حسگر تصویر ایزوسل

حسگر تصویر جدید ایزوسل سامسونگ

 

عکاسی با گوشی‌های هوشمند روزبه‌روز ارتقا پیدا می‌کند و در برخی از مدل‌های روز دنیا، کیفیت تصاویر ثبت‌شده در موبایل، حتی از برخی دوربین‌های سنتی و دیجیتال نیز بهتر است. با این وجود کمپانی‌ها همیشه به‌دنبال کیفیت بهتر و تکنولوژی جدیدتر هستند و سامسونگ با معرفی سنسورهای جدید خود یعنی ایزوسل یک گام بزرگ در مسیر بهبود کیفیت عکس‌ها برداشته است. ایزوسل را می‌توان یکی از جدیدترین تکنولوژی‌های دنیا نامید که علی‌رغم حضور آن از سال 2013، بالاخره در سال‌های اخیر نسل اول آن و در سال 2021 نسل دوم آن معرفی شد. در این نوشتار قصد داریم به بررسی کامل سنسور لنز دوربین‌ها و به‌صورت اختصاصی سنسور ایزوسل بپردازیم. همراه ما باشید تا یکی از دلایل کیفیت بی‌نظیر عکس‌های جدید را با هم کشف کنیم.

 

سنسور لنز چیست؟

سخت افزار سنسور لنز

سنسور دوربین یا حسگر تصویر، قلب هر دوربین دیجیتال و یک قطعه الکترونیکی است که اطلاعات نور را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند. این اطلاعات شامل موارد مختلفی هم‌چون رنگ و شدت نور است. البته موارد دیگری هم‌چون مدت زمان جذب نور توسط سنسور هم در کیفیت نهایی تصویر اهمیت دارد. پارامتر مهم دیگر در این زمینه، توانایی تقویت اطلاعات نور دریافتی در لحظه انتقال به دنیای دیجیتال است که با فاکتور ISO معرفی می‌شود. البته افزایش این سیگنال به‌معنای نویز بیشتر تصاویر است و به همین خاطر بهتر است در زمان عکاسی نور محیط را به‌صورت واقعی افزایش دهیم.

یکی از مشخصه‌های اصلی هر دوربین موبایل که همیشه با آن مواجه هستیم، پیکسل است. پیکسل‌ها بلوک‌های کوچک موجود در تصاویر هستند و میلیون‌ها پیکسل باید در کنار هم قرار بگیرند تا ما بتوانیم یک تصویر کامل را ببینیم. هر پیکسل تنها وظیفه ثبت یک رنگ خاص را برعهده دارد و اگر همه فاکتورها در زمان عکاسی دقیق باشند، هر پیکسل دقیقا همان رنگی را ثبت خواهد کرد که چشم انسان می‌بیند. برای داشتن یک تصویر بهتر، باید پیکسل‌ها بزرگ‌تر باشند تا بتوانند نور بیشتری ذخیره کنند و رنگ بهتری داشته باشند، اما با داشتن پیکسل بزرگ، کیفیت نهایی عکس به‌شکل واضحی افت خواهد کرد.

از سوی دیگر یک فاکتور مهم دیگر به نام رزولوشن وجود دارد، هرقدر میزان رزولوشن بیشتر باشد، تصویر یک‌دست‌تری خواهیم داشت، اما طبیعتا پیکسل‌ها بسیار کوچک‌تر می‌شوند و در ادامه نور ثبت شده نیز کاهش می‌یابد. بنابراین در اغلب مواقع، رزولوشن بالا به‌معنای کیفیت پایین‌تر است. برای این‌که همزمان رزولوشن بالا داشته باشیم و البته پیکسل‌ها در اندازه کوچک نیز بتوانند نور کافی ثبت کنند؛ یک مشخصه مهم دیگر را باید به دوربین‌ها اضافه کنیم: حسگر تصویر.

حسگرهای تصویر مهم‌ترین بخش دوربین‌ها هستند که به‌صورت کلی به دو مدل CMOS یعنی نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل و CCD یعنی دستگاه بار جفت‌شده تقسیم می‌شوند. حسگرهای CMOS به دلیل کارایی بالاتر و البته قیمت مناسب‌تر، در تمام دوربین‌های موبایل وجود دارند.

مهم‌ترین وظیفه حسگرهای تصویر را در شروع این بخش بررسی کردیم. با کمک حسگر دوربین، نور بهتر و بیشتری در هر پیکسل ذخیره می‌شود، بنابراین حتی در یک پیکسل خیلی کوچک، نور کافی و دقت رنگ بالا خواهیم داشت. هرقدر که سنسور بزرگ‌تر باشد، اطلاعات و جزئیات بیشتری ثبت می‌شود و پیکسل‌های ثبت‌شده با یک سنسور بزرگ‌تر، ابعاد بزرگ‌تری خواهند داشت و حتی در نور نامناسب، کیفیت نهایی بهتر خواهد بود. هرچند ثبت نور بیشتر تنها دغدغه هر پیکسل نیست، بلکه مواردی هم‌چون نویزها نیز باعث افت کیفیت تصاویر می‌شوند و در حسگرهای مختلف تلاش می‌شود که این معضل را حل کنند.

