کوالکام: هوش مصنوعی باعث افزایش کیفیت دوربین گوشیهای هوشمند نسبت به دوربینهای DSLR میشود
بهترین گوشیهای هوشمند امروزی به دوربینهای بسیار قدرتمندی برای عکاسی و فیلمبرداری مجهز شدهاند. دستگاههای ردهبالا معمولاً از چندین دوربین پشتی بهره میبرند که قابلیتهایی مثل بزرگنمایی اپتیکال را دراختیار کاربر قرار میدهند و علاوهبراین، قدرت پردازشی داخلی این گوشیها نیز میتواند پردازشهای درخورتوجهی روی تصاویر و ویدئوها اعمال کند تا خروجی بهتری را شاهد باشیم. همچنین برنامههای فراوانی مختص دوربین گوشیهای هوشمند وجود دارد که امکانات و حالتهای تصویربرداری متنوعی را دراختیار کاربران قرار میدهند.
پیش از این شاهد فناوریهایی مثل دوربینهای پریسکوپی با قابلیت بزرگنمایی ۱۰ برابری، امکان فیلمبرداری با وضوح 8K، پاککردن هوشمند اشیاء و سوژههای ناخواسته از تصویر و موارد دیگر روی گوشیهای هوشمند بودهایم. باوجوداین ، سؤالی که احتمالاً در ذهن بسیاری از کاربران وجود دارد این است که آيندهی این صنعت چگونه رقم خواهد خورد؟ جاد هیپ، معاون محصول دوربین در کوالکام اخیراً مصاحبهای دراین باره انجام داده است تا دیدگاه شرکت متبوعش را از آیندهی عکاسی روی گوشیهای هوشمند ارائه دهد.
آیا هوش مصنوعی پایه و اساس آیندهی عکاسی با گوشیهای هوشمند خواهد بود؟
در سالهای گذشته، عکاسی و فیلمبرداری با گوشیهای هوشمند بهطور گسترده از یادگیری ماشینی بهره گرفته است. شرکتها از این فناوری برای کاهش نویز، حذف هوشمند اشیاء و سوژههای اضافه، حذف سایه و بازتاب نور، کاهش لرزش ویدئو و موارد دیگر استفاده میکنند. این مورد بهوضوح یکی از مهمترین بخشهایی است که شرکتهای سازندهی گوشیهای هوشمند و تراشهسازان در چند سال آینده تمرکز زیادی روی آن خواهند داشت.
هیپ احساس میکند که درواقع بیشترین تمرکز و تلاش شرکتها، روی حوزهی عکاسی و فیلمبرداری خواهد بود. وی همچنین راهکارهایی را بیان میکند که نشان میدهد هوش مصنوعی طی سالهای آينده پیشرفت قابلتوجهی را تجربه خواهد کرد. توانایی هوش مصنوعی برای درک صحنه، درک تفاوت بین پوست و مو، پارچه و پسزمینه و مواردی شبیه به این، در آینده بیشتر خواهد شد. علاوهبراین، همهی پیکسلها بهطور لحظهای و بلادرنگ چه در زمان عکاسی یا حتی فیلمبرداری، مدیریت خواهند شد.
خوشبختانه اکنون شاهد استفاده از فناوریهای پیشرفتهی پردازش تصویر و مبتنیبر هوش مصنوعی هستیم که روی ویدئوها اعمال میشوند. بهعنوان مثال، برخی از شرکتهای سازنده گوشی هوشمند هنگام استفاده از قابلیتهایی مثل حالت شب، پیشنمایش آن را بهطور زنده نشان میدهند، درحالیکه تعدادی از شرکتهای دیگر مثل گوگل از شبکهی عصبی HDRNet خود برای اعمال HDR روی ویدئوها استفاده میکند.
میتوان گفت هوش مصنوعی یکی از بزرگترین پیشرفتها در دوربینهای موبایلی بهشمار میرود و جاد هیپ نیز اعتقاد دارد این تکنولوژی میتواند در آینده کل فرایند ثبتتصویر را انجام دهد. استفاده از هوش مصنوعی، ادامهی مسیر حالتهای تصویربرداری است که برای اولینبار در سال ۲۰۱۸ معرفی شدند اما هیپ توضیح میدهد که اعمال هوش مصنوعی در عکاسی میتواند به چهار مرحله تقسیم شود.
