آیا به دوربین‌های ۴۸ مگاپیکسلی در گوشی‌های هوشمند نیاز داریم؟

حسگرهای ۴۸ مگاپیکلسی امروزی راه خود را به بازار گوشی‌های هوشمند باز کرده‌اند و استفاده از این سنسورها تنها محدود به گوشی‌هایی با برچسب قیمتی بالا نمی‌شود. اما سؤال اصلی اینجا است که آیا ما واقعا به سنسوری با این عدد مگاپیکسلی بزرگ نیاز داریم و آیا داشتن همچین دوربینی در گوشی‌ هوشمند ما با باعث افزایش کیفیت عکس‌ها خواهد شد یا نه؟ چون ما هم از جواب این سؤال زیاد مطمئن نیستیم به افراد متخصص و صاحب نظر در این زمینه مراجعه کردیم تا جواب آن‌ها را بدانیم.

سؤال اصلی از این افراد این بوده است که آیا وجود حسگر ۴۸ مگاپیکسلی باعث می‌شود تا افرادی که از گوشی‌ خود به‌صورت عادی استفاده می‌کنند و هیچ دانشی از عکاسی ندارند کیفیت تصویر بهتری را تجربه کنند یا خیر. جواب کلی بله است اما شاید نه آنطور که شما فکر می‌کنید!

مگاپیکسل بالاتر، کیفیت بهتر؟

شاید برای شما هم این سؤال به وجود آمده باشد که چه گوشی‌هایی از دوربین‌های ۴۸ مگاپیسلی استفاده می‌کنند. از میان شناخته شده‌ترین آن‌ها می‌توان به وان پلاس ۷ پرو، آنر ویو ۲۰، آنر ۲۰ پرو، شیائومی Mi9، موتورولا One Vision، اوپوReno 10x Zoom، ویوو V15 Pro و ایسوس زنفون ۶ اشاره کرد. برچسب قیمتی تمامی این گوشی‌ها حدود ۴۰۰ الی ۹۰۰ دلار به بالا است که نشان می‌دهد استفاده از حسگرهای ۴۸ مگاپیکسلی تنها به پرچمداران محدود نمی‌شود.

موضوع اصلی این است که عدد مگاپیکسل بالاتر به‌معنی ثبت عکس‌های بهتر نیست. درک این مسئله قام بلندی در زمینه‌ی فهم اهمیت و ویژگی‌های مثبت دوربین‌های ۴۸ مگاپیکسلی است. به‌معنای دیگر تعداد مگاپیکسل به کیفیت عکس ربطی ندارد و عدد مگاپیکسل واحدی مناسب برای سنجش کیفیت عکس‌ها نیست. به‌طور مثال ممکن است عکس‌های گرفته شده با یک حسگر ۲۰۰۰ مگاپیسکلی کیفیت متوسطی داشته باشند!

در نقطه‌ی مقابل هرچه رزولوشن حسگر بیشتر باشد جزئیات بیشتری توسط آن دریافت می‌شود اما بازهم این موضوع صرفا به‌معنی افزایش کیفیت تصاویر نیست. به عبارتی دیگر جا دادن پیکسل‌های بیشتر در حسگر دوربین برابر است با کاهش سایز پیکسل‌ها. این موضوع را نیز باید در نظر گرفت که محدودیت سایز تلفن‌های هوشمند به خودی‌ خود موجب محدود شدن افزایش سایز سنسورها است. در این صورت نقش پردازش نرم‌افزاری تصاویر برای افزایش کیفیت تصاویر بسیار پررنگ‌ می‌شود.

کیفیت مهم‌تر از کمیت 

راب لیتون، مدرس خبرنگاری موبایل و عکاسی با گوشی هوشمند در دانشگاه Gold Coast استرالیا در این زمینه شرح می‌دهد: وقتی که بحث عدد مگاپیسل و کیفیت عکس‌های گرفته شده توسط گوشی هوشمند مطرح می‌شود جمله‌ی کفیت مهم‌تر از کمیت است نمود بیشتر پیدا می‌کند.

