علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

اندازه پیکسل در دوربین گوشی یا دوربین عکاسی یکی از مهمترین فاکتورهاییه که به کیفیت نهایی تصویر کمک زیادی میکنه و خیلی ها شاید تا حالا به اندازه پیکسل یا Pixel Size در مشخصات دوربین ها مخصوصا دوربین گوشی توجه نمی کنن . مثلا یکی از دلایلی که دوربین گوشی های ایچ تی سی تقریبا بهتر از بقیه گوشی ها عمل میکنه همین اندازه پیکسل بیشتر هست . حالا امروز می خوام خیلی کوتاه بگم که اندازه پیکسل در دوربین چیه پس با من همراه باشید .

اهمیت سایز سنسور دوربین

در مورد سایز سنسور باید در یک پست جداگونه بنویسم چون خیلی مبحث پیچیده و مهمیه اما در حد تیتر بدونید که سنسور دوربین همون قطعه ای هست که تصاویر رو پردازش می کنه و نتیجه رو به پردازنده اصلی می فرسته . اینکه نور کمه ، نور زیاده ، رنگ های مختلف ، سایه و خیلی چیزهای دیگه توسط همین سنسور دوربین پردازش میشه . CCD و یا CMOS رایج ترین تکنولوژی های مورد استفاده در ساخت پردزانده یا همون سنسور تصویر در دوربین هست .

سایز سنسور دوربین گوشی یا دوربین های دیجیتال خیلی از مسائل رو در نتیجه نهایی فیلم یا عکس گرفته شده تعیین میکنه ، مسائلی مثل تعداد پیکسل ها ، کیفیت عکس ، کیفیت نور ، رنج یا طیف نور و خیلی چیزهای دیگه که تو این پست نمیشه بازشون کرد .

در شکل زیر دو تا سنسور دوربین از نوع CCD با ابعاد متفاوت رو می بینید که تعداد پیکسل یکسان دارن اما چون سایز سنسور سمت راستی بزرگتره ، اندازه پیکسل هاش هم بزرگتره و نتیجش کیفیت تصویر بهتره چون سطح بیشتری برای تابش و جذب نور محیط توسط سنسور هست . در کل بدونید که جذب و پردازش نور در دوربین ها یکی از مباحث مهم و اصولی هست .

تعداد پیکسل ها در سنسور دوربین

سنسور دوربین رو مثل کف اتاقی در نظر بگیرید که با سرامیک پر شده . کف اتاق میشه سنسور و سرامیک میشه پیکسل . پس هرچی اتاق ( سنسور ) بزرگتر باشه سرامیک های ( پیکسل های ) بیشتری جا میشن اما همین اتاق رو میشه با سرامیک های کوچیکتر هم پر کرد که اینجوری تعداد سرامیکها بیشتر میشه . پس برای افزایش تعداد سرامیک ها ، یا باید اتاق بزرگتر باشه یا سایز سرامیک ها کوچکتر بشه .

سنسور دوربین با اندازه پیکسل بزرگ

سنسور دوربین با اندازه پیکسل کوچک

هرچی سنسور بزرگتر باشه ، تعداد پیکسل بیشتری داخلش جا میشه و اون عدد مگاپیکسل بیشتر میشه مثلا یه دوربین 12 مگاپیکسلی سایز سنسور بزرگتری نسبت به یه دوربین 8 مگاپیکسلی داره به شرطی که اندازه پیکسل های هر دو دوربین برابر باشه اما مسئله مهم همینجاست که شرکت های سازنده دوربین ، برای تبلیغات بهتر ، انقدر اندازه پیکسل ها رو کوچیک می کنن که اون عدد مگاپیکسله بیشتر بشه مثلا واسه اینکه بگن گوشی ما 16 مگاپیکسله ، از اندازه پیکسل ها کم می کنن تا بتونن تو یه سایز مشخصی از سنسور دوربین ، تعداد بیشتری پیکسل جا بدن . حکایت همون اتاق و سرامیک که بالاتر گفتم . در همین رابطه پست ” 8 ترفند شرکت های سازنده برای ترغیب مشتری ” رو بخونید .

سنسور 12 مگاپیکسلی یعنی 12 میلیون پیکسل کنار هم قرار گرفتن تا یه تصویر رو بسازن . سایز سنسور ها از یه حدی بیشتر نمی تونه باشه چون هرچی بزرگتر باشه طبیعتا فضای فیزیکی بیشتری  هم اشغال می کنه . پس شرکت های سازنده گوشی موبایل نمی تونن از یه حدی بیشتر سایز سنسور رو بزرگ در نظر بگیرن .

