معرفی انواع لنز دوربین گوشی های هوشمند

مجله فناوری تلفن همراه – گوشی‌های هوشمند جزو آن دسته از محصولاتی هستند که در سال‌های اخیر پیشرفت‌های چشمگیری داشته‌اند. یکی از بخش‌هایی که پیشرفتی جهشی به خود دیده، دوربین گوشی‌ها است. این پیشرفت به‌قدری بوده که برخی کاربران برای عکاسی و به اشتراک‌گذاری عکس‌هایشان در فضای مجازی، به دوربین گوشی‌های هوشمند خود بسنده می‌کنند. حتی بد نیست بدانید که به گفته‌ی رئیس هیئت مدیره و مدیرعامل کانن، فوجیو میتارای، «کاهش فروش مدل‌های پایین‌رده در بازار دوربین‌های دیجتال، به‌لطف پیشرفت دوربین گوشی‌های هوشمند، به روند نزولی خود ادامه می‌دهد»؛ پس خالی از لطف نیست که بیشتر با قابلیت‌های جدید و روبه‌پیشرفت دوربین گوشی‌های هوشمند آشنا شویم.

گفتنی است که در سال‌های اخیر برخی سازندگان دوربین‌های دیجیتال و لوازم مرتبط با علم اپتیک، به‌جای رقابت نابرابر با دوربین گوشی‌های همراه، تصمیم به همکاری با تولیدکنندگان گوشی هوشمند گرفته‌اند که از معروف‌ترین این همکاری‌ها می‌توان به هواوی و لایکا، وان‌پلاس و هاسلبلاد، ویوو و زایس و اخیراً هم شیائومی و لایکا اشاره کرد که نتیجه‌ی این همکاری‌ها موجب پیشرفت‌های زیادی در دنیای دوربین گوشی‌های هوشمند شده است.

دوربین تلفن‌های همراه از دو بخش مهم تشکیل شده است؛ حسگر و لنز. حسگر شامل پیکسل‌ها و تعیین‌کننده چند مگاپیکسلی بودن دوربین است و لنز نیز زاویه‌ی دید دوربین را تعریف می‌کند. به‌طور کلی می‌توان گفت که هرچه حسگر دوربین بزرگ‌تر باشد، نور بیشتری جذب پیکسل‌های سنسور شده و درنهایت عکس بهتر، روشن‌تر و واضح‌تری ثبت می‌شود.

در دنیای دوربین گوشی‌های هوشمند، بزرگ‌ترین حسگرهایی که به‌کار گرفته شده از نوع یک اینچی است که در گذشته این سایز سنسور را می‌توانستیم تنها در دوربین‌های بریج یا کامپکت پیدا کنیم. برای مثال حسگری به اندازه‌ی 1/1.76 اینچ نور بیشتری از سنسوری به‌اندازه‌ی 1/4.5 دریافت می‌کند که به ثبت عکس روشن‌تر، کم ‌نویزتر و با جزئیات بیشتر منجر می‌شود؛ البته درصورتی‌که میزان گشودگی دیافراگم در لنزهای قرارگرفته روی هردو سنسور عدد یکسانی باشد.

در این بین ممکن است برخی از کاربران بزرگی حسگر را با مقدار پیکسل‌های آن اشتباه بگیرند و چند مگاپیکسلی بودن آن‌ را به اندازه‌ی سنسور مرتبط بدانند که برداشت درستی نخواهد بود. حسگرها اولین بار با اندازه‌ی ۰٫۳۵ مگاپیکسل وارد دنیای دوربین گوشی‌های هوشمند شده‌اند و راه درازی را تا ۱۲ و ۱۶ مگاپیکسلی شدن طی کرده‌اند؛ البته شاید اعدادی مانند ۴۸، ۶۴ و ۱۰۸ یا اخیراً ۲۰۰ مگاپیکسلی هم به گوش شما خورده باشد، ولی بد نیست بدانید که خروجی عکس این سنسورها در حالت عادی ۱۲ یا ۱۶ مگاپیکسلی است و حجم بسیار زیاد پیکسل‌های کوچک روی این سنسورها، با استفاده از تجمیع پیکسل‌های مجاور و تشکیل یک پیکسل بزرگ‌تر نهایتاً به ۱۲ یا ۱۶ میلیون پیکسل می‌رسد.

