چالش/ گوگل در برابر اپل؛ چرا دوربین پیکسل انقدر خوب است؟

ديجي کالا/ گوگل پيکسل يکي از بهترين گوشي‌هاي امسال است و بخشي از اين موضوع را مديون دوربين فوق‌العاده‌اي است که دارد. البته توانمندي گوگل پيکسل در زمينه‌ي عکاسي موبايل فراتر از مشخصات فني است. همانند بسياري از محصولات محبوب گوگل، جادوي دوربين پيکسل در الگوريتم‌ها قرار دارد. پيکسل از آن دست گوشي‌هايي است که ما را متقاعد مي‌کند، نه تنها گوشي‌هاي هوشمند جايگزين دوربين‌هاي عکاسي کامپکت Point-and-Shoot شده‌اند، بلکه ايده‌ي ساخت چنين دوربين‌هايي را به کمال رسانده‌اند. دوربين موبايل باهوش‌تر و سريع‌تر شده و همواره در جيب شما است. از اين بهتر، دوربين موبايل مي‌تواند عکس‌هاي شما را حتي پس از اين که آن‌ها را گرفتيد بهبود دهد. عملکرد خودکار بهتر براي عموم مردم بر اساس تجزيه و تحليل سايت DxOMark دو گوشي پيکسل و پيکسل ايکس ال تا کنون بهترين دوربين‌ها را در بين تمام اسمارت‌فون‌ها دارند. اين در حالي است که مشخصات فني اين دو گوشي، علي‌رغم رقابتي بودن، به هيچ وجه جمله‌ي «من بهترين دوربين تا به حال هستم» را فرياد نمي‌زند. چيزي که باعث مي‌شود دوربين پيکسل تا اين حد خوب باشد اين است که شما نبايد در مورد استفاده از آن فکر کنيد، و سرعت بسيار بالايي دارد. شما تنها نشانه مي‌رويد، عکس مي‌گيريد و اجازه مي‌دهيد پيکسل باقي کارها را انجام دهد. حالت کليدي دوربين پيکسل که لقب +HDR به آن داده شده، چند تصوير پي‌درپي را با سرعت بسيار بالا ثبت مي‌کند، ويژگي‌هاي آن‌ها را مي‌سنجد، پردازش نسبي تناليته‌هاي رنگي مجاور (Tone-Mapping) را انجام مي‌دهد و در نهايت يک تصوير منفرد بهينه شده توليد مي‌کند. اين همان حالت خودکار پيش‌فرض پيکسل است که DxOMark بر اساس آن دوربين را ارزيابي کرده. يک قابليت جذاب ديگر که «عکاسي پي‌درپي هوشمند» (Smart Burst) نام دارد، تا ۳۰ عکس در ثانيه را هم‌زمان با عکاسي شما تجزيه و تحليل، ۱۰ عکس بهتر را بر اساس چيزهايي نظير تعادل رنگي، محو شدگي و حتي حالت چهره‌ي افراد در آن‌ها ثبت، و عکسي را که از نظر پيکسل بهترين است در گالري براي شما مشخص مي‌کند. در اکثر موارد هم تشخيص پيکسل درست است. نسل قبلي گوشي‌هاي گوگل يعني نکسوس ۵X و نکسوس ۶P هم به قابليت‌هاي HDR+ و Smart Burst مجهز بودند. بر اساس گفته‌هاي تيم ساخت پيکسل، تفاوت اصلي در اين است که در پيکسل، گوگل مي‌تواند «کل روند را کنترل کند». معاون مهندسي تيم اندرويد، «ديو برک» (Dave Burke)، مي‌گويد «اين چيزي بوده که ما به لحاظ ايجاد تخصص و مالکيت معنوي براي چندين سال در حال کار کردن روي آن بوده‌ايم.» او همچنين اشاره مي‌کند که تيم دوربين همکاري نزديکي با تيم گوگل فتوز (Google Photos) روي روند ثبت و پردازش‌هاي بعدي عکس داشته است. سنسوري غافلگيرکننده گوگل در زمينه‌ي قطعات هم مضايقه نکرده است. سنسور ۱۲ مگاپيکسلي دوربين گوگل پيکسل ساخت شرکت سوني است که در زمينه‌ي توليد سنسورهاي CMOS در بازارهاي جهاني پيشرو است. از آيفون، پهپادها، و دوربين‌هاي DSLR نيکون گرفته تا صد البته دوربين‌هاي عالي خود سوني از سنسورهاي سوني استفاده مي‌کنند. دوربين گوگل پيکسل به يکي از جديدترين سنسورهاي سوني يعني IMX378 مجهز شده است. تنها گوشي ديگري که از اين سنسور