یکی از قابلیتهای بسیار ویژهای که کمپانی گوگل در زمان معرفی گوشی هوشمند گوگل پیکسل 3 در نیویورک از آن سخن به میان آورد، حالت عکاسی در شب یا Night Sight است. در این مطلب چگونگی کارکرد این قابلیت را به شما نشان خواهیم داد.
اگر پیگیر اخبار فناوری بوده باشید، حتماً از رونمایی گوشی جدید گوگل تحت عنوان گوگل پیکسل 3 (Google Pixel 3) در ماه مهر (اکتبر) امسال خبر دارید. کمی به عقب برگردیم؛ گوگل در روز رونمایی از گوشیهای هوشمند جدید خود در نیویورک، از قابلیت جدیدی نیز در این گوشیها تحت عنوان عکاسی در شب (Night Sight) سخن به میان آورد. اکنون که این قابلیت بهصورت عمومی در دسترس کاربران حتی برای نسلهای پیشین پیکسل یعنی گوگل پیکسل 2 و گوگل پیکسل 1 قرار گرفته است، فرصت آن پیدا شده تا چگونگی کارکرد این ویژگی را بررسی کنیم.
کمپانی گوگل مقاله بسیار بلندی را در رابطه با علم پشت پرده این فناوری جدید منتشر کرده است. در این مقاله، گوگل از چگونگی ترکیب عناصر یادگیری ماشینها بر پایه الگوریتم هوش مصنوعی با سخت افزارها به منظور ساخت این فناوری پرده برداشته و در نهایت بهوسیله این تکنولوزی جدید، قابلیتهای عکسبرداری گوشی شما را افزایش داده است. به طور کلی، این مقاله تا حدودی پیچیده است! در ادامه میخواهیم علم پشت پرده این فناوری را برایتان کمی سادهتر کنیم.
هنر عکاسی در نور کم
روشهای گوناگونی برای عکاسی در نور کم وجود دارد که هر کدام از آنها اختیارات متمایزی را به کاربران میدهند. یکی از بهترین و رایجترین روشهای عکاسی در نور کمتر از میزان نور طبیعی، ثبت یک عکس با افزایش میزان نور به کمک افزایش ISO است. با افزایش میزان حساسیت سنسور، شما قادر به ثبت عکس به مراتب روشنتری هستید اما با این تفاوت که در عکس ثبت شده نویزهای بیشتری به دلیل افزایش میزان حساسیت سنسور وجود خواهند داشت.
ممکن است یک سنسور 1 اینچ APSC در دروبینهای عکاسی دی اس ال آر (DSLR) میزان نویز به وجود آمده را در عکس ثبت شده به میزان بسیار زیادی کاهش دهد. اما این روش در دوربین گوشیهای هوشمند همانند خلق یک فاجعه است. بدین شکل که بعد از ثبت عکس مورد نظر، از گرفتن آن عکس پشیمان خواهید شد!
سنسور دوربین یک گوشی هوشمند به مراتب بسیار کوچکتر از سنسور یک دوربین عکاسی حرفهای است. علاوه بر این، دوربین گوشیهای هوشمند دارای فضای بسیار کوچکتری برای دریافت نور نسبت به دوربینهای عکاسی حرفهای هستند. از این رو، در دوربینهای گوشی با کاهش تعداد پیکسل در عکسها در حالی که سنسور دوربین اندازه عکس را نیز افزایش میدهد، بهطور خودکار کیفیت عکسها پایین خواهد آمد.
رویکرد دیگر به منظور ثبت عکسی بهتر در این شرایط، افزایش سایز فیزیکی سنسورهای موجود در گوشیها به منظور دریافت نور بیشتر است. متاسفانه این رویکرد نیز به علت اینکه به همراه خود باعث افزایش اندازه گوشیهای هوشمند میشود، رویکرد ایدهآلی به حساب نمیآید.
عامل دوم در نظر گرفته شده شامل نسبت سیگنال به مقدار نویز است که با شدت میزان نور، افزایش مییابد. در این رویکرد، با افزایش میزان نوردهی شما قادرید تا میزان نور سنسور دوربین را به میزان یک درجه کاهش دهید تا به این صورت میزان نویز تصویر هم کاهش پیدا کند. از این فاکتور در دهههای گذشته به عنوان یک تکنیک در عکاسی سنتی استفاده میشد. شما میتوانید از این روش برای خلق یک اثر روشن از یک بنای تاریخی در روشنایی روز یا ثبت عکسهایی از چراغ خودروهای در حال حرکت و یا حرکت ستارهها در شب استفاده کنید. هنر عکاسی در نور کم و خلق یک اثر هنری خارقالعاده در این شرایط تنها با رعایت این دو عامل مهم امکانپذیر است.
همانطور که پیشتر نیز در این رابطه صحبت کردیم، گوشیهای هوشمند بدلیل محدودیتی که در ابعاد خود دارند باعث ایجاد محدودیت در ابعاد سنسور دوربینهای موبایل میشوند. علاوه بر این، محدودیتهایی نیز برای کاهش میزان پیکسل در عکسهای گرفته شده توسط این دوربینها وجود دارد. در واقع برای اجرای تکنیک گفته شده در بالا، عکاس، گوشی هوشمند خود را باید بدون هیچ حرکتی برای مدت زمان مشخصی نگه دارد. قابل ذکر است که حتی با مقدار بسیار کمی از لرزش دست، عکس مورد نظر شما از بین خواهد رفت.