لنزها نیز عموماً با دو عدد تعریف می‌شوند که یکی فاصله‌ی کانونی (مثلاً ۲۷ میلی‌متری) و دیگری نیز گشودگی دهانه‌ی دیافراگم (مثلاً f/1.9) را نشان می‌دهند. بخش اول یا همان فاصله‌ی کانونی لنز را در ادامه بیشتر توضیح خواهیم داد، اما در مورد بخش دوم که مربوط که گشودگی دهانه‌ی دیافراگم است بد نیست این دو نکته را بدانید؛ هرچه عدد کنار f کوچکتر باشد، دیافراگم گشوده‌تر است و درنتیجه نور بیشتری به سمت حسگر دوربین هدایت می‌شود و از طرف دیگر هم پشت‌زمینه‌ی سوژه، به‌صورت اپتیکال و طبیعی بیشتر ‌تار می‌شود و اصطلاحاً بوکه بهتر و تمیزتری پشت سوژه ایجاد می‌شود.

البته این نکته را هم فراموش نکنید که با کم شدن عدد f، ناحیه‌ی کمتری نیز داخل محدوده‌ی فوکوس خواهد بود. برای مثال لنزی با دیافراگم f/1.8 نور بیشتری را نسبت به لنزی با f/2.4 به سمت حسگر هدایت می‌کند. محدوده‌ی گشودگی دیافراگم در گوشی‌های هوشمند معمولاً بین f/1.8 تا f/4.0 است؛ البته در برخی گوشی‌های بالارده لنزی با دیافراگم f/1.5 نیز می‌توان یافت.

انواع لنز‌های دوربین گوشی‌ها

مسئله‌ای که تفاوت اصلی را بین لنزهای مختلف ایجاد می‌کند و باعث دسته‌بندی آن‌ها می‌شود، ‌فاصله‌ی کانونی است. در جدول زیر می‌توان تأثیر فاصله‌ی کانونی بر نوع لنز و زاویه‌ی دید آن‌ را مشاهده کرد.

تفاوت در فاصله‌ی کانونی باعث دسته‌بندی لنزها و تغییر در زاویه‌ی دید آن‌ها می‌شود

عموماً در تلفن‌های همراه دوربین‌هایی با لنزهای عریض، فوق‌عریض، تله‌فوتو و ماکرو می‌توان یافت؛ البته در گوشی‌های هوشمند داشتن لنز ۲۷ میلی‌متری به این منظور نیست که این لنز واقعاً ۲۷ میلی‌متری است؛ بلکه یعنی زاویه‌ی دید این لنز معادل زاویه‌ی دید یک لنز ۲۷ میلی‌متری روی یک دوربین دیجیتال فول فریم است.

لنز زاویه باز یا واید

شرکت‌های سازنده گوشی هوشمند بیشتر روی دوربین اصلی که در اکثر موارد (اگر نگوییم همه‌ی موارد) از نوع واید است، تمرکز می‌کنند؛ حتی در برخی گوشی‌ها که از یک دوربین پشتی بهره می‌برند، لنز به‌کاررفته در آن از نوع عریض است؛ پس معمولاً دوربین اصلی یا واید، بهترین عکس را بین دوربین‌های یک گوشی هوشمند می‌تواند ثبت کند.

همان‌طور که گفتیم لنز دوربین اصلی و همچنین دوربین سلفی در گوشی‌های هوشمند عموماً از نوع واید است که زاویه‌ی دید زیادی را دراختیار کاربر قرار می‌دهد؛‌ البته ایراد این نوع لنزها در ایجاد اعوجاج یا Distortion است که باعث خمیده شدن خطوط صاف می‌شود؛ مثلاً هنگام گرفتن سلفی یا گرفتن عکس با دوربین اصلی از فاصله‌ی نزدیک، چهره‌ی اشخاص کشیده‌تر به‌نظر می‌آید یا دماغ آن‌ها بزرگ‌تر از حالت عادی دیده می‌شود.

