از 0، 11 مگاپیکسل تا دستیاران شبکه های عصبی: چگونه دوربین ها در گوشی های هوشمند تکامل یافتند

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

سفری کوتاه به تاریخچه عکاسی موبایل.

دوربین گوشی هوشمند به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ما تبدیل شده است: با کمک آن همیشه می توانید لحظه مهمی را ثبت کرده و آن را با دیگران به اشتراک بگذارید. با این حال، برای واقعی شدن این امر، 20 سال پیشرفت فنی، توزیع مجدد بازار تجهیزات عکاسی و نوآوری های بسیاری طول کشید. تصمیم گرفتیم به یاد بیاوریم که چگونه عکاسی با موبایل وارد زندگی روزمره ما شد و چه شرکت هایی آن را ساده و در دسترس ساختند.

اولین گوشی های دوربین دار

برای اولین بار دوربین در سال 1999 در تلفن ظاهر شد: شرکت ژاپنی Kyocera مدل VP-210 را منتشر کرد که امکان برقراری تماس ویدیویی را فراهم می کرد. دوربین در جلو قرار داشت و با سرعت 2 فریم بر ثانیه از چهره صاحبش عکس می گرفت. او همچنین می‌توانست سلفی‌هایی با وضوح 0، 11 مگاپیکسل بگیرد و آن‌ها را تا 20 قطعه در حافظه دستگاه ذخیره کند.

در سال‌های بعد، دوربین‌های موبایل به سرعت تحت هجوم رقابت توسعه یافتند و در سال 2004 نقطه عطف 1 میلیون پیکسل (1 مگاپیکسل) به دست آمد. و در سال 2005 بازار با دو مدل شوکه شد که می توان آنها را اولین تلفن های دوربین دار نامید: Nokia N90 و Sony Ericsson k750i. آن‌ها از دوربین‌های 2 مگاپیکسلی با فوکوس خودکار استفاده می‌کردند و عکس‌هایی واضح و نه انتزاعی تار ثبت کردند. پس از آن بود که نگرش کاربران نسبت به عکاسی موبایل تغییر کرد: گروه های موضوعی در فلیکر ظاهر شدند، مردم شروع به تبادل تصاویر دریافتی در تلفن های خود کردند و در مورد آنها بحث کردند.

با هر سال بعد، تعداد افرادی که با تلفن عکس می گیرند به طور تصاعدی افزایش می یابد. عرضه آیفون در سال 2007 نگرش را نسبت به دستگاه های تک کاره تغییر داد: تلفن های هوشمند جایگزین پخش کننده های MP3 و سپس دوربین های عکس و فیلم آماتور شدند.

طلوع اینستاگرام

بازار دوربین در سال 2010 با راه اندازی اینستاگرام سقوط کرد. کاربران می‌خواستند هر چه سریع‌تر و راحت‌تر عکسی جذاب داشته باشند و آن را در شبکه‌های اجتماعی منتشر کنند.

در عین حال کیفیت دوربین های موبایل نیز بهبود یافته است. آیفون 4s که در سال 2011 معرفی شد، یک دوربین 8 مگاپیکسلی و اپتیک حساس به نور با دیافراگم f / 2، 4 دریافت کرد. این ویژگی ها بیشتر نیازها را پوشش می دهد: یک دکمه را فشار دهید، یک فریم روشن دریافت کنید و آن را در اینستاگرام آپلود کنید.

با گذشت زمان، پردازش تصاویر در تلفن های هوشمند تهاجمی تر شده است: کنتراست، اشباع و وضوح کانتور در اولویت قرار دارند و طبیعی بودن تصویر در پس زمینه محو می شود. اما تلاش هایی نیز برای آوردن فناوری حرفه ای به دوربین های موبایل صورت گرفته است. بنابراین، نوکیا در سال 2012 گوشی دوربین 808 PureView را ساخت.

این مدل با ویژگی هایی که برای زمان خود خارق العاده بود متمایز شد. وضوح دوربین 41 مگاپیکسل و اندازه فیزیکی سنسور 1/1، 2 اینچ بود. همچنین مجهز به شاتر مکانیکی، فیلتر ND داخلی، لنز Carl Zeiss با دیافراگم f / 2، 4 و فلاش زنون بود.

متأسفانه، سایر سازندگان عجله ای برای پیروی از الگوی نوکیا نداشتند و با تکیه بر فیلترها و تزئینات دیگر.

دوربین های بیشتر، خوب و متفاوت

در برخی موارد، شرکت ها تصمیم گرفتند تعداد دوربین های گوشی های هوشمند را افزایش دهند. در سال 2011، HTC Evo 3D و LG Optimus 3D منتشر شدند که هر کدام از دو لنز برای ایجاد عکس‌های استریوسکوپی استفاده می‌کردند. با این حال، معلوم شد که این فناوری بی ادعا بود و تولیدکنندگان چندین سال آزمایش‌هایی را فراموش کردند.

