كيف تطورت كاميرات الهواتف الذكية أمام الإضاءة المنخفضة

تتنافس الشركات المصنعة للهواتف الذكية في تطوير كاميرات تستطيع التقاط صور واضحة وجميلة في أجواء الإضاءة المظلمة، وتعتبر شركة هواوي الصينية من خلال هاتفها ميت 30 برو أحد أفضل الهواتف التي تستطيع كاميراتها التقاط صور رائعة في بيئات حالكة ومعدومة الإضاءة، غير أن شركات أخرى قد دخلت هذا السباق بكاميرات عالية الجودة مثل هاتف بيكسل 4 من جوجل، وأيضاً الأجهزة الرائدة من هواتف سامسونج جلاكسي.

ولكن، ما الذي تفعله شركات تصنيع الهواتف للحصول على كاميرات لديها القدرة على ذلك؟ هذا ما سنتعرف عليه في السطور التالية.

البداية في العتاد

جوهر الصورة الرائعة في الظلام يكمن في القدرة على التقاط أكبر قدر من الإضاءة باستخدام مستشعر الكاميرا، غير أن تطبيق ذلك يتطلب مستشعرات من طراز DSLR المتواجدة في الهواتف الذكية الكبيرة.

وحقيقة الأمر، فإن جميع أنظمة الكاميرات تعتمد في هذه المسألة على ثلاثة عوامل هامة، أولها جودة العدسة ومدى اتساع فتحتها، والعامل الثاني هو حجم المستشعر وعدد بيكسلاته، أما العامل الثالث، فهو بالطبع زمن فتح العدسة.

فتحة عدسة الكاميرا

.مدى اتساع فتحة العدسة تعني السماح لكمية أكبر من الضوء

بدأ كل من هواوي p20 برو وميت 20 برو باتساع عدسة f / 1.8، بينما تتمتع فتحة الهاتف P30  برو وميت 30 برو بفتحة أكبر f / 1.6. أما هاتف سامسونج جالاكسي نوت 10 فيحتوي على فتحة f / 1.5-2.4 قابلة للتحويل، و بيكسل 3 من جوجل يمتلك عدسة بإتساع f / 1.8، بينما يحظى هاتف بيكسل 4 بعدسة f / 1.7 ، وفتحة عدسة آيفون 11هي f / 1.8.

إذا كان السر في حل مشكلة التصوير في ظل إضاءة ضعيفة يكمن في اتساع العدسة، فلماذا لا تقدم كل الشركات المصنعة للهواتف الذكية مثل تلك العدسات الواسعة؟

حقيقة الأمر إن إتساع العدسة يتسبب في بعض التشويه للكاميرا، ففي حين أن العدسة الواسعة تُعطي تأثيراً عميقاً للصورة، لكنها لا تنتج بالضرورة صوراً جيدة وخاصة في الأماكن المفتوحة.

جدير بالذكر أن فتحة العدسة ما هي إلا أحد العوامل التي تكفل التقاط صور جيدة في الإضاءة الضعيفة، فهاتف مثل ون بلس 7 برو مزود بنفس فتحة العدسة الموجودة في هواتف هواوي، لكنه لا يوفر نفس جودة صور هواوي في الإضاءة الخافتة.

حجم المستشعر

يقوم المستشعر الكبير بتجميع أكبر قدر من الضوء خلال فترة زمنية قصيرة، وهو ما يعني التغلب على مشكلة الإضاءة الضعيفة.

تعتبر شركة هواوي رائدة في في مستشعرات الصور الكبيرة، فقد تم تزويد كلا من الإصداران بي وميت بمستشعر بحجم 1 / 1.7 بوصة، وهي أكبر من منافسيها مثل سامسونج وآيفون وجوجل، حيث تأتي هواتفهم بمستشعرات بحجم 1/2.25 بوصة فقط، وتدّعي هواوي أن مستشعراتها تستطيع التقاط كمية من الضوء أكبر بنسبة 137% من جهاز آيفون 11 برو، وإن كان هذا الإدعاء دقيقاً، فبالتأكيد له تأثيره الكبير على وضوح الصورة وجودتها في الضوء الخافت.