راب لیتون افزود:

کمی قبل‌تر این موضوع زیاد شنیده می‌شد که هرچه رزولوشن دوربینی بیشتر باشد، کیفیت عکس بهتری دارد اما این موضوع لزوما درست نیست به دلیل اینکه فاکتورهای زیادی از پردازش تصویر توسط پردازنده گرفته تا پردازش توسط شبکه‌ی پردازش عصبی و یادگیری ماشینی. این فاکتورها در عکاسی با تلفن‌های هوشمند امروزی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. حسگرهایی که بزرگ‌تر هستند کیفیت عکس بیشتری از حسگر‌هایی که مگاپیکسل بیشتر همراه‌با سایز کوچک‌تری دارند ثبت می‌کنند.

پس با دانستن این مشکلات چگونه می‌شود که شرکت‌های مختلف حسگرهایی را بسازند تا با وجود عدد مگاپیکسل بالا در شرایط مختلف عکس‌هایی با کیفیت ثبت کند؟ سونی IMX586 یکی از پر استفاده‌ترین حسگر ۴۸ مگاپیکسلی است که در جولای ۲۰۱۸ رونمایی شد. همچنین سونی وجود مشکلاتی در این حسگر را تأیید کرده است.

به‌گفته‌ی شرکت سونی:

عموما کاهش سایز پیکسل‌ها موجب کاهش دریافت نور هر پیکسل می‌شود که موجب کاهش حساسیت حسگر و کاهش میزان اشباع رنگ‌ها در تصاویر می‌شود.

در عوض حسگر برای دست‌وپنجه نرم کردن با این مشکلات روش جالبی دارد. این حسگر دارای پیکسل‌هایی با سایز ۰.۸ میکرومتر است اما در نور کم چهار پیکسل کنار هم با یکدیگر ترکیب می‌شوند و تشکیل یک پیکسل واحد بزرگتر با سایز ۱.۶ میکرومتر را می‌دهند که نور بیشتری را دریافت می‌کند. این فرایند عکس‌هایی ۱۲ مگاپیکسلی تولید می‌کند که نویز کمتری به‌همراه دارند. همچنین تکنولوژی پردازش سیگنال خاصی که حسگر از آن استفاده می‌کند باعث می‌شود تا عکس‌ها ۴۸ مگاپیکسلی با دامنه دینامیکی گسترده در طول روز ثبت شود.

سؤال اصلی اینجا است که اگر ساختن حسگر ۴۸ مگاپیکسلی که در هر شرایط عملکرد خوبی داشته باشد این قدر نیاز به قرار دادن مکانیسم‌های مختلف دارد پس چرا از همان حسگرهایی با رزولوشن پایین‌تر استفاده نکنیم؟

مؤسسه‌ی مستقل اندازه‌گیری کیفیت تصاویر DxOMark در‌باره‌ی مزایا و معایب حسگر ۴۸ مگاپیکسلی نسبت به حسگرهای ۱۲ مگاپیکسلی مورد استفاده در آیفون XS و گوگل پیکسل ۳ در این باره گفته است:

درحالی‌که کیفیت حسگرهای ۱۲ مگاپیکسلی به خودی خود خوب و کافی است ولی این بدان معنی نیست که دوربین گوشی نباید بیشتر از ۱۲ مگاپیکسل باشد.

به‌گفته‌ی آنوشا قوش، مدیر بازاریابی DxOMark: اضافه شدن پیکسل به حسگر دوربین باعث افزودن قابلیت‌هایی به دوربین می‌شود. به‌طور مثال قرار دادن قابلیت زوم اپتیکال در گوشی هوشمند‌های امروزی با بدنه‌ی ظریفی که دارند کار آسانی نیست اما حسگرهای ۴۸ مگاپیکسلی با کراپ کردن تصویر خروجی همانند زوم ۲ برابری اپتیکال ارائه کنند که در عین حال افت کیفیت زوم دیجیتال را ندارد.