در بهار سال 2014، بازار شاهد HTC One M8 بود. گوشی هوشمند یک ماژول کمکی برای اندازه گیری عمق و جداسازی جسم از پس زمینه دریافت کرد. بنابراین، این شرکت حالت پرتره را دو سال زودتر از اپل اجرا کرد.

یک رونق واقعی در سال 2016 اتفاق افتاد، زمانی که بزرگترین تولید کنندگان راه حل های خود را ارائه کردند. در عین حال، هیچ دیدگاه واحدی در مورد اینکه چرا یک گوشی هوشمند به دو دوربین نیاز دارد وجود نداشت. به عنوان مثال، هواوی با P9 که با همکاری لایکا آن را توسعه داده، عکاسی تک رنگ را تبلیغ کرد. ال‌جی جی 5 به شیریک متکی بود و اپل یک لنز تله فوتو برای پرتره و زوم اپتیکال در آیفون 7 پلاس معرفی کرد.

همانطور که مشخص شد، دو دوربین محدودیت نیستند.اکنون تقریباً تمام گوشی‌های هوشمند موجود در بازار به سه لنز با فواصل کانونی متفاوت و همچنین دوربین‌هایی برای عکاسی ماکرو و اندازه‌گیری عمق مجهز هستند.

افزایش ویژگی ها

کیفیت دوربین های موبایل همیشه به دلیل محدودیت های فیزیکی محدود بوده است: ضخامت اندک قاب اجازه تجهیز گوشی های هوشمند به اپتیک های باکیفیت و سنسورهای بزرگ را نمی دهد. با این حال، کاربران خواستار بهبود بودند، شرکت ها در تلاش بودند تا نیازهای آنها را برآورده کنند.

بنابراین به دوربین هایی رسیدیم که چند میلی متر از بدنه بیرون زده بودند. ابعاد فیزیکی سنسورها نیز رشد کرده است: اگر پنج سال پیش در 1/3 اینچ نوسان داشتند، اکنون Samsung Galaxy S20 Ultra و Huawei P40 با سنسورهای 1/1، 3 اینچی در بازار ظاهر شده اند. سنسورهای تصویر تقریباً 9 بار بزرگ شده اند که به طور قابل توجهی کیفیت عکس ها را بهبود بخشیده است.

منطقه بزرگ سنسورها باعث افزایش وضوح می شود. دوربین های موبایل 48 و 64 مگاپیکسلی به یک امر عادی تبدیل شده اند، در حالی که سامسونگ و شیائومی قبلاً به نقطه عطف 108 مگاپیکسلی رسیده اند. با این حال، عکس‌های با چنین وضوحی بیش از حد وزن دارند، بنابراین مهندسان به دنبال یک ترفند بودند: اطلاعات پیکسل‌های همسایه با هم ترکیب می‌شوند. این رزولوشن را کاهش می دهد، اما در ازای آن نویز کمتر و محدوده دینامیکی وسیع تری دریافت می کنیم.

بعدش چیه

همه این نوآوری ها تلفن های هوشمند را به جایگزینی ایده آل برای دوربین های دیجیتالی تبدیل کرده است. با این وجود، آنها هنوز جا برای رشد دارند. و حتی اگر مشخصات فیزیکی به سقف برسد، نرم افزار همیشه به کمک خواهد آمد.

اکنون عکاسی محاسباتی در حال افزایش است: دوربین مجموعه‌ای از عکس‌ها را می‌گیرد و شبکه‌های عصبی مبتنی بر آنها فریم کامل را جمع‌آوری می‌کنند، نویز را سرکوب می‌کنند، روشنایی را یکسان می‌کنند و رنگ را تصحیح می‌کنند. این روش در Google Pixel 4، iPhone 11، Huawei P40 و بسیاری از گوشی های هوشمند دیگر استفاده می شود. پردازش به طور خودکار و به طور نامحسوس برای کاربر انجام می شود - او فقط نتیجه را می بیند.

با افزایش عملکرد، قابلیت های دوربین ها گسترده تر می شود. آن‌ها می‌توانند از قبل ویدیو ضبط کنند و پردازش بی‌درنگ انجام دهند: پس‌زمینه را محو کنند یا آن را سیاه و سفید کنند و اشیا را رنگی کنند. جهت واقعیت افزوده نیز در حال توسعه است: اپل قبلاً iPad Pro را به حسگر LiDAR برای کار با برنامه های AR مجهز کرده است و به زودی این فناوری در آیفون نیز ظاهر خواهد شد.

دوربین های موبایل در حال تبدیل شدن به یک مجموعه سخت افزاری-نرم افزاری هستند که ما توانایی های آن را به طور کامل درک نمی کنیم. به همین دلیل جالب تر است که آخرین پیشرفت ها در این زمینه را دنبال کنید و خودتان آنها را آزمایش کنید.