استفاده مي‌کند، گوشي Xiaomi Mi 5S است. اندازه‌ي پيکسل‌هاي اين سنسور براي يک دوربين موبايل کاملا بزرگ است. هر پيکسل سنسور در واقع نقش سطلي را براي جمع کردن فتون‌هاي نور عبور کرده از ميان لنز بازي مي‌کند. اين سنسور با کمک دريچه‌ي ديافراگم باز f/2.0 لنز مي‌تواند نور بيشتري را جذب کند و در نتيجه دوربين را در تاريکي تواناتر کند. ولي عکاسي در نور کم تنها يکي از جاهايي است که گوگل از پيکسل‌هاي بزرگ‌تر سنسور بيشترين بهره را مي‌برد. بزرگتر بودن دريافت کننده‌هاي نور همچنين به تثبيت بهتر عکس‌ها هم کمک مي‌کند. جذب بيشتر نور به دوربين موبايل اجازه مي‌دهد از سرعت شاتر بالاتري استفاده کند. سرپرست تيم مهندسي دوربين اندرويد، «تيم نايت» (Tim Knight)، مي‌گويد «ما زمان نوردهي را کوتاه نگه مي‌داريم. تاکتيک ما اين است که چندين عکس را با زمان نوردهي کوتاه ثبت و سپس آن‌ها را با تکنيک‌هاي نرم‌افزاري هوشمند با هم تلفيق کنيم. اين روش به تصوير کيفيتي مي‌دهد که کاملا شبيه عکسي با زمان نوردهي طولاني است. اين روش تنها جلوي محو شدگي تصوير را نمي‌گيرد، بلکه کمک مي‌کند سوژه‌هاي متحرک صحنه را هم بهتر ثبت کنيد.» شيوه‌ي ثابت نگه داشتن تصوير نرم‌افزار همچنين کمک مي‌کند دوربين پيکسل بر يکي از کمبودهاي خود غلبه کند: مجهز نبودن به لرزشگير اپتيکال تصوير. لرزشگير اپتيکال اين روزها به يکي از عنوان‌هاي برجسته در فهرست امکانات دوربين گوشي‌هاي پرچم‌دار نظير گلکسي S7 و آيفون ۷ تبديل شده است. نايت مي‌گويد: «با در اختيار داشتن پيکسل‌هاي بزرگتر به لرزشگير اپتيکال نياز چنداني نخواهيد داشت.» او مي‌گويد چند فاکتور در دوربين پيکسل به تثبيت تصوير بدون نياز به لرزشگير اپتيکال کمک مي‌کند: اندازه‌ي پيکسل، سرعت بالاتر شاتر هنگام ثبت عکس و تجزيه و تحليل الگوريتم‌وار تصاويري که به‌صورت پي‌درپي گرفته شده‌اند بر اساس يکي از اصول عکاسي نجومي به نام Lucky Imaging. ولي تيم گوگل معتقد است در حالت ويديو به گونه‌ي بهتري از تثبيت تصوير دست پيدا کرده. اين روش از ژيروسکوپ گوشي استفاده مي‌کند. مي‌توانيد گوشي را هنگام ضبط ويديو تکان دهيد تا حضور الگوريتم تثبيت تصوير را به وضوح روي صفحه‌نمايش ببينيد. اين سيستم ۲۰۰ بار در دقيقه اطلاعات ژيروسکوپ را بازخواني و تکان‌ها را در لحظه تصحيح مي‌کند. نايت اين گونه توضيح مي‌دهد: «ما اتصالي فيزيکي بين ماژول دوربين و هاب شتاب‌سنج، ژيروسکوپ و سنسورهاي حرکتي برقرار کرده‌ايم. اين موضوع رسيدن به هماهنگي زماني بسيار دقيق بين دوربين و ژيروسکوپ را ممکن مي‌کند.» ليزر و فراتر از آن همکاري سخت‌افزار قوي و نرم‌افزار هوشمند به اينجا ختم نمي‌شود. برک مي‌گويد «اين فرض که شما بايد براي همه‌چيز از مجموعه‌اي از عکس‌هاي پي‌درپي استفاده کنيد يکي از اصولي است که ما به شدت به آن پايبند هستيم. در عکاسي مرحله‌اي به نام پس‌پردازش (Post-Processing) وجود دارد که روي عکس گرفته شده کار مي‌کند. ما سرعت اين مرحله را در گوشي‌هاي پيکسل با استفاده از پردازش سيگنال ديجيتال و پس‌پردازش تسريع شده بالا برده‌ايم.» با توجه به نياز به سرعت بسيار بالا در دوربين پيکسل، احتمالا مهم‌ترين مزيت سنسور IMX378 چيزي است که در پشت آن قرار دارد. اين سنسور از آخرين طراحي لايه‌اي سوني استفاده مي‌کند