مرحلهی اول از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و هوش مصنوعی در این گام، برای اعمال تغییرات و بهبودهای خاص در تصویر یا صحنه مورداستفاده قرار میگیرد. این فناوری درمرحلهی دوم، ویژگیهای بهاصلاح 3A را کنترل میکند که شامل فوکوس خودکار (auto-focus)، تعادل خودکار سفیدی (auto-white balance) و تنظیمات خودکار نوردهی (auto-exposure) میشود.
مهندس کوالکام اعتقاد دارد که صنعت درحالحاضر در مرحلهی سوم تکمیل روند عکاسی با هوش مصنوعی است؛ جاییکه این تکنولوژی برای درک بخشها یا عناصر مختلف موجود در صحنه مورداستفاده قرار میگیرد. حال مرحلهی چهارم چیست؟ هیپ میگوید تقریباً سه تا پنج سال تا رسیدن به این مرحله فاصله داریم؛ جاییکه هوش مصنوعی میتواند کل فرایند تصویربرداری را پردازش و مدیریت کند.
میتوان دنیایی را در آینده تصور کرد که در آن بگویید «میخواهیم عکس من شبیه صحنههای تصاویر نشنال جئوگرافیک باشد» و موتور هوش مصنوعی، رنگها، بافت و تراز سفیدی را مطابق درخواست، تنظیم خواهد کرد. درواقع ما در اواخر دههی ۲۰۱۰، گوشههایی از این آينده را با گوشیهای هوشمند الجی و اپلیکیشن Graphy مشاهده کردهایم.
این برنامه روی گوشی الجی به کاربر اجازه میدهد تا یک عکس را بهعنوان مدل انتخاب کند و سپس برنامه برای دستیابی به نتیجهی مشابه، تنظیماتی مثل نوردهی، تعادل سفیدی و سرعت شاتر را روی تصویر موردنظر اعمال خواهد کرد. البته احتمال دارد چشمانداز کوالکام برای این آینده، مستلزم تنظیمات دقیقتری برای ثبت واقعی ظاهر و احساس تصویر موردنظر باشد.
آیا گوشیهای هوشمند میتوانند از دوربینهای DSLR پیشی بگیرند؟
یکی از مدیران اجرایی سونی در اوایل سال جاری پیشبینی کرد که عکسهای ثبتشده با گوشیهای هوشمند طی چند سال آینده از تصاویر ثبتشده با دوربینهای DSLR پیشی خواهند گرفت. باتوجهبه پیشرفتی که با بهرهگیری از قدرت پردازشی گوشیهای هوشمند شاهد آن بودهایم، تصور اینکه پیشبینی سونی به واقعیت بپیوندد، خیلی دور از انتظار نیست. البته گوشیهای هوشمند بهدلیل فرمفکتور نازکتر درمقایسه با دوربینهای DSLR، هنوز از قطعات کوچکتری استفاده میکنند.
هیپ تأیید میکند که گوشیهای هوشمند از دوربینهای اختصاصی سبقت خواهند گرفت و کیفیت تصویر آنها نسبت به عکسهای گرفتهشده با دوربینهای DSLR بهتر خواهد شد. علاوهبراین وی اعتقاد دارد سطح نوآوری در حسگرهای تصویر موبایلی احتمالاً سریعتر و پیشرفتهتر از سایر حوزههای صنعت تصویربرداری است.
هیپ درمورد قدرت پردازشی بیشتر در گوشیهای هوشمند نسبت به دوربینهای DSLR گفت:
پردازش تصویر در اسنپدراگون، ۱۰ برابر بهتر از سطحی است که در بهترین مدل دوربینهای نیکون و کانن وجود دارد و بههمین دلیل ما واقعاً میتوانیم کیفیت تصاویر را افزایش دهیم، زیرا توان پردازشی گوشیهای هوشمند با وجود بهره گرفتن از لنز و حسگر تصویر کوچکتر، نسبت به آنچه در یک DSLR ارائه میشود، بسیار بیشتر است.
