عکاسی با چهار دوربین همزمان با سنسورToF  در گوشی Huawei P30Pro

اگر تصویری از گوشی Huawei P30Pro را دیده باشید، متوجه سه سنسور دوربین می‌شوید. اما در تبلیغات این گوشی شاهد ذکر «دوربین چهارگانه» هستیم! دوربین چهارم این گوشی کجاست؟! با ما و بررسی سنسور خلاقانه ToF همراه باشید تا دوربین چهارم Huawei P30 Pro را بهتر درک کنیم.

قبل از هر چیز باید مشخص کنیم که سنسور چهارم این ترکیب چهارگانه کدام است؟ همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، در سمت راست ِسه سنسور بزرگ و در زیر فلش گوشی شاهد یک سنسور بسیار کوچک هستیم. هرچند این سنسور شبیه دوربین‌های رایج نیست، اما این دقیقاً چهارمین دوربین گوشی پی 30 پرو است!

سنسور ToF)Time of Flight) چیست؟

سنسور ToF یا Time of Flight که به فارسی «زمان پرواز» تعبیر می‌شود، دقیقاً همان کاری را می‌کند که اسم آن نوید می‌دهد؛ این سنسور با ساطع کردن تعداد زیادی موج مادون قرمز در فضای دید دوربین اصلی گوشی و سپس اندازه‌گیری فاز موج‌های بازگشتی، با توجه به ثابت بودن سرعت امواج الکترومغناطیس، فاصله سنسور تا اجسام مختلف در صحنه را به طور دقیق بدست می‌آورد.

اطلاعات بدست آمده که به شکل تصویر سمت راستی در عکس بالا نمایان می‌شود، در نهایت به شکل‌گیری «نقشه عمق یا Depth Map» منجر شده که فاصله دقیق کلیه نقاط صحنه (در حالت ایده‌آل) را برای دستگاه مشخص می‌کند. در واقع اطلاعات کسب شده در ترکیب با سنسورهای رایج دیگر (نظیر سنسورهای رنگی) به تصاویر ما «عمق» اضافه کرده و شِمایی «سه بُعدی» را برای ما ایجاد می‌کند.

مقایسه استفاده از سنسور ToF در کنار روش‌های سنتی

در حال حاضر تشخیص عمق در اکثر گوشی‌های پرچمدار بازار به وسیله ترکیب اطلاعات دو سنسور رنگی و اغلب اصلی دوربین بدست می‌آید. در این فرآیند، گوشی همزمان با هر دو سنسور تصویر را ثبت می‌کند که یک سنسور وظیفه تعیین عمق و دیگری وظیفه ثبت حداکثری جزئیات و رنگ را بر عهده دارند. این مهم به واسطه تفاوت در فاصله کانونی و گشودگی دیافراگم دو سنسور و در نهایت تفاوت در حوزه فوکوس تصویر حاصل می‌شود.

با ترکیب تصاویر ثبت شده و تحلیل توسط پردازشگر گوشی، دستگاه متوجه می‌شود که سوژه‌ای که باید در فوکوس کامل قرار بگیرد کدام است و همچنین کدام بخش باید به طور مات برای بکگراند لحاظ شود. لازم به ذکر است که در کنار استفاده از این روش، گوشی‌های امروزی از قابلیت‌های فوکوس خودکار تشخیص فاز و لیزر نیز برای تعیین عمق بهره‌گیری می‌کنند.

اما هواوی در پی 30 پرو در کنار بهره‌گیری از تمامی این موارد، تشخیص عمق را بیشتر به سنسور ToF واگذار کرده که چندین مزیت برای این گوشی به همراه داشته است.

اولین حُسن به خاطر استفاده از مادون قرمز به جای نور مرئی ایجاد شده که با نورهای محیطی نظیر خورشید، لامپ و … تداخلی نداشته و خطا در تشخیص عمق به شدت کاهش می‌یابد. همچنین در قیاس با استفاده از روش‌های مبتنی بر لیزر برای تشخیص عمق نیز دامنه پوشش سنسور ToF، بیشتر بوده که منجر به نقشه وسیع‌تری از عمق در میدان دید دوربین می‌گردد.

سومین مزیت بهره‌گیری از این سنسور، کاهش مصرف باتریست؛ چرا که به جای به‌کار‌گیری سنسورهای بزرگتر و رنگی برای تشخیص عمق که کل طیف نور مرئی را با جزئیات بسیار زیادی ثبت می‌کنند، هواوی از سنسور کم مصرف و کوچک ToF که تنها امواج مادون قرمز را تشخیص می‌دهد، استفاده کرده است.

مزایای استفاده از سنسور ToF

1) فوکوس بهتر: گوشی‌های مدرن امروزی اغلب از سیستم تشخیص فاز (PDAF) و لیزر برای فوکوس خودکار استفاده می‌کنند. هواوی در پی 30 پرو در کنار بهره‌گیری از این دو سیستم برای فوکوس خودکار، اطلاعات دریافتی از سنسور ToF را استفاده کرده تا با داشتن نقشه عمق کل صحنه، فوکوس روی نقاط مختلف با فاصله‌های متفاوت از دوربین، در سریعترین و دقیق‌ترین حالت ممکن انجام شود.

