندازه پیکسل 0.8 میکرون می‌رسیم که از تجربه دوربین‌های امروزی می‌دانیم که در نور کم، نتیجه بسیار بدی را بر جای می‌گذارد. مقایسه این ماجرا با دوربین‌های پیشرفته امروزی مثل گلکسی S10 پلاس و پیکسل 3 که ابعاد پیکسل‌های هر دوی آنها در وضوح 12 مگاپیکسل، برابر با 1.4 میکرون است به خوبی محدودیت‌های ایده 100 مگاپیکسلی را نمایان می‌سازد.

حتی اگر دوربین‌های 100 مگاپیکسلی آینده، سایز سنسور را افزایش داده و پیکسل‌های آنها ابعاد بزرگ‌تری مثلا 0.5 یا 0.6 میکرونی باشند بازهم نتیجه ترکیب پیکسل‌ها در این دوربین، ارائه یک دوربین 25 مگاپیکسلی با سایز 1 تا 1.2 میکرون است که حتی در مقابل دوربین‌های 48 مگاپیکسلی فعلی (12 مگاپیکسل با ابعاد پیکسل 1.6 میکرون) حرفی برای گفتن نخواهند داشت.

با حافظه داخلی خود حداحافظی کنید!

دیگر نکته مهم در رابطه با یک دوربین صد مگاپیکسلی توجه به حجم فایل عکسی‌ست که این دوربین‌ها تولید می‌کنند؛ یک عکس عادی در یک دوربین 40 مگاپیکسلی هواوی چیزی مابین 7 تا 15 مگابایت حجم دارد در یک دوربین 100 مگاپیکسلی، احتمالا، حجم فایل عکس گرفته شده حداقل دو برابر این میزان بوده و احتمالا از 30 مگابایت به ازای هر عکس نیز فراتر می‌رود و این تازه پیش از آن است که به حوزه استحفاظی RAW وارد شویم جایی‌که دوربین‌های دو سال گذشته در این رده فایلی نزدیک به 24 مگابایت ایجاد کرده و میت 20 پرو سال پیش در این رده تصاویری با حجم 80 مگابایت را از خود بر جای می‌گذاشت. بدین‌ترتیب یک دوربین 100 مگاپیکسلی حداقل دو برابر این میزان را برای یک تصویر 100 مگاپیکسلی RAW نیاز دارد. البته برای حل این مشکل، یک راه‌حل متصور به استفاده از فرمت HIF تعلق خواهد داشت که حجم فایل را بدون تغییر در کیفیت، کاهش می‌دهد.

برای به‌دست آوردن ایده بهتری از شرایط پیش رو باید به فرایندهای پشت پرده در زمان گرفتن تصویر نیز دقت کرد؛ در حال حاضر برای گرفتن یک عکس چندین پروسه مختلف از جمله برداشت چندین عکس و پردازش و تلفیق آنها با یکدیگر، فرایند یادگیری ماشینی در برطرف کردن مشکلات احتمالی تصویر، تقسیم‌بندی تصاویر و چندین و چند تکنیک دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد که با افزایش وضوح به قدرت پردازشی بالاتری نیز برای انجام سریع و در لحظه آنها نیاز است. در حال حاضر پردازنده‌های اندکی قادر به انجام این اعمال هستند و شاید برای انجام این امور در یک دوربین صد مگاپیکسلی نیاز به یک پردازنده قوی‌تر در آینده نیز باشد که احتمالا مصرف باتری نیز در آن بیشتر خواهد بود.

موارد اشاره شده در بالا البته به معنای نبود هیچ نکته مثبت قابل اشاره‌ای برای یک دوربین صد مگاپیکسلی نیست چرا که این دوربین‌ها حداقل روی کاغذ برای زوم کردن در تصویر بدون نیاز به لنزهای اضافی، راه‌حل‌های مناسبی هستند اما با توجه به مشکلات اشاره شده در بالا از یک سو و حضور فناوری‌های مختلف چند لنزه ارائه شده در یک سال گذشته برای زوم در تصویر اصولا به جز خیره کردن نگاه کاربران غیر حرفه‌ای چه نیازی به این وضوح بالا و غیر منطقی در یک گوشی موبایل وجود دارد؟

منبع