سرعت توسعهی تراشههای گوشیهای هوشمند یعنی در عملکردهای مرتبط با دوربین، همچنان شاهد بهبود عملکرد و کارایی دراین زمینه خواهیم بود. برای مثال، سری اسنپدراگون ۸۶۵، امکان فیلمبرداری صحنهآهستهی نامحدود با سرعت ۹۶۰ فریمبرثانیه را ارائه میدهند و Snapdragon 8 Gen 1 نیز امکان ضبط ویدئوهای 8K HDR را دراختیار کاربران قرار میدهد.
علاوهبراین، سری اسنپدراگون ۸۸۸ امکان فیلمبرداری همزمان 4K HDR را ازطریق سه دوربین فراهم کرد. پردازش چند فریمی نیز همواره در حال بهبود است و گوشیهای هوشمند در حال جابهجایی مرزهای کیفیت تصویربرداری هستند.
مگاپیکسل درمقابل ابعاد حسگر
پیشبینی سونی درمورد پیشی گرفتن دوربین گوشیهای هوشمند از دوربینهای DSLR در حالی انجام شده که این شرکت اکنون حسگرهای یک اینچی برای گوشیهای هوشمند معرفی کرده است. سال گذشته شاهد استفاده از اولین حسگر یک اینچی این برند روی گوشی Aquos R6 شارپ و اکسپریا PRO-I بودیم. علاوهبراین شیائومی با همکاری سونی از حسگر یک اینچی ۵۰ مگاپیکسلی IMX989 در گوشی شیائومی 12S اولترا استفاده کرد.
این تنها رویکردی نیست که در عرصهی گوشیهای هوشمند شاهد آن هستیم و جنگ مگاپیکسلها پس از چند سال سکوت دوباره شعلهور شده است. ارائهی دوربین ۴۸ مگاپیکسلی روی گوشیهای هوشمند در سالهای ۲۰۱۸ و ۲۰۱۹ کار بزرگی بود؛ اما درحالحاضر استفاده از حسگرهای ۱۰۸ مگاپیکسلی نیز بهامری رایج تبدیل شده است.
این نبرد اخیراً با رونمایی از اولین گوشی هوشمند مجهز به دوربین ۲۰۰ مگاپیکسلی دوباره ادامه پیدا کرده است. علاوهبراین شنیدهها نشان میدهند که سامسونگ قصد دارد گلکسی S23 اولترا را احتمالاً با دوربین اصلی ۲۰۰ مگاپیکسلی روانهی بازار کند.
اکنون شاهد شروع فصلی جدید در نبرد چندسالهی میان ابعاد حسگر و مگاپیکسل هستیم. مدیاتک، رقیب اصلی کوالکام است که درحالحاضر از با ارائهی تراشههای سری Dimensity 9000 خود، از دوربینهای ۳۲۰ مگاپیکسلی نیز پشتیبانی میکند. بهعقیدهی هیپ، این وضوح میتواند نقطهی جهش بعدی در صنعت باشد. نمایندهی کوالکام توضیح داد:
احتمالاً نسل بعدی گوشیهای هوشمند به استفاده از دوربینهای ۳۲۰ مگاپیکسلی روی خواهند آورد.
واضح است که همچنان فضای کافی برای بزرگترکردن ابعاد حسگرها با مگاپیکسل بیشتر و همچنین بهرهگرفتن از پیکسلهای بزرگتر وجود دارد زیرا شرکتهایی مثل سامسونگ و شیائومی، هردو از این رویکرد استفاده میکنند. البته هیپ میگوید دراین زمینه همچنان یک اولویت مهم وجود دارد:
شاید فلسفهی من با برخی از افراد در صنعت متفاوت باشد، زیرا بهنظر من به صدها مگاپیکسل نیاز نداریم. درواقع من فکر میکنم چیزی که به آن نیاز داریم، پیکسلهای بزرگتر است. ما باید به دوربینهای DSLR نزدیک شویم و شاید بهجای ۲۰۰ مگاپیکسل و ۳۰۰ مگاپیکسل، استفاده از حسگرهایی با وضوح ۴۰ یا ۵۰ مگاپیکسلی، بهترین گزینه باشد. اگرچه فشارهایی در صنعت وجود دارد که باعث خواهد شد روند پیشرفت دوربینهای گوشیهای هوشمند درهر دوجهت حرکت کند.