برخی شرکت‌ها تلاش می‌کنند با تمرکز بر قابلیت‌های نرم‌افزاری بهترین نتیجه ممکن را از حسگرهای معمولی کسب کنند و البته برخی کمپانی‌های مانند سامسونگ، با معرفی یک حسگر تصویر جدید مانند ایزوسل یک انقلاب عظیم درون دنیای دوربین‌های موبایل ایجاد می‌کنند. با این مقدمه نسبتا کوتاه، به بررسی سنسور ایزوسل بپردازیم.

 

ایزوسل چیست؟

سنسورهای تصویر cmos

ایزوسل یا آیسوسل نام مجموعه‌ای از سنسورهای تصویر CMOS است که می‌توان آن را منحصر به‌فرد و حتی غیرمعمول نامید. در اغلب حسگرهای تصاویر، برای تشکیل عکس‌ها نوردهی از جلو یا نوردهی از پشت اتفاق می‌افتد؛ اما در سنسور ایزوسل نوردهی از چند روش مختلف مثل سه‌بعدی، F-DTI و VTG استفاده کرده که در نتیجه نور بسیار بیشتری برای هر پیکسل جمع‌آوری می‌کند.

این فناوری بسیار جذاب یک کارکرد بسیار مهم دیگر نیز دارد، تکنولوژی آیسوسل از یک مشکل معمول در پیکسل‌ها یعنی «کراس‌تاک» جلوگیری می‌کند. اگر بخواهیم کراس‌تاک را به‌ساده‌ترین شکل توضیح دهیم، باید بگوییم نور پیکسل‌ها بر روی هم سایه انداخته و کیفیت نهایی تصویر را کاهش می‌دهند. پیکسل‌ها در دوربین‌های گوشی به‌فشرده‌ترین حالت ممکن در کنار هم قرار گرفته‌اند و در واقع بسیار کوچک هستند. معمولا هر پیکسل نوری را که به خود جذب کرده و ثبت می‌کند، مقداری از آن به پیکسل‌های مجاورش منتقل می‌شود که باعث ایجاد یک نویز خاص یا همان Cross Talk می‌شود. برای جلوگیری از ایجاد این نویز، کمپانی سامسونگ سنسور ایزوسل را معرفی کرده و هر پیکسل را با استفاده از فناوری جدید خود، به‌بهترین شکل ممکن ایزوله کرده و با داشتن یک عایق مستحکم، از نشت نور به سایر پیکسل‌ها جلوگیری می‌کند. در نتیجه هر پیکسل نور بیشتری در خود ثبت کرده، هر نور را به ‌شکل کامل درون خود نگه‌داشته و در نتیجه تصویر ثبت‌شده کیفیت و البته شفافیت و نور بسیار بهتری خواهد داشت.

ایزوسل با این روش باعث شده که ثبت تصاویر در محیط‌های کم‌نور با بهترین کیفیت ممکن امکان‌پذیر باشد و تقریبا همان تصاویری را خواهیم داشت که با چشم معمولی می‌بینیم. سنسور ایزوسل یک مجموعه کامل است و 4 مدل مختلف دارد. در بخش بعدی به تشریح کامل هر مدل می‌پردازیم.

 

انواع ایزوسل

انواع لنزهای ایزوسل

با اینکه تکنولوژی اصلی و عایق‌بندی Isocell در تمام این سنسورها یکسان است، اما سامسونگ با معرفی 4 مدل متفاوت با کارایی منحصربه‌فرد، هرکدام از سنسورها را برای استفاده‌ای خاص به دنیا عرضه کرده است.

 

ISOCELL Dual

در ایزوسل Dual از دو حسگر تصویر استفاده شده است. یک حسگر منوکروم یعنی تک‌رنگ در کنار یک حسگر RGB قرار گرفته‌اند که با ترکیب خروجی هر دو، یک تصویر واحد می‌سازند. حسگرهای منوکروم بازه دینامیکی بالاتری نسبت به RGB دارند، ترکیب این دو باعث می‌شود که تصویر ثبت‌شده همانند یک عکس منوکروم جزئیات بیشتری داشته باشد و با استفاده از حسگر RGB رنگ‌ها به شکل واقعی‌تری بر روی تصویر ایجاد شوند. با این روش مشکل شایع نویز تصاویر در نور کم کاهش یافته و در برخی موارد کاملا از بین می‌رود.

میزان نور دریافتی از طریق حسگر تصویر در این مدل از سنسورهای ایزوسل کاهش یافته اما به دلیل از بین رفتن کراس‌تاک در تصاویر، حساسیت به نور بسیار بیشتر خواهد بود و طبیعتا کیفیت به‌دست آمده نیز افزایش خواهد یافت.