2) بوکه‌های دقیق‌تر: از دیگر مزایای استفاده از سنسور ToF ایجاد بوکه‌های (بکگراند‌های مات در تصاویری مثل پرتره) دقیق‌تریست که مرز بین سوژه اصلی و تصویر پس‌زمینه (بکگراند) به لطف وجود تشخیص بهتر عمق، محیا شده است.

3) قابلیت‌های واقعیت افزوده (AR): با ترکیب نقشه عمق بدست آمده از سنسور ToF و ترکیب آن‌ با تصاویر سنسورهای دیگر دوربین در Huawei P30 Pro، حالا ما یک شمای کاملاً سه‌ُبعدی می‌توانیم بسازیم که طول، عرض و ارتفاع اجسام مشخص است. با تکیه بر این موضوع، قابلیتی با نام AR Measurement (اندازه‌گیری به واسطه واقعیت افزوده) در گوشی پی 30 پرو فراهم شده که با آن می‌تواند ابعاد، حجم و مساحت دقیق اجسام، فضا و یا برای مثال قد دوستانتان را اندازه‌گیری کنید.

اما قابلیت‌هایی که بر پایه واقعیت افزوده می‌تواند ارائه داد تنها به اندازه‌گیری ابعاد محدود نشده و شما می‌توانید با نرم‌افزار 3D Live Maker Huawei، یک مدل سه‌بُعدی از هر جسمی را در گوشی خود بسازید. برای مثال عروسکی را اسکن کرده و با آن اموجی‌های زنده ایجاد کنید و یا با آن سلفی بگیرید!

چه گوشی‌هایی از این سنسور استفاده می‌کنند؟

این فناوری به هیچ‌وجه تازه نیست و سال‌ها پیش مایکروسافت در نسل سوم کینکت (Kinect) برای کنسول بازی ایکس باکس از آن بهره‌‌برداری کرده تا بتواند کاراکتر و حرکات شما را به بهترین شکل در قالب واقعیت افزوده به بازی‌ها اضافه کند.

اما زمانی که بحث تعبیه این سنسور در گوشی‌های همراه امروزی مطرح می‌شود، با فناوری کاملاً جدیدی روبرو هستیم. علت این امر دشواری بسیار زیاد تعبیه سنسور ToF در قالب یک کالبد کوچیک نظیر گوشی‌های هوشمند هستیم. علتی که باعث شده تنها تعداد بسیار محدودی از سازندگان بتوانند از این سنسور در گوشی‌های خود استفاده کنند.

با این حال از میان سازندگان حاضر در بازار ایران تنها هواوی با P30 Pro از این تکنولوژی بهره‌مند شدند.

آینده؟

هر چند مزیت‌های بسیار زیادی وجود سنسور ToF به همراه داشته، اما این تکنولوژی حداقل در گوشی‌های همراه، در اول راه است. علت این امر رزولوشن پایین سنسورهای ToF امروزیست که رزولوشنی در حدود 500 پیکسل در 500 پیکسل داشته (2.5 کیلوپیکسل یا 0.0025 مگاپیکسل!) که در قیاس با جزئیات ثبت شده توسط سنسورهای چند ده مگاپیکسلی (مگا 1000 برابر 1000 کیلو است) دیگر در پی 30 پرو، دقت پایینی دارد.

البته لازم به ذکر است که برای ایجاد نقشه عمق تصویر ما نیازی به سنسور 40 مگاپیکسلی نداریم؛ چون جزئیات تصویر را سنسور اصلی دوربین Huawei P30 Pro ثبت می‌کند. اما با این حال، دقت نسبتاً پایین این سنسور باعث شده که هواوی فعلاً تنها متکی به این سنسور برای تشخیص عمق نباشد.

از طرفی دیگر هنوز قابلیت‌ها و برنامه‌های زیادی از ظرفیت‌های سنسور ToF در پی 30 پرو استفاده نمی‌کنند. برای مثال قابلیت‌های واقعیت افزوده بسیار زیادی می‌تواند بر پایه اطلاعات این سنسور درست کرد که درک ما از قابلیت‌های دوربین تلفن‌های هوشمند را کاملاً دگرگون کند.

دنباله‌روی سامسونگ و رقبا در استفاده از سنسور ToF در گوشی‌های آتی خود بیانگر این مهم است که هواوی امروزه «پیشتاز» نوآوری دوربین در گوشی‌های همراه بوده و Huawei P30 Pro دارای خلاقانه‌ترین دوربین گوشی‌های همراه تا به امروز است. حال باید منتظر ماند و دید که هواوی در نقش پرچمدار نوآوری دوربین گوشی‌های هوشمند، در گام بعدی چه قابلیت‌هایی را به واسطه این سنسور به دنیای عکاسی با این دستگاه‌های دوست‌داشتنی می‌آورد.