بسیار جالب است ببینیم با درنظرگرفتن ابعاد باریک گوشیهای هوشمند، افزایش ابعاد حسگرهای دوربین روی این محصولات تا کجا پیش خواهد رفت. هیپ اشاره میکند که فناوریهای نوآورانهای مثل لنزهای آنامورفیک میتوانند به افزایش ابعاد حسگرها کمک کنند؛ اما پاسخ به پرسش فوق حداقل در کوتاهمدت سخت است. وی در این باره گفت:
بهنظر نمیرسد در کوتاهمدت شاهد افزایش ابعاد حسگرها بهبیش از یک اینچ باشیم؛ اما میتوان انتظار داشت در آینده به آن نقطه برسیم.
آیندهی سختافزار و ویدئو تخصصی
گوشیهای هوشمند امروزی از تراشههای اختصاصی برای پردازشهای مرتبط با تصویربرداری بهره میبرند. همانطور که انتظار دارید، اکثر گوشیها از پردازندهی سیگنال تصویر (ISP) مخصوص خود استفاده میکنند. البته برخی تراشهسازان، موتورهای اختصاصی خود را برای ارائهی جلوهی بوکه، تشخیص عمق تصویر و همچنین سختافزار مخصوص تشخیصچهره معرفی کردهاند. این امر اجتنابناپذیر بهنظر میرسد که در سناریوهای دیگر، به قطعات سختافزاری جدیدی نیاز داشته باشیم.
هیپ توضیح میدهد که درحالحاضر، تمرکز شرکتها بیشتر روی شتابدهندههای سختافزاری برای ثبت ویدئو است که به موتور بوکه و همچنین سختافزار دید رایانهای اشاره دارد. وی همچنین درمورد افزودنی دیگری در محصولات آینده صحبت کرده است:
ما بهزودی اخباری درمورد سختافزار اختصاصی برای انجام پردازش روی بخشهای مختلف صحنه منتشر خواهیم کرد. این سختافزار برای تشخیص پوست، مو، پارچه، آسمان، چمن و پسزمینه مورداستفاده قرار خواهد گرفت. این موارد همگی درمورد ویدئوها اعمال خواهند شد و برای دستیابی به آن، نیاز به اضافهکردن سختافزار خاص داریم.
تقسیمبندی معنایی تصویر از مدتیقبل در گوشیهای هوشمند ارائه شده است؛ قابلیتی که به دوربین این دستگاهها اجازه میدهد تا جنبههای مختلف تصویر را شناسایی کند که درحالحاضر شامل تشخیص سطوح کلی ازجمله غروب خورشید، چهرهها، حیوانات، ساختمانها و گلها میشود و تنظیمات دوربین را براساس آنها تغییر میدهد. بهنظر میرسد که راهکار آیندهی کوالکام پیشرفتهتر خواهد بود تنظیمات دوربین را درسطحی دقیقتر اعمال خواهد کرد.
این مورد همچنین میتواند با اجازهدادن به فیلترهای بیشتر و جلوههای متفاوت، ازنظر تئوری برای برنامههای واقعیتافزوده نیز یک مزیتی بسیار جالب باشد ولی بههرحال باید منتظر اخبار تکمیلی دراین مورد باشیم. درحالحاضر شاهد بهبود سختافزارهای مرتبط با تصویربرداری بودهایم؛ اما بهنظر میرسد هدف بعدی، حوزهی ویدئو خواهد بود.
بهطورکلی، در چند سال گذشته شاهد پیشرفتهای زیادی درکیفیت ویدئوهای ثبتشده با دوربین گوشیهای هوشمند بودهایم؛ اما بهنظر میرسد که بهزودی قابلیت فیلمبرداری 8K با سرعت ۶۰ فریمبرثانیه نیز به گوشیهای هوشمند راه پیدا کند. باتوجهبه اینکه ویدئوهای 8K بهطورکلی برای شروع مناسب بهنظر میرسند، هیپ نیز با این مورد موافق است و اعلام میکند که امکان ثبت فیلمهای 8K با نرخ ۳۰ فریمبرثانیه واقعاً جذاب خواهد بود. او دربخشی از توضیحات خود گفت:
فکر میکنم وضوح و نرخفریم به نقطهای رسیده است که تا مدتی تغییر چشمگیری درآن اعمال نخواهد شد. ما اکنون امکان ثبت ویدئوهایی با وضوح 8K و نرخ ۳۰ فریمبرثانیه را روی گوشیهای هوشمند داریم و امکان دارد حتی به سطح 8K با نرخ ۶۰ فریمبرثانیه پیش رویم اما دستیابی به این نقطه چند سال دیگر طول خواهد کشید. چنین قابلیتی درواقع نشاندهندهی قدرت پردازشی بالای گوشیهای هوشمند است که البته هرچه میزان آن افزایش یابد، بیشتر با محدودیتهای مصرف انرژی مواجه خواهیم شد.