رویکرد گوگل در این فناوری جدید قرار گرفتن بیشتر در معرض نور است. این تکنیک بسیار شبیه با حالت عکاسی HDR پلاس است. به گونهای که دوربین برای بهبود دامنه دینامیکی عکس مورد نظر، به طور همزمان به ثبت 9 الی 15 تصویر خواهد پرداخت. از طرف دیگر در روشنایی روز، این تکنیک به مدیریت میزان مناطق سایه خواهد پرداخت تا در این مناطق نیز جزئیات را بخوبی ثبت کند. در شب هم از همین تکنیک برای کاهش میزان نویز استفاده خواهد شد.
با این حال، این روش برای یک سوژه در حال حرکت کاربردی نخواهد داشت. به همین منظور، کمپانی گوگل برای رفع این مشکل از تکنیک جدید جریان نوری (Optical Flow) استفاده میکند. در واقع جریان نوری به الگوی حرکت ظاهری اشیا در یک منظره اشاره دارد که با اندازهگیری آن، دوربین گوشی قادر خواهد بود تا میزان نور متفاوتی را بهصورت جداگانه برای هر فریم انتخاب کند. برای مثال در یک تصویری که در حال حرکت است، دوربین به صورت کاملاً خودکار میزان شدت نور را کاهش میدهد. اما از طرفی دیگر، در صورتی که تصویر مورد نظر ثابت باشد، دوربین به صورت خودکار میزان شدت نور را حداکثر به اندازه یک فریم در هر ثانیه افزایش میدهد.
به طور کلی، با توجه به ثابت و یا در حال حرکت بودن سوژه مورد نظر، مقدار لرزش دست و همچنین میزان نور موجود در زمان ثبت عکس، گوشی بهصورت کاملاً خودکار میزان نور را در هر فریم و همچنین تعداد فریمها را به هنگام ضبط تغییر میدهد. این تغییرات ذکر شده در گوشی هوشمند گوگل پیکسل 3 میتواند به مقدار 15 فریم به ازای هر 1.5 ثانیه و یا 6 فریم به ازای هر ثانیه برسد. این اعداد در گوشیهای پیکسل 2 و پیکسل 1 به دلیل استفاده از سختافزارهای متفاوت متغیر است.
کمپانی گوگل برای ادغام تصاویر ذکر شده دو روش متفاوت را در نظر گرفته است. در گوشیهای هوشمند گوگل پیکسل 3 و پیکسل 3 ایکس ال، دوربینها از تکنیک مشابه Super Res Zoom به منظور کاهش نویز تصاویر استفاده میکنند. در این روش با تصویربرداری از نقاط مختلف در یک قاب، دوربین قادر خواهد بود تا تصویر نهایی را با کیفیت بالاتری به کاربر ارائه دهد. در این روش با ترکیب تصویر گرفته شده با تصویری که بهصورت خودکار در معرض نور بیشتر قرار گرفته است، شما را در نهایت صاحب عکسی با نور بیشتر و همچنین نویز کمتر میکند (در حالت نور کم.)
اما گوگل در گوشیهای هوشمند قبلی خود یعنی پیکسل 2 و پیکسل 1، به منظور عکاسی در شب و یا نور کم از تکنیک HDR پلاس استفاده میکرد. از آنجایی که این گوشیهای هوشمند قدرت کافی برای پردازش عملکرد Super Res Zoom ذکر شده در بالا برای پیکسل 3 و پیکسل 3 ایکس ال را ندارند، برای عکاسی در حالت شب، از روش HDR پلاس استفاده میکنند. در این روش عکسهای بهدست آمده به کیفیت عکسهای گرفته شده توسط فرزندان جدید کمپانی گوگل یعنی پیکسل 3 و پیکسل 3 ایکس ال نیستند، اما میتوان گفت که تا حدودی برای ثبت یک عکس در حالت نور کم و یا در نور شب مناسب و کم نویز هستند.
در مقاله منتشر شده در رابطه با فناوری بکار رفته در این نوع عکاسی در حالت شب، ذکر شده که این کمپانی از الگوریتمهای مبتنی بر یادگیری ماشینی (Machine Learning) به منظور تعیین دقیق میزان نور در عکسهای ثبت شده در محیطهای تاریک استفاده میکند. قرار گرفتن در نور بیشتر در مدت زمان زیادتر باعث میشود تا رنگهای بیشتری در تاریکی خود را نمایان کنند. گوگل ادعا کرده است که برای شناسایی بیشتر این رنگها در تاریکی از الگوریتم AWB مبتنی بر یادگیری ماشینی بهره میبرد. تصویر زیر نشان از تفاوت میان عکسبرداری در حضور و عدم حضور این تکنولوژی دارد.
با توجه به مقایسه انجام شده در تصویر بالا، کاملاً مشخص است که کمپانی گوگل در خلق تکنیک عکاسی در حالت شب تحت عنوان Night Sight موفق بوده است. استفاده از نرمافزار برای بهترسازی مشکلات سختافزاری و افزایش قدرت عملکرد آنها حتی در نسخههای پیشین گوشیهای هوشمند این کمپانی فوقالعاده است. اما باید به این موضوع نیز اشاره کرد که هر تکنیک جدیدی بدون نقص نخواهد بود. باید گفت که عکسهای گرفته شده در حالت شب کمی غیر واقعی به نظر میرسند و لزوماً در تمامی عکسها، سوژه مورد نظر را طبیعی جلوه نمیدهند. علاوه بر این در حالتی که نور بسیار کم است، این تکنیک باعث افزایش بیش از اندازه نویز میشود.
سخن پایانیبله درست است؛ این تکنیک جدید به شما امکان میدهد تا بدون انجام هیچگونه تنظیماتی و بدون داشتن دغدغه در نور کم تصاویر مناسبی را خلق کنید. اما چیزی که در این فناوری جدید باید نگران آن بود این است که در نور بسیار زیاد برای مثال در فضای باز، عکسهای خلق شده بسیار مصنوعی به نظر میرسند. در بخش نظرات، دیدگاه خود را با ما به اشتراک بگذارید.