أيضا، تقوم هواوي بتزويد كاميراتها ببيكسلات بدقة 40 ميجا بيكسل، وهي في ذلك تتفوق على منافسيها من الشركات المصنعة الأخرى والتي تأتي بمستشعرات بدقة 12 ميجا بيكسل، وعلى الرغم من تفاوت القيمة الإسمية للبيكسلات في المستشعر الخاص بهواوي وهو 1.0µm، مقارنةً بـ 1.4µm من منافسيها الأصغر في مجال الاستشعار. حسب القيمة الاسمية، يشير هذا إلى أن منافسي هواوي ستحظى لقطاتهم بضوضاء أقل في الإضاءة المنخفضة. ومع ذلك، يستخدم مستشعر صور هواوي تقنية تُعرف باسم تقنية تصفية البيكسل أو تقنية فلتر باير (Bayer) الرباعي. إنه ليس مستشعرًا حقيقيًا بدقة 40 ميجابكسل و1.0 ‎µm‎، ولكنه أقرب إلى مستشعر 10 ميجابيكسل 2.0 ‎µm‎ محسن.

إقرأ أيضا : تسريب: هاتف سامسونج Galaxy s11e قادم بتصميم كاميرا ثلاثي مثل الآيفون

أصبحت تقنية بكسل بانينج ذات شعبية طاغية في كل المستشعرات، فهي تجمع بين دقة التصوير في اللقطات النهارية، ولقطات واضحة في الأجواء المعتمة، ويمكن أن تجد هذه التقنية سواء في الهواتف الذكية الكبيرة مثل هواوي وون بلس، وكذلك في الهواتف الذكية متوسطة التكلفة مثل هونر وريل مي اكس تي.

غير أن ما يهم حقاً هو حجم البيكسل الفردي، فق استقرت كل من سامسونج وأبل وجوجل على حجم 1,4µm، وحققت بذلك نتائج أكثر من مرضية، في حين أن هواوي لا تزال تعمل على تطوير بكسلاتها بحجم 2,0µm، وإن كان ذلك باستخدام تقنية فلتر باير الرباعي.

أساليب التعرض للضوء الطويل والمختلط

يمكن القول أن بيكسل من جوجل قد أرست أساسيات تقنيات HDR+ المستخدمة إلى اليوم لإلتقاط الصور في الإضاءة الضعيفة، حيث تعتمد هذه التقنية على دمج عدد من طرق التعرض للضوء، مما يحسن تفاصيل ظهور الأجسام الملتقطة في أجواء الإضاءة القوية والضعيفة، وبصدور هاتف هواوي بي 20 برو، تم تقديم كاميرا HDR تعمل بتقنية وان شوت، وهي ذات فائدة كبيرة في الصور الملتقطة في الإضاءة الضعيفة، والتي يتم فيها استخدام دقة 40 ميجا بيكسل للحصول على معلومات عن الألوان، نصف عدد البيكسلات يستخدم وقت تعرض طويل للضوء، في حين أن النصف الآخر يستخدم وقت تعرض قصير، ثم يتم دمج بيانات كل البيكسلات لإنتاج صورة HDR واحدة بدلا من صور متعددة.

في نفس العام، أطلقت شركتا هواوي وجوجل هواتفها بكاميرات تتمتع بخاصية الأوضاع الليلية ذات التعرض الطويل. تجمع هذه التقنية بين عدة صور قصيرة وطويلة التعرض معًا لتوفير لقطات ليلية أكثر ديناميكية وإضاءة جيدة، غير أ، شرط الحصول على صور جيدة باستخدام هذه التقنية يسلتزم أيدي ثابتة لعدة ثوان.