درهرحال، انتظار میرود اصلاحات بیشتری روی ویدئوهای 8K و حتی ویدئوهایی با وضوح پایینتر انجام شود. علاوهبراین، کوالکام قابلیت فیلمبرداری 8K HDR را با Snapdragon 8 Gen 1 معرفی کرد، درحالیکه نوآوریهای اخیر ازجمله ویدئوهای فوقالعاده کملرزش با هوش مصنوعی و هایپرلپسهای شبانه با وضوح 4K یا 1080p دردسترس کاربران قرار گرفتهاند؛ اما طعم این قابلیتها را با سری آیفون ۱۴ اپل چشیدهایم و ضبط ویدئوهای سینمایی با کیفیت 4K و ویدئوهای فوقالعاده پایدار در 2.8K دردسترس دارندگان این گوشی قرار دارد.
هیپ بر این باور است که زمینه برای بهبودهایی مثل مدیریت بهتر حرکت و درک حرکت دریک صحنه وجود دارد. وی بهاهدافی مثل کنترل حرکت در ویدئوها و کاهش نویز اشاره میکند:
همهی اصول اولیه را برای افزایش کیفیت تصویر با استفاده از تکنیکهای چندفریمی در عکاسی فوری، حل کردهایم و اکنون باید به اعمال لحظهای این موارد هنگام ضبط ویدئوهای 8K با نرخ ۳۰ فریمبرثانیه تمرکز کنیم.
روی کیفیت دوربینهای سلفی زیر نمایشگر حساب نکنید
در دو سال اخیر، چندین گوشی هوشمند با دوربین سلفی زیر صفحهنمایش روانهی بازار شدهاند و بهوضوح میتوان گفت که حتی جدیدترین راهکارها هم نمیتوانند باعث افزایش کیفیت این دوربینها و رسیدن به سطح دوربینهای معمولی شوند. بهعنوان مثال بررسیها نشان میدهند دوربین سلفی یک گوشی میانرده از سال ۲۰۱۸ کیفیتی بیشتر از دوربین سلفی زیرنمایشگر گوشی پرچمدار ZTE Axon 40 Ultra ارائه میدهد.
درصورتیکه ثبت تصاویر سلفی برای شما اهمیتی ندارد، توصیه میکنیم گوشیهای مجهز به دوربین زیرنمایشگر نخرید. البته امکان دارد دوربینهای زیر صفحهنمایش در آینده پیشرفت کنند. هیپ میگوید:
میدانم که مردم میخواهند صفحهنمایشی بدون بریدگی دراختیار داشته باشند تا بخشهایی مثل دوربین سلفی هنگام کار با دستگاه مزاحم آنها نشود؛ اما افرادی که بهدنبال ثبت تصاویر باکیفیت هستند احتمالاً نباید از این نوع دستگاهها استفاده کنند.
هیپ درمورد دوربینهای زیرنمایشگر به مشکلاتی مثل رنگ و ایجاد مصنوعات عجیب در شب اشاره میکند. البته دراین نوع دوربینها، قابلیتهایی مثل بزرگنمایی با با وضوح بالا، درک اجزای موجود در صحنه، تقسیمبندی، تشخیص عمق، پردازش باکیفیت فوکوس خودکار، تعادل سفیدی و نوردهی با کاهش کیفیت همراه خواهند بود. درحالحاضر نمیتوان با اطمینان گفت که دوربینهای زیر صفحهنمایش قادر خواهند بود با دوربینهای سلفی معمولی گوشیهای ردهبالا رقابت کنند. هیپ میگوید:
آیا دوربینهای زیرنمایشگر به سطحی خواهند رسید که ثبت یک سلفی با آنها، شبیه عکسهای معمولی بهنظر برسد؟ پاسخ کلی بهاین سؤال بله است اما نمیتوان انتظار داشت کیفیت این دوربینها فراتر از کیفیت عکسهای سلفی عادی باشد.
