عکاسی با چهار دوربین همزمان با سنسورToF در گوشی Huawei P30Pro

اگر تصویری از گوشی Huawei P30Pro را دیده باشید، متوجه سه سنسور دوربین می شوید، 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 می کنید، در سمت راست سه سنسور بزرگ و در زیر فلش گوشی شاهد یک سنسور بسیار کوچک هستیم. هرچند این سنسور شبیه دوربین های 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 می شود، دقیقاً همان کاری را می کند که اسم آن نوید می دهد. این سنسور با ساطع کردن تعداد زیادی موج مادون قرمز در فضای دید دوربین اصلی گوشی و سپس اندازه گیری فاز موج های بازگشتی، با توجه به ثابت بودن سرعت امواج الکترومغناطیس، فاصله سنسور تا اجسام مختلف در صحنه را به طور دقیق بدست می آورد.

اطلاعات بدست آمده که به شکل تصویر سمت راستی در عکس بالا نمایان می شود، در نهایت به شکل گیری «نقشه عمق یا Depth Map» منجر شده که فاصله دقیق کلیه نقاط صحنه (در حالت ایده آل) را برای دستگاه مشخص می کند. در واقع اطلاعات کسب شده در ترکیب با سنسورهای رایج دیگر (نظیر سنسورهای رنگی) به تصاویر ما «عمق» اضافه کرده و شمایی «سه بعدی» را برای ما ایجاد می کند.

مقایسه استفاده از سنسور ToF در کنار روش های سنتی

در حال حاضر تشخیص عمق در اکثر گوشی های پرچمدار بازار به وسیله ترکیب اطلاعات دو سنسور رنگی و اغلب اصلی دوربین بدست می آید. در این فرآیند، گوشی همزمان با هر دو سنسور تصویر را ثبت می کند 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 می شود.

با ترکیب تصاویر ثبت شده و تحلیل توسط پردازشگر گوشی، دستگاه متوجه می شود که سوژه ای 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، گوشی های امروزی از قابلیت های فوکوس خودکار تشخیص فاز و لیزر نیز برای تعیین عمق بهره گیری می کنند.

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

اولین حسن 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 می یابد. همچنین در قیاس با استفاده از روش های مبتنی بر لیزر برای تشخیص عمق نیز دامنه پوشش سنسور ToF بیشتر بوده که منجر به نقشه وسیع تری از عمق در میدان دید دوربین می گردد.

سومین مزیت بهره گیری از این سنسور، کاهش مصرف باتریست، چرا که به جای به کار گیری سنسورهای بزرگتر و رنگی برای تشخیص عمق که کل طیف نور مرئی را با جزئیات بسیار زیادی ثبت می کنند، هواوی از سنسور کم مصرف و کوچک ToF که تنها امواج مادون قرمز را تشخیص می دهد، استفاده کرده است.

مزایای استفاده از سنسور ToF

1) فوکوس بهتر: گوشی های مدرن امروزی اغلب از سیستم تشخیص فاز (PDAF) و لیزر برای فوکوس خودکار استفاده می کنند. هواوی در پی 30 پرو در کنار بهره گیری 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 فاصله های متفاوت از دوربین، در سریعترین و دقیق ترین حالت ممکن انجام شود.

2) بوکه های دقیق تر: از دیگر مزایای استفاده از سنسور ToF ایجاد بوکه های (بک گراند های مات در تصاویری مثل پرتره) دقیق تریست که مرز بین سوژه اصلی و تصویر پس زمینه (بک گراند) به لطف وجود تشخیص بهتر عمق محیا شده است.

3) قابلیت های 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 سه بعدی می توانیم بسازیم که طول، عرض و ارتفاع اجسام مشخص است. با تکیه بر این موضوع، قابلیتی با نام AR Measurement (اندازه گیری به واسطه واقعیت افزوده) در گوشی پی 30 پرو فراهم شده که با آن می تواند ابعاد، حجم و مساحت دقیق اجسام، فضا یا برای مثال قد دوستانتان را اندازه گیری کنید.

اما قابلیت هایی که بر پایه واقعیت افزوده می تواند ارائه داد تنها به اندازه گیری ابعاد محدود نشده و شما می توانید با نرم افزار 3D Live Maker Huawei، یک مدل سه بعدی از هر جسمی را در گوشی خود بسازید. برای مثال عروسکی را اسکن کرده و با آن اموجی های زنده ایجاد کنید و یا با آن سلفی بگیرید!

چه گوشی هایی از این سنسور استفاده می کنند؟

این فناوری به هیچ وجه تازه نیست و سال ها پیش مایکروسافت در نسل سوم کینکت (Kinect) برای کنسول بازی ایکس باکس از آن بهره برداری کرده تا بتواند کاراکتر و حرکات شما را به بهترین شکل در قالب واقعیت افزوده به بازی ها اضافه کند.

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

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

آینده؟

هر چند مزیت های بسیار زیادی وجود سنسور ToF به همراه داشته، اما این تکنولوژی حداقل در گوشی های 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 می کند. 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 قابلیت ها و برنامه های زیادی از ظرفیت های سنسور ToF در پی 30 پرو استفاده نمی کنند. برای مثال قابلیت های واقعیت افزوده بسیار زیادی می تواند بر پایه اطلاعات این سنسور درست کرد که درک ما از قابلیت های دوربین تلفن های هوشمند را کاملاً دگرگون کند.

دنباله روی سامسونگ و رقبا در استفاده از سنسور ToF در گوشی های آتی خود بیانگر این مهم است که هواوی امروزه «پیشتاز» نوآوری دوربین در گوشی های همراه بوده و Huawei P30 Pro دارای خلاقانه ترین دوربین گوشی های همراه تا به امروز است. حال باید منتظر ماند و دید که هواوی در نقش پرچمدار نوآوری دوربین گوشی های هوشمند، در گام بعدی چه قابلیت هایی را به واسطه این سنسور به دنیای عکاسی با این دستگاه های دوست داشتنی می آورد.