اندازه پیکسل Pixel Size در دوربین چیست ؟

حدود 5  6 سال پیش از طرف می پرسیدی دوربین گوشیت چنده با افتخار می گفت 8 مگاپیکسل ! خب اون موقع 8 مگاپیکسل واقعا خیلی زیاد بود و کیفیت خوبی میداد . واسه اینکه مشتری ها همیشه ارقام و اعداد واسشون مهمتره ، شرکت های سازنده گوشی موبایل هر روز تعداد پیکسل ها رو بیشتر می کردن . اون 8 مگاپیکسل 1 سال بعد شد 13 مگاپیکسل و همینجوری بیشتر و بیشتر میشد . این مسئله تا جایی جلو رفت که مردم دیدن یه عکس 8 مگاپیکسلی خیلی کیفیت بهتری از عکس 13 مگاپیکسلی داره ! اونجا بود که خیلی مسائل رو شد . در واقع شرکت ها برای اینکه مگاپیکسل رو بالا ببرن یا باید سایز سنسور رو زیاد می کردن یا اندازه پیکسل ها رو کوچیک تر می کردن . سایز سنسور به خاطر باریک بودن گوشی ها قابل افزایش نبود و تنها راه حل ، کوچیکتر کردن اندازه پیکسل دوربین ها بود . این رویه ادامه داشت تا جایی که شرکت ها فهمیدن با کوچیک کردن اندازه پیکسل ها ، مگاپیکسل افزایش پیدا می کنه اما عملا کیفیت نهایی عکس بعضی جاها خوب که نمیشه بدتر هم میشه . اونجا دیگه فهمیدن مگاپیکسل بیشتر در عمل به معنی کیفیت بهتر عکس نیست و فاکتورهای دیگه ای هم مهمه .

کار تک تک این پیکسل ها گرفتن نور محیطه . توی عکاسی یا فیلمبرداری هرچی سایز سنسور بزرگتر باشه ، نور بیشتری توسط سنسور جذب میشه . دلیل این مسئله اینه که وقتی سایز سنسور بزرگ میشه ، می تونیم اندازه پیکسل ها رو بزرگتر کنیم تا نور محیط رو بیشتر جذب کنه . برای فهم بیشتر عکس زیر رو ببینید . هرچی سطح بیشتر باشه قطرات آب بیشتری جمع میشه :

تشبیه اندازه پیکسل و دریافت نور بیشتر

اندازه پیکسل رو با Pixel Size نشون میدن و با واحد مایکرو متر بیانش می کنن مثلا میگن 1.2µm  .  اندازه پیکسل در آیفون 6 اس حدود 1.22 مایکرومتره و اندازه پیکسل دوربین گوشی HTC One M8 حدود 2 مایکرومتر هست .

مزایای اندازه پیکسل بزرگتر

خب همونطور که گفتم هرچی اندازه پیکسل دوربین بزرگتر باشه ، نور بیشتری جذب میشه و تصویر با کیفیت تری خواهیم داشت . هرچی مگاپیکسل بیشتر باشه یعنی تعداد پیکسل های بسیار زیادی به صورت متراکم در کنار هم قرار گرفتن که نمی تونن نور رو به درستی جذب کنن .

یه مبحثی توی عکاسی و فیلمبرداری داریم به نام سیگنال به نویز . این مبحث تو خیلی از علوم هست مثلا تو مخابرات هم داریم . این نسبت سیگنال به نویز هرچی بیشتر باشه بهتره و معنیش اینه که سیگنال اصلی ما نسبت به نویز ، مقدار بیشتری داره پس سیگنال سالم تری داریم . هر چی اندازه پیکسل دوربین بزرگتر باشه ، تصویر دارای نویز کمتری هست و نتیجه میشه یه تصویر با کیفیت تر .

اندازه پیکسل در رزولوشن های مختلف

هر چی اندازه پیکسل دوربین بزرگتر باشه ، عکس های بهتری رو در شرایط نوری نا مناسب می تونیم بگیریم . حالا فکر کنید اندازه پیکسل بزرگ به همراه تکنولوژی لرزش گیر اپتیکال ترکیب بشه ، نتیجش کیفیت بالای عکس در نور کم میشه چون خود  لرزش گیر اپتیکال باعث بهبود کیفیت عکس در نور کم میشه .

توی گوشی موبایل که نمیشه سایز سنسور رو از یه حدی بزرگتر طراحی کرد بهتره که اندازه پیکسل ها رو بزرگتر کنیم چون احتمال اینکه با دوربین گوشی بخوایم تو تاریکی عکس بگیریم بیشتره .

اما رزولوشن بالاتر یا همون مگاپیکسل بیشتر در مواقعی که قصد زوم کردن یا کراپ کردن تصویری رو داشته باشید به دردتون می خوره . حتی اگه نور هم کم باشه باز چون پیکسل های بیشتری حاوی اطلاعات هستن می تونید بیشتر زوم دیجیتال بکنید . در همین رابطه پست ” تفاوت زوم دیجیتال با زوم اپتیکال ” رو بخونید .

خب دوستان این پست رو نوشتم تا موقع انتخاب و مقایسه دو تا دوربین عکاسی دیجیتال و یا موقع مقایسه دوربین گوشی های مختلف بدونید که همه چیز مگاپیکسل و این حرفا نیست ، اندازه سنسور و همینطور اندازه پیکسل هم مهمه .

راستی دوستان ، پیشنهاد میکنم دوره های انگلیسی علم فردا رو تهیه کنید ، دنیاتون عوض میشه ! خیلی فرقه بین کسی که انگلیسی میدونه و نمیدونه !

حتما مطالب زیر رو هم بخونید

محمدرضا امين زاده هستم ، مهندس الكترونيك و سردبير مجله علم فردا . علاقه زیادی به سخت افزار دارم ، اگه فرصتی بمونه در زمینه ادیت فیلم و تصویر و طراحی رابط کاربری وب و اندروید مطالعه و تمرین می کنم .