لنز فوق عریض یا اولترا واید

این نوع لنزها بیشترین زاویه دید را دراختیار کاربران قرار می‌دهند و به‌دلیل ایجاد اعوجاج زیاد در تصویر برای هر سبک عکاسی مناسب نیستند؛ البته گوشی‌های هوشمند با پیشرفت ISP یا پردازنده‌ی سیگنال تصویر،‌ تاحدود زیادی انحنای عکس را به‌شکل هوشمند اصلاح می‌کنند. دوربینی با لنز اولتراواید بیشتر مناسب عکاسی منظره، معماری و برخی پرتره‌های خاص است.

لنز زاویه بسته یا تله‌فوتو

لنز تله‌فوتو مناسب عکاسی از فواصل دور است و به کمک آن می‌توان عکس‌هایی با بزرگنمایی و بدون افت کیفیت ثبت کرد. در گوشی‌های هوشمند عموماً تله‌فوتو‌هایی با ۲، ۳ یا ۵ برابر بزرگ‌نمایی اپتیکال می‌توان یافت؛ یعنی مثلاً اگر لنز دوربین اصلی ۲۷ میلی‌متری و لنز دوربین تله‌فوتو ۵۴ میلی‌متری باشد، بزرگ‌نمایی اپتیکال دو برابر است و در فاصله‌ی کانونی ۸۱ میلی‌متری نیز سه برابر زوم اپتیکال دارد که البته این نوع لنزها بیشتر در گوشی‌های رده‌بالا و پرچم‌دار دیده می‌شوند.

همچنین لنزهای تله‌فوتو به دلیل ساختار اپتیکالی که دارند، جای بیشتری را هم اشغال می‌کنند و موجب برآمدگی دوربین‌ها می‌شوند که برای جلوگیری از این موضوع گاهی برخی سازندگان از لنز‌های تله‌فوتوی پریسکوپی نیز استفاده می‌کنند که تا ۱۰ برابر بزرگ‌نمایی اپتیکال را هم می‌تواند فراهم کند؛ البته گاهی با استفاده از داده‌های سنسور دوربین اصلی و دوربین تله‌فوتو، به بزرگ‌نمایی هیبریدی نیز می‌توان دست یافت که ترکیبی از زوم دیجیتال و اپتیکال است و دامنه‌ی بزرگ‌نمایی را تا حدود زیادی گسترش می‌دهد. بهتر است برای عکاسی پرتره از دوربینی با لنز تله‌فوتو مجهز به ۲ یا ۳ برابر بزرگ‌نمایی اپتیکال استفاده کرد تا ابعاد صورت و نسبت اجزای آن در طبیعی‌ترین حالت ممکن حفظ شوند.

لنز ماکرو

لنزها در سه دسته‌ی اصلی و کلی واید،‌ تله‌فوتو و استاندارد قرار می‌گیرند

لنزها علاوه‌براینکه براساس فاصله‌ی کانونی تعریف می‌شوند، انواعی دارند که برای کاربردهای خاص و محدودتری طراحی شده‌اند. برای مثال، لنزهای ماکرو برای عکاسی از سوژه در فواصل بسیار نزدیک ساخته شده‌اند که فاصله‌ی کانونی آن‌ها عموماً بین ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر است.

با دوربینی مجهز به لنز ماکرو می‌توان اشیا یا موجودات بسیار ریز را در ابعاد بزرگی مشاهده کرد؛ همچنین برخی سازندگان با اضافه کردن امکان فوکوس خودکار به دوربین فوق‌عریض، امکان تبدیل آن به دوربین ماکرو در فواصل نزدیک را فراهم کرده‌اند؛ مثلاً دوربین گوشی‌های اس ۲۲ اولترا، آیفون ۱۳ پرو مکس و وان‌پلاس ۱۰ پرو از این قابلیت بهره می‌برد.

انواع دیگر دوربین گوشی‌ها

اصطلاحاً دوربین‌های دیگری (در واقع حسگرهای دیگری) در گوشی‌های هوشمند نیز دیده می‌شوند که مربوط به انواع لنزها نیستند و کارهایی مانند اسکن سه‌بعدی اجسام، تشخیص عمق و جداسازی سوژه از پس‌زمینه را برعهده دارند که با نام‌های مختلفی مانند عمق‌سنج، ToF و Lidar شناخته می‌شوند.

