در حالی که غالب اسمارت‌فون‌های پرچم‌دار به دوربین دوگانه مجهز شدند؛ چرا گوگل از یک دوربین روی گوشی‌های پیکسل ۲ استفاده کرده و چگونه کار می‌کند؟

گوشی‌های پیکسل ۲ و پیکسل ۲ ایکس‌ال فقط یک دوربین با امکانات پیشرفته دارند در حالی که غالب اسمارت‌فون‌های پرچم‌دار تازه معرفی شده دوربین دوگانه دارند و آیفون X علاوه بر دوربین دوگانه؛ مملو از قابلیت‌های پیشرفته عکاسی است.

اما سایت DxOMark که یکی از معتبرترین سایت‌های مقایسه و بررسی تخصصی دوربین‌های اسمارت‌فون است؛ امتیاز ۹۸ را برای دوربین گوشی‌های پیکسل ۲ گوگل به ثبت رسانده است. این امتیاز ۴ امتیاز بیشتر از دوربین‌های گلکسی نوت ۸ و آیفون ۸ پلاس است. سایت DxOMark از علمی‌ترین روش‌ها و ابزارها برای ارزیابی و محک‌زنی دوربین‌های گوشی‌ها استفاده می‌کند و یک منبع معتبر برای استناد دیگر سایت‌ها است.

پس؛ ظاهرا نباید گول دوربین یگانه گوشی‌های پیکسل ۲ را خورد چون این امتیاز بی‌دلیل نیست. یکی از ویژگی‌های برجسته دوربین گوشی‌های پیکسل ۲، مود عکاسی پرتره/عمیق است. مودی که اپل با دوربین دوگانه روی گوشی آیفون ۷ پلاس بدان دست یافت و توانست تصاویری بوکه در حد و اندازه دوربین‌های DSLR بسازد. تصاویر بوکه یکی از افکت‌های جذابی است که این روزها طرفداران زیادی دارد و به موجب آن پس‌زمینه و پیش‌زمینه سوژه اصلی تصویر محو و تار می‌شوند تا سوژه اصلی جلوه بصری بهتری داشته باشد.

نمونه یک تصویر بوکه که این روزها طرفداران زیادی دارد و در میان اسمارت‌فون‌ها رقابت بر سر گرفتن بهترین عکس بوکه است

در دوربین‌های DSLR با استفاده از لنزهای بزرگ و سریع، ثبت عکس‌های بوکه بسیار ساده و راحت است اما در اسمارت‌فون‌ها نمی‌توان از چنین لنزها و سنسورهایی بهره گرفت و لنزهای و سنسورهای استفاده شده بسیار کوچک‌تر هستند. در اسمارت‌فون‌ها بزرگ‌ترین لنزها می‌توانند دهانه گشودگی  f/1.8 داشته باشند در حالی که روی دوربین‌های DSLR از لنزهای با دهانه گشودگی f/4.5 یا بزرگ‌تر استفاده می‌شود.

مشکل بزرگ دوربین‌های اسمارت‌فون‌ها برای ثبت تصاویر بوکه، کوچک بودن لنزها و سنسورهای آن‌ها است

بنابراین، سازندگان گوشی‌های هوشمند برای دستیبابی به عکس‌های بوکه از ترفندها و فناوری‌های مختلف استفاده می‌کنند. رایج‌ترین تکنیک برای ساخت تصاویر بوکه در اسمارت‌فون‌ها استفاده از تشخیص سوژه در تصاویر دو بعدی با یک دوربین است. در این روش؛ الگوریتم‌های نرم‌افزاری (بهبودیافته با هوش مصنوعی) سعی می‌کنند سوژه اصلی را از دل عکس پیدا کرده و از پس‌زمینه جدا سازند و مابقی عکس را تار و محو کنند. اما این الگوریتم‌ها چندان قابل اعتماد نیستند و کیفیت عکس‌های بوکه مورد انتظار در دوربین‌های DSLR را ندارند.

روش تشخیص سوژه «نگاشت عمیق» با یک دوربین‌ در اسمارت‌فون‌ها

روش بهتر این است که یک «نگاشت عمیق» از تصویر ساخته شود. «نگاشت عمیق» سعی می‌کند با اطلاعات اضافه‌ای مانند فاصله اشیا از یکدیگر که از صحنه و تصویر به دست می‌آورد؛ سوژه اصلی را تفکیک‌سازی کند. روش‌های مختلفی برای پیاده‌سازی تکنیک «نگاشت عمیق» روی دوربین‌های اسمارت‌فون‌ها وجود دارد که یکی از آن‌ها دوربین‌های دوگانه است. یک سیستم دوربین دوگانه سعی می‌کند صحنه را از نقطه‌نظر دو دوربین نگاه کند. این اختلاف دید باعث می‌شود که تصاویر بوکه بسیار با کیفیتی ثبت شود. دوربین‌های آیفون ۸ پلاس و گلکسی نوت ۸ از این تکنیک استفاده می‌کنند.