شواهد جدیدی با ترند شدن زوم هیبرید در تلفن‌های همراه امروزی دیده می‌شود. قوش در ادامه گفت: حسگر ۱۰۸ مگاپیکسلی گوشی جدید شیائومی که تا عرضه‌ی آن زمان زیادی نمانده زوم ۳ برابری اپتیکال را بدون برش تصویر قابل دسترس خواهد کرد. قابلیت زوم در تلفن‌های همراه هوشمند بسیار کارآمد و مؤثر است و افزایش رزولوشن حسگر موجب می‌شود بدون نیاز به سخت افزارهای گرانقیمت و پیچیده از آن‌ها استفاده کنیم. در نقطه‌ی مقابل باید به محدودیت افزایش سایز سنسورها نسبت به سایز گوشی‌ها اشاره کرد و سونی در حسگر IMX586 با این موضوع دست‌وپنجه نرم کرده است. قرار دادن پیکسل بیشتر در یک حسگر عموما به مفهوم کاهش سایز پیکسل‌ها است که محتوایی با نویز زیاد تولید می‌کنند. حال اینکه روی کاغذ حسگرهایی با سایز بزرگتر باید نویز را کاهش دهند ولی در عمل این سنسورها نیز در تحلیل جزئیات در هنگام زوم کردن به وجود آمدن جزئیات نه چندان دقیق و ضعیف در تصاویر می‌شود.

به‌گفته‌ی اندرو دارلو مشاور عکاسی و نویسنده‌ی کتاب Focus and Filter که از طرفداران چنین حسگرهایی نیست: جواب سوالی مانند آیا به حسگرهای ۴۸ مگاپیکسلی در گوشی‌های هوشمند نیاز داریم یا خیر از نظر من خیر است. ممکن است حرکت برخی شرکت‌های سازنده‌ی تلفن همراه به سمت بالا بردن عدد مگاپیکسل یک پیشرفت تلقی شود اما در واقع این حرکت به همراه خود عیوب چشم گیری را ایجاد می‌کند. افزایش مگاپیکسل موجب افزایش فضای ذخیره‌ سازی مورد نیاز برای پردازش فایل‌ها می‌شود. اکثر گوشی‌های هوشمند تبدیلی با نام on to fly را برای تبدیل فرمت RAW به JPEG یا فرمت رایج اپل با نام HEIC را انجام می‌دهند تا حجم تصویر را در حد معقولی محدود کنند (عموما بین ۱ تا ۵ مگابایت برای حسگرهای با رزولوشن ۸ تا ۱۲ مگاپیکلسی). اما یک حسگر ۴۸ مگاپیکسلی عکس‌هایی با حجم بیشتری تولید می‌کند به نحویی که می‌تواند تا ۸ الی ۱۵ برابر فضای بیشتری نسبت به یک حسگر ۱۲ مگاپیکسلی عادی اشغال کند.

دارلو در ادامه به نیاز به پردازش سنگین‌تر نرم‌افزاری در غیاب حسگر بزرگ افزود: حسگرهای کوچک استفاده شده در تلفن‌های همراه امروزی حدود ۸ الی ۲۰ بار کوچک‌تر از حسگر یک دوربین حرفه‌ای DSLR یا بدون آینه است و به طبیعتا اگر سایز حسگر از ۱۰ الی ۱۵ مگاپیکسل بیشتر باشد موجب ایجاد نویز در تصاویر می‌شود. این عامل حتی موجب می‌شود در شرایط نوری کم و ضعیف شاهد نویز بیشتری نیز باشیم. به همین خاطر به پردازش نرم‌افزاری شگفت انگیزی نیاز داریم تا پس از ثبت تصویر شروع به کاهش نویز تصاویر کند.

البته دارلو به این موضوع اقرار می‌کند که کارامد بودن دوربین یک تلفن همراه بستگی زیاد به عملکرد تیم نرم‌افزاری دارد که در حال کار روی سیستم پردازش تصویر حسگر هستند. راب لیتون نیز به کاری که توسط این تیم‌ها در دست انجام است خوشبین است. به‌گفته‌ی لیتون آیفون XS برای ثبت هر تصویر بیش از یک تریلیون عملیات را انجام می‌دهد. تنها با اشاره به همیم موضوع می‌توان فهمید که عکاسی  با تلفن‌های همراه امروزی چیزی بیشتر از قوانین اپتیک و گذر نور از چند عدسی و برخورد آن‌ها با لایه‌ای از سنسورها است. همچنین ویژگی Night Sight در پیکسل ۳ مثالی خوبی از مهندسی گوگل برای فائق آمدن بر محدودیت‌های نرم‌افزاری است تا جایی که توسط این الگوریتم‌ها دوربین می‌تواند در تاریکی کار خود را به خوبی انجام دهد.