حذف دوربین تلهفوتو از گوشیهای هوشمند
از سال ۲۰۱۶ تاکنون، دوربینهای تلهفوتو در اکثر گوشیهای هوشمند ارائه شدهاند و امروزه شاهد قابلیت بزرگنمایی اپتیکال مدرن حتی تا ۱۰ برابر هستیم. سونی در اینزمینه با اکسپریا وان مارک ۴ با نوآوری جدید خود، یک دوربین تلهفوتو متغییر معرفی کرده است که میتواند امکان بزرگنمایی را با فاکتورهای مختلف شبیه به بزرگنمایی بومی ارائه کند.
این یعنی برای بهرهگرفتن از قابلیت بزرگنمایی روی گوشیهای هوشمند نیاز به دو دوربین (تلهفوتو و پریسکوپی) ندارید اما هیپ اعتقاد دارد که این موضوع میتواند درآینده به حذف دوربین تلهفوتو در گوشیهای هوشمند منجر شود. هیپ در این باره گفت:
اگرچه درحالحاضر اکثر گوشیها با سه دوربین شامل دوربین اصلی عریض، اولتراواید و تلهفوتو عرضه میشوند؛ اما من فکر میکنم جالبترین نکته این است که امکان کاهش پیچیدگی سیستم دوربین روی این محصولات وجود دارد. اگر واقعاً به قابلیت بزرگنمایی اپتیکال دسترسی داشته باشید، شاید بتوان دوربینهای عرض و تلهفوتو را باهم ترکیب کرد و بدینترتیب گوشیهای آینده فقط با دو دوربین پشتی روانهی بازار خواهند شد که این مورد به کاهش هزینه و مصرف انرژی کمک خواهد کرد.
شایعات اولیه حاکی از آن بود که گلکسی S23 اولترا سامسونگ با همان تنظیمات دوربین مشابه S22 اولترا عرضه خواهد شد و این یعنی از دو دوربین تلهفوتو، یک دوربین اصلی و یک دوربین اولتراواید بهره خواهد برد. این اقدام میتواند برای صنعت گوشیهای هوشمند، یک پیشرفت بسیار مهم باشد؛ اما نمیتوان با اطمینان درمورد ادامهدار بودن آن صحبت کرد.
از این گذشته اجزای دوربین تلهفوتو متغییر بهاندازهی دوربین پریسکوپی، فضای داخلی زیادی را اشغال خواهد کرد، بنابراین شرکتهایی که امیدوار هستند یک دوربین تلهفوتو اصلی کوتاهبرد متغییر را با یک حسگر پریسکوپی دوربرد جفت کنند، امکان دارد در این مسیر با چالشهایی مواجه شوند.
سیر تکامل دوربین گوشیهای هوشمند ادامه دارد
در چند سال اخیر، بهروزرسانیهای هیجانانگیز زیادی در سیستم دوربین گوشیهای هوشمند اعمال شده است. ازنظر سختافزاری، درحالحاضر استفاده از حسگرهای بزرگ در گوشیهای هوشمند رایجتر شده است و علاوهبراین شاهد تراشههای تصویربرداری سفارشی، سیستمهای بزرگنمایی پیشرفته و... در گوشیهای جدید هستیم. همچنین شاهد پیشرفتهای نرمافزاری خارقالعادهای بودهایم که ازجمله میتوان به حالتهای ویدئویی با لرزش بسیار کم، پاککردن اشیاء اضافه از تصویر، بهبود HDR، امکان فیلمبرداری همزمان و... اشاره کرد.
ازنظر تئوری در چند سال آینده میتوان انتظار پیشرفتهای زیادی در حوزهی تصویربرداری موبایلی داشت. ابعاد روبهرشد حسگرها و تعداد مگاپیکسلها، کاهش احتمالی تعداد دوربینها بهدلیل فناوری تلهفوتو متغییر، هوش مصنوعی و سختافزار اختصاصیتر، همچنان فضای کافی را برای بهبود قابلیتهای تصویربرداری روی گوشیهای هوشمند ارائه خواهند داد.