در آیفون X از یک سیستم پیشرفته و جدیدی برای ساخت تصاویر بوکه استفاده می‌شود. در این گوشی از سیستم نوردهی ساختاریافته برای ایجاد یک نگاشت عمیق دقیق از سوژه اصلی استفاده می‌شود. اما این فناوری بسیار گران است و شاید تنها شرکتی مانند اپل بتواند ریسک استفاده از آن را انجام بدهد.

اما به سراغ دوربین گوشی‌های پیکسل ۲ برویم تا ببینیم گوگل چگونه توانسته با یک دروبین، عکس‌های بوکه با کیفیت و سطح بالا بسازد. گوگل فناوری و تکنیک جدیدی را به کار گرفته و اعتقاد دارد برای ساخت عکس‌های بوکه روی اسمارت‌فون جواب می‌دهد.

بسیاری از دوربین‌های اسمارت‌فون‌های امروزی از یک سیستم فوکوس به نام dual-pixel autofocus یا DPAF استفاده می‌کنند که نسخه پیشرفته فناوری phase-detection autofocus یا PDAF است. در حال حاضر، سیستم PDAF با سنسورهای کوچکی موسوم به «phase-detection» کار می‌کنند که می‌توانند همانند یک محدوده‌یاب نوری سوژه اصلی یا فاز اصلی تصویر را تشخیص دهند. این سنسورها دو کپی از یک تصویر می‌سازند و درجه تفکیک‌سازی یا هم‌پوشانی این دو تصویر می‌تواند محدوده سوژه اصلی را مشخص کند و به لنزهای دوربین دستور می‌دهند تا روی آن فوکوس کند.

سه نمونه عکس بوکه گرفته شده توسط اسمارت‌فون‌های مختلف. از سمت چپ به راست: هونور ۸ پلاس، وان‌پلاس ۵ و گلکسی اس ۸

در این سیستم؛ هر پیکسل می‌تواند منبعی برای یک سنسور شود تا نور ورودی و شدت آن را پردازش کند. حالا میلیون‌ها پیکسل در یک تصویر می‌توانند یک سنسور تصویر را تشکیل دهند. پردازش اطلاعات این میلیون‌ها پیکسل می‌تواند تصویر واقعی که می‌بینیم را بسازد. به طور طبیعی، هر پیکسل در زیر یک میکرولنز می‌نشیند تا کمک کند روی نور ورودی در حد میکروسکپی فوکوس کند. در فناوری DPAF که برای اولین بار توسط شرکت کانن در سال ۲۰۱۳ ارایه شد، دو پیکسل در زیر هر لنز قرار می‌گیرد. هر دو پیکسل یک تصویر متفاوت از یک سوژه را نشان می‌دهند و اختلاف بسیار جزیی و میکروسکوپی آن‌ها می‌تواند فوکوس نهایی را تعیین کند.

گوگل در دوربین‌های گوشی‌های پیکسل ۲ از این فناوری استفاده کرده و به همین خاطر نامش را «سنسور پیکسل دوگانه» یا «dual-pixel sensor» گذاشته است. در واقع، گوگل برای ساختن یک عکس بوکه و رسیدن به «نگاشت عمیق» عکس، از اختلاف بسیار جزیی و میکروسکپی دو پیکسل از یک تصویر استفاده می‌کند.

با استفاده از این تکنیک نمی‌توان به تصاویر بوکه به وضوحی و کیفیت دوربین‌های دوگانه رسید اما از تصاویر بوکه گرفته شده توسط یک دوربین بسیار بهتر است. در تست‌های سایت DxOMark روی گوشی‌های پیکسل ۲ نیز به این موضوع اشاره شده است که تاری و محوی پس‌زمینه عکس‌های گوشی پیکسل ۲ به طبیعی دوربین گوشی آیفون ۸ پلاس نیستند اما نسبت به گوشی پیکسل اصلی گوگل بسیار بهتراند.

به نظر می‌رسد گوشی‌های پیکسل ۲ می‌توانند تصاویر بوکه به اندازه کافی خوبی ثبت کنند تا کاربران را راضی نگه دارد. به‌خصوص اینکه گوگل در گوشی‌های جدید سرعت فوکوس خودکار را افزایش داده، قابلیت +HDR را اضافه کرده و ویدیوهای بی‌نظیری ضبط می‌کند.

منبع