موضوع به اینجا ختم نمی‌شود. بخش اعظمی از تصاویری که با گوشی ثبت می‌کنیم در شبکه‌های اجتماعی همانند اینستاگرام، فیسبوک و تویتر یا توسط خود گوشی به نمایش درمی‌آیند. مسئله‌ی مهم در این بین مربوط به کاهش رزولوشن است. اینستاگرام به‌صورت خودکار طول عکس را به ۱۰۸۰ پیکسل محدود می‌کند. تویتر نیز  عکس‌هایی با حداکثر سایز ۱۲۰۰ در ۶۷۵ پیکسل را دریافت می‌کند که با سایز موجود در فیسبوک برابری می‌کند. اگه در خانه یکی از تلویزیون‌های گرانقیمت 8K را در اختیار داشته باشید شاهد تصویری با رزولوشن ۷۶۸۰ در ۴۳۲۰ خواهید بود و این در حالی است که حسگر IMX586 سونی تصاویری با حداکثر سایز ۸۰۰۰ در ۶۰۰۰ پیکسل ثبت می‌کند.

تا اینجای کار شاید به خود بگویید که سخنان افراد صاحب نظر در مورد حسگرهایی با رزولوشن بالا ناامید کننده بود. اما باید بدانید که مزایای حسگر ۴۸ مگاپیکسلی بیشتر از معایب آن است. برای مثال با اینکه رزولوشن تصاویر در اینستاگرام پایین است اما این بدین معنی نیست که باید عکس‌هایی با رزولوشن پایین در این شبکه‌‌های اجتماعی آپلود کنیم. هرچه کیفیت دوربین بهتر باشد در نتیجه کیفیت عکس‌های ثبت شده بیشتر می‌شود و در انتها عکس‌هایی گیراتر و بهتری در اینستاگرام خواهید داشت. همچنین پردازش نرم‌افزاری تصاویر در این سنسورها هر روز بهتر و بهتر می‌شوند و چه کسی از قابلیت زوم اپتیکال خوشش نمی‌آید. موضوعی که وجود این سنسورها رسیدن به آن را ساده‌تر کرده‌اند.

با اینکه حسگرهای ۱۲ مگاپیکسلی موجود در پیکسل‌های گوگل یا گوشی‌های آپل عکس‌های خارق‌العاده‌ای ثبت می‌کنند اما باید نگاهی به عکس‌های ثبت شده توسط وان پلاس ۷ پرو، آنر ۲۰ پرو و شیائومی Mi 9 بیاندازید تا متوجه شوید که چه تصاویر زیبایی را ثبت می‌کنند. درست است که وجود حسگرهای ۴۸ مگاپیکسلی ضروری نیست اما مزایای استفاده از آن‌ها به معیاب آن‌ها برتری دارد. پس مراقب باشید توسط اعداد بزرگ در مورد مقدار مگاپیکسل دوربین گوشی‌ها گول نخورید و داشتن رزولوشن بالاتر و مگاپیکسل بیشتر همیشه به‌معنای کیفیت بالای دوربین و توانایی ثبت عکس‌های عالی نیست. آخرین چیزی که هر کس می‌خواهد این است که در مسابقه‌ی مکاپیکسل دوربین چه کسی بیشتر است برنده شود! اما به یاد داشته باشید پردازش نرم‌افزاری تصویر نقش اساسی در کیفیت تصاویر بازی می‌کند. به‌گفته‌ی راب لیتون:‌ ما وارد عصر جدیدی از تصویر برداری شده‌ایم که در آن پردازش نرم‌افزاری تصویر نقش اساسی دارد و می‌توان این واقعه را به همه‌گیر و محبوب شدن عکاسی ۳۵ میلی‌متری در دهه‌ی ۶۰ میلادی نسبت داد.