 

ISOCELL Bright

در توضیح این سنسور تصویر، جزئیات خاصی اعلام نشده و کمپانی سامسونگ اعلام کرده با استفاده از این سنسور تصاویر بسیار زنده و شفافی خواهیم داشت و نویز تصاویر حتی در محیط‌های کم‌نور، به‌شکل قابل توجهی کاهش پیدا می‌کنند. این عبارات تعریف دقیق سنسور ایزوسل یا همان آیسوسل است و در واقع می‌توان حدس زد که در این سنسور پیکسل‌های بزرگ‌تر با قدرت جذب نور بیشتر خواهیم داشت.

 

ISOCELL Fast

با استفاده از این حسگر تصویر، فوکوس خودکار بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر انجام می‌شود. در این حسگر برخلاف حسگرهای دیگر که تنها از چند پیکسل برای تشخیص فاصله سوژه استفاده می‌شد، از نور برخوردکننده به پیکسل‌ها، برای اندازه‌گیری و تخمین فاصله استفاده می‌شود. فناوری پیکسل Dual از تمام پیکسل‌های موجود در تصویر استفاده می‌کند و همین مسئله دلیل سرعت بالای آن است.

 

ISOCELL Slim

یکی از بزرگ‌ترین اشکالات طراحی در بهترین گوشی‌های دنیا، برجستگی ماژول دوربین است که عدم رضایت بیشتر کاربران را در پی دارد. سامسونگ با استفاده از سیستم ایزوله‌کردن فوتودیودها که در سنسور ایزوسل وجود دارد، اندازه پیکسل‌ها را به ابعاد 0.9 یا 1.0 میکرون رسانده است. با این روش پیکسل‌ها به‌شدت کوچک‌شده و رزولوشن به‌شدت افزایش پیدا می‌کند و البته کیفیت تصویر هم‌چنان عالی خواهد بود. میزان کیفیت تصاویر در آیزوسل Slim همانند دو سنسور Fast و یا Bright نیست، اما با توجه به اندازه آن فوق‌العاده خواهد بود.

سامسونگ این چهار مدل را  با دو مدل تکنولوژی Dual Pixel و Tetracell معرفی کرده که این دو باعث می‌شوند کاربر به‌راحتی در هر شرایطی فارغ از میزان نور کم یا زیاد، عکس‌های فوق‌العاده‌ای ثبت کند. در ISOCELL GN2 که جدیدا معرفی شده، جنس عایق استفاده‌شده برای پیکسل‌ها متفاوت است و باعث‌شده که نور بسیار بیشتری جذب کرده و با داشتن سطحی صیقلی‌تر، بازتاب نیز به بالاترین حد ممکن برسد. به همین دلیل عکس‌ها با رنگ‌های بسیار واقعی و شفاف‌تری ثبت می‌شوند و کیفیت تصاویر نیز افزایش پیدا می‌کند.

 

جدیدترین سنسور ایزوسل

به تازگی سامسونگ از نسل جدید سنسورهای ایزوسل دوربین گوشی موبایل رونمایی کرد. سنسور 200 مگاپیکسلی ISOCELL HP1 می‌تواند خروجی‌هایی به نسبت 50 مگاپیکسل و یا 12.5 مگاپیکسل را با استفاده از روش باینینگ سامسونگ به نام Chamaleon Cell به دست‌آورد.

این سنسور بر اساس سنجش نور فضا خروجی می‌گیرد. در شرایط نور کم پیکسل‌ها در ابعاد 4*4 ترکیب می‌شوند تا پیکسل‌های بزرگتری را تشکیل دهند. این ابعاد تصاویر 12.5 مگاپیکسلی با پیکسل‌هایی به سایز 2.56 میکرومتر به ثبت می‌رساند. و در شرایط نور خوب می‌تواند با ترکیب 2*2 پیکسل‌ها، تصاویر 50 مگاپیکسلی با پیکسل‌هایی به سایز 1.28 میکرومتر و یا حتا تصاویر 200 مگاپیکسلی با پیکسل‌هایی به سایز 2.56 میکرومتر ثبت کند.

همچنین سنسور ISOCELL HP1 قادر است ویدیوهایی با کیفیت 8K و سرعت 30 فریم بر ثانیه فیلمبرداری کند. و تمامی‌این ویدیوها را با دوربین 50 مگاپیکسلی به ثبت برساند.

 

جمع‌بندی نهایی

عکس‌ها را می‌توان یکی از بهترین و جذاب‌ترین نحوه ثبت لحظه‌ها دانست. ثبت لحظه‌های کنار آتش، بازی نور مهتاب بر موج‌های دریا و جزئیات کوچک چهره افراد موردعلاقه در دورهمی‌های مختلف، همه با سنسور قدرتمند ایزوسل امکانپذیر خواهد بود. اگر شما هم به عکاسی لحظه‌های خاص زندگی علاقه داشته باشید، معمولا ثبت عکس‌های بی‎شمار و نداشتن حتی یک عکس باکیفیت در محیط‌های کم‌نور را تجربه کرده‌اید. کمپانی سامسونگ با معرفی یک تکنولوژی جدید، این امکان را برای همه کاربران فراهم کرده که در بدترین شرایط نوری و محیطی، بهترین تصاویر ممکن را ثبت کنند و از تماشای چندباره آن‌ها لذت ببرند.