همچنین ممکن است هنگام بررسی مشخصات دوربین یک گوشی با اصطلاحاتی مانند 7p, 8p, Sensor shift, OIS, EIS و HDR‌ برخورد کرده و مانند بیشتر کاربران در معنی آن‌ها دچار تردید شده باشید. پس بیایید یک‌ بار برای همیشه مفهوم آن‌ها را یاد بگیریم.

OIS یا لرزش‌گیر اپتیکال تصویر

تثبیت‌کننده اپتیکال تصویر (OIS) راهکاری برای از بین بردن لرزش دست و تار شدن عکس هنگام ثبت آن است که به صورت سخت‌افزاری انجام می‌شود. درواقع ژیروسکوپ در دوربین حرکات را تشخیص داده و دوربین را در جهت مخالف این حرکات جابه‌جا می‌کند.

EIS یا لرزش‌گیر الکترونیکی تصویر

تثبیت‌کننده الکترونیکی تصویر (EIS) یک راهکار نرم‌افزاری است که از شتاب‌سنج گوشی برای تشخیص حرکات استفاده می‌کند و در حین پردازش تصویر، تمرکز دوربین را روی یک نقطه خاص نگه می‌دارد. یکی از مثال‌های قابل‌توجه حالت «Super Steady» در برخی از گوشی‌های گلکسی سامسونگ است.

Sensor shift یا لرزش‌گیری با جابه‌جایی سنسور

لرزشگیری اپتیکال تصویر یا OIS با شناور بودن یا چرخش واحد لنز رخ می‌دهد؛ درحالی‌که سنسور شیفت لرزش‌گیری را ازطریق جابه‌جایی خود سنسور انجام می‌دهد. در لرزش‌گیری اپتیکال، واحد لنز موقعیت خود را تا ۱٬۰۰۰ بار در ثانیه با کمک آهنرباها و سیم‌پیچ‌هایی که آن حرکت را هدایت می‌کنند، تغییر داده و تنظیم می‌کند.

در لرزش‌گیری ازطریق تغییر سنسور، واحد لنز حرکت نمی‌کند، اما در عوض این حسگر است که با حداکثر ۵٬۰۰۰ تنظیم‌ در ثانیه به‌شکل سریع‌تری به اطراف حرکت می‌کند. داشتن قابلیت تنظیم و لرزش‌گیری در جایی که تصاویر به ضبط و ثبت می‌رسند (حسگر)، منجر به گرفتن نتایج بهتری می‌شود که حتی روی کاغذ نیز تا پنج بار سریع‌تر از OIS عمل می‌کند.

منظور از 7p یا 8p چیست؟

لرزش‌گیری سنسور شیفت، حداقل روی کاغذ حدود پنج برابر سریع‌تر از لرزش‌گیری اپتیکال است

واحد لنز تشکیل شده از تعدادی لنز یا عدسی کوچک‌تر است که هرکدام درعین برعهده‌داشتن وظیفه‌ای جدا، به‌طور هماهنگ باهم کار می‌کنند. 7p یا 8p‌ درواقع نشان‌دهنده تعداد عناصر یا لایه‌های سازنده‌ی لنز است که هر لایه می‌تواند ایرادات خاص اپتیک واحد لنز را رفع کند؛ مثلاً اولین لنزها از ۳ گروه عناصر سازنده تشکیل می‌شدند که یکی برای فوکوس بر سوژه‌های جلویی تصویر،‌ یکی برای اصلاح اعوجاج عکس و آخری نیز برای فوکوس بر سوژه‌های پشتی تصویر کاربرد داشت، البته بعدها با اضافه شدن لایه‌ی چهارم به لنزها امکان بزرگ‌نمایی اپتیکال نیز فراهم شد. درحال‌حاضر در دوربین بهترین گوشی‌های هوشمند اکثراً از لنزهای 7p یا 8p استفاده می‌شود که از ۷ یا ۸ عدسی پلاستیکی شفاف تشکیل شده‌اند.

با اینکه اکثر کاربران تنها از یک دوربین یا نهایتاً دو دوربین (دوربین اصلی و سلفی)، برای عکاسی استفاده می‌کنند؛ اما آشنا شدن با تمامی دوربین‌های موجود در گوشی‌های هوشمند و کاربردهایشان، ممکن است منجر به استفاده درست‌تر از آن‌ها شود.