که در آن يک چيپ حافظه‌ي DRAM به پشت سنسور چسبيده است. اين چيپ کمک مي‌کند تا اطلاعات تصوير با سرعت بالا از سنسور منتقل شود تا ترفندهاي پس‌پردازش سريع گوگل بتوانند وارد عمل شوند. پردازنده‌ي چهار هسته‌اي چالاک کوالکام اسنپدراگون ۸۲۱، پردازنده‌ي گرافيکي قدرتمند و ۴ گيگابايت رم به پيکسل کمک مي‌کنند تا با سرعت بالا کار کند. گوگل پيکسل را براي مخاطب عام طراحي کرده است. در حالت عادي به لطف فوکوس خودکار تشخيص فاز به کار فته در سنسور، تمام عکس‌هايي که در يک سري عکاسي پي‌درپي گرفته شده‌اند کاملا شارپ به نظر مي‌رسند. در مقايسه با تکنولوژي تشخيص کنتراست که در بين دوربين‌هاي مستقل رايج است، فوکوس خودکار تشخيص فاز اغلب سرعت بيشتري دارد. اين تکنولوژي در قفل کردن فوکوس روي سوژه‌هايي که به دوربين نزديک يا از آن دور مي‌شوند مؤثرتر است. در اين شرايط سيستم‌هايي که بر پايه‌ي تکنولوژي فوکوس خودکار تشخيص کنتراست کار مي‌کنند، براي يافتن نقطه‌ي صحيح فوکوس، بايد به طور مدوام فوکوس را با لنز به عقب و جلو تغيير دهند. ولي تکنولوژي فوکوس خودکار تشخيص فاز براي عملکرد سريع بر ميزان زياد نور اتکا دارد. در نتيجه اين تکنولوژي براي قابليت‌هاي دوربين پيکسل در نور کم شريک مناسبي نيست. بنابراين گوگل در کنار آن يک سيستم ثانويه قرار داده که از نور ليزر استفاده مي‌کند. نايت مي‌گويد «اگر به پشت پيکسل نگاه کنيد دو حفره‌ي کوچک را در کنار ميکروفون خواهيد ديد. يکي از آن‌ها ارسال کننده و ديگري دريافت کننده‌ي ليزر است. اين سيستم دسته‌ي مخروطي شکلي از اشعه‌هاي مادون قرمز را از خود ساتع مي‌کند که با برخورد به سطح اشيا بازتاب پيدا کرده و باز مي‌گردد. اين در واقع يک ليزر زمان پرواز (Time-of-Flight) است که از زمان رفت و برگشت شعاع نور براي تعيين بسيار دقيق مسافت سوژه بهره از دوربين بهره مي‌برد.» رويکرد گوگل به دوربين پيکسل، بر خلاف آيفون ۷ پلاس، به جاي افزودن تعداد لنزها، شامل استفاده از عکاسي با سرعت بسيار بالا است. اين موضوع ممکن است عکاسان حرفه‌اي را نا اميد کند، چرا که شايد تمام شيوه‌هاي پردازشي به کار رفته در پيکسل براي بهتر کردن عکس‌ها را بتوان به جاي دقيق با عبارت خوب توصيف کرد. ولي عکاسان حرفه‌اي جامعه‌ي مخاطب گوگل نيستند. گوگل گوشي‌هاي پيکسل را براي مخاطب عام طراحي کرده، در حالي که نکسوس‌ها شخصيتي کاملا متفاوت داشتند. تيم طراحي حتي تلاش کرده تا برآمدگي دوربين را که در نکسوس‌ها وجود داشت از بين ببرد تا گوشي را دوست‌داشتني‌تر کند. در عوض گوشي‌هاي پيکسل شيبي مايل دارند که در نزديکي ماژول دوربين ضخامت بيشتري دارد. برک مي‌گويد «نکسوس ۶P ظاهري فني‌تر داشت. ما قصد داشتيم توجه عده‌ي بيشتري را جلب کنيم.» هر چند پيکسل در زمان ورود به بازار در بالاي ليست گوشي‌هاي مناسب براي عکاسي قرار گرفت، ولي مشخص است که تيمي که پشت اين دوربين قرار گرفته، نوآوري‌هاي بيشتري را در ذهن دارد. برک و نايت به کرات با عبارت «دوربين امسال» از پيکسل ياد کردند؛ با ديدي که مستقيما منتظر اتفاقات بعدي است. دوربين پيکسل چگونه بهترين‌ها را شکست خواهد داد؟ با تلاش فراوان، قطعات عالي و ليزرها؟ قطعا. ولي همچنين با الگوريتم‌هاي بهتر. مطالب جذاب، داغ و آموزشي فناوري اطلاعات در کانال تلگرامي «آي تي»