إقرأ أيضا : إطلاق هاتف Realme 5s مع كاميرا رباعية وبطارية بسعة 5000 مللي أمبير

تقنية التعرض المتعدد أو خاصية التصوير الليلي هي تقنية سائدة في أغلب كاميرات الهواتف الذكية، وليست مقتصرة على الهواتف باهظة الثمن، غير أن استخدام خاصية التصوير الليلي لن تضمن الحصول على صور جيدة، إذ أ، الأمر يعتمد أيضاً على جودة الكاميرا وخوارزميات البرنامج المسئول عن تشغيلها.

التقنية الجديدة للمستشعرات

إذا كانت جوجل رائدة في وضع أسس تقنية التصوير الليلي، فإن هواوي تعتبر رائدة في الجيل الثاني من تقنيات التصوير منخفض الإضاءة.

فمنذ أن صدر هاتف هواوي بي 30، قامت هواوي باستبدال فلتر الألوان الاعتيادي RGGB بفلتر RYYB سوبر سبكترم، ولفهم هذا التغيير، فإن الفلتر التقليدي يعتمد على ألوان الأحمر والأخضر والأزرق (RGB)، أما الفلتر الذي استخدمته هواوي يعتمد على الألوان الأحمر والأصفر والأزرق (RYB). ويستخدم الفلتر مزيداً من الإضاءة لكنه يفصل بين ألوان مختلفة في الصورة النهائية.

يكمن السر هنا في استبدال اللون الأصفر بدلاً من الأخضر، وذلك لأن الفلتر ذو اللون الأصفر يستطيع أن يلتقط بيانات اللونين الأخطر والأحمر معاً، وعليه، فإنه قادر على التقاط مجال أكبر من الضوء، وتعتمد المفاضلة هنا على الخوارزمية التي تعمل على استعادة بيانات اللون الأخضر من الأصفر، وهي بالفعل عملية صعبة، لكن هواوي حققت تقدماً ملموساً في هذا الصدد في عدسات هواتف بي 30 وميت 30 برو.

من المهم أن نذكر أن استخدام تلك التقنية في هواتف هواوي لا تضمن التقاط صور جيدة في ظروف الإضاءة الضعيفة، لكنها بالقطع تمكن الكاميرات في تلك الهواتف على التقاط صور جيدة في ظروف الإضاءة المنخفضة وفي النهار دون الحاجة إلى التبديل إلى الوضع الليلي. لذا فهناك دوما احتمال الحصول على صورة ضبابية بعض الشيء في حالة اهتزاز اليد التي تمسك الهاتف أو في حالة تحرك الهدف الذي يتم تصويره.

التقاط صور جيدة في أجواء معتمة يعتمد على عدة عوامل

تعتمد جودة الصورة التي يتم التقاطها في الوسط ذو الإضاءة الضعيفة على كل من العتاد والبرامج المتخصصة، وتخطو شركات تصنيع الهواتف المحمولة قدماً في تطوير هذين العاملين، عن طريق تطوير العدسات، والمستشعرات الفائقة، بالإضافة إلى الخوارزميات التي تقوم بالتحكم في عامل التعرض الضوئي المتعدد باستخدام خاصية التصوير الليلي، بما ينتج عنه تحسين للصورة الملتقطة دون أن يأتي ذلك على حساب التفاصيل.

تعمل كافة مصانع الهواتف الذكية على تحسين كاميراتها، وبالأخص تلك الهواتف الذكية من إنتاج جوجل وهواوي، اللتان حققتا تطوراً ملحوظاً في ذلك الجانب التقني. وحقيقة الأمر أنه لا تزال بعض الشركات المصنعة للهواتف تتعرف على تلك التقنيات في الكاميرات، لكنه من غير المستبعد أن نرى عما قريب قفزات متلاحقة من التطور في هذا المجال، ليظل عامل المقدرة على التقاط صور جيدة في ظروف الإضاءة الخافتة هو مجال التسابق والمفاضلة في مدى تطور عدسات الكاميرات لسنوات عديدة قادمة.

في اعتقادك، ما هو الهاتف الذكي الذي يتمتع بكاميرا قادرة على التقاط صور رائعة في الإضاءة الخافتة أو المعتمة، شاركنا برأيك في التعليقات.