فوکوس خودکار دوال پیکسل چیست و چه تفاوتی با PDAF دارد؟

فوکوس خودکار از قابلیت‌های مرسوم دوربین گوشی‌های هوشمند محسوب می‌شود که انواع گوناگونی همچون دوال پیکسل و تشخیص فاز دارد.

فوکوس خودکار دوال پیکسل (Dual Pixel) از قابلیت‌های مشهور این روزها در دوربین گوشی‌های هوشمند محسوب می‌شود که خصوصا در بسیاری از پرچم‌داران بازار استفاده می‌شود. فناوری مذکور با ادعای فوکوس سریع‌تر در عکس‌برداری سریع معرفی شد و در نور کم نیز فوکوس بهینه‌تری انجام می‌دهد. در این مطلب، دیجیتال چگونگی عملکرد فوکوس دوال پیکسل را شرح می‌دهیم.

فوکوس خودکار دوال پیکسل را می‌توان افزونه‌ای بر فوکوس خودکار تشخیص فاز (Phase Detection) یا PDAF دانست که از سال‌ها پیش در برخی از گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شد. PDAF اصولا از ساختار پیکسل‌های نمای چپ و راست (left-looking و right-looking) در حسگر دوربین برای شناسایی قرارداشتن سوژه در فوکوس استفاده می‌کند.

همان‌طورکه گفته شد، فوکوس خودکار تشخیص فاز پیش از فوکوس خودکار دوال پیکسل معرفی شد؛ درنتیجه، اطلاع داشتن از فناوری قبلی برای درک چگونگی عملکرد فناوری جدید الزامی به‌نظر می‌رسد. حسگر دوربین در حالت PDAF دو نوع تصویر نمای چپ و راست را باهم ترکیب و فاصله‌ی فوکوس را از آن طریق محاسبه می‌کند. این پیکسل‌های تشخیص فاز عموما تنها ۵ درصد از پیکسل‌های حسگر دوربین را تشکیل می‌دهند. اگر ترکیب و مقایسه‌ی پیکسل‌ها در بازه‌ی بزرگ‌تری انجام شود، خروجی پایدارتر و دقیق‌تری خواهیم داشت.

با استفاده از فوکوس خودکار دوال پیکسل، هر پیکسل در حسگر دوربین برای فوکوس تشخیص فاز استفاده می‌شود؛ بنابراین، تشخیص و محاسبه‌ی تفاوت‌ فازها و فوکوس‌کردن با سرعت بیشتری رخ می‌داد و دقت بیشتری هم از PDAF عادی دارد. هر پیکسل به دو فوتودیود نمای راست و چپ تقسیم می‌شود. این روند اغلب با قراردادن میکرولنز روی پیکسل‌ها انجام می‌شود. وقتی تصویری را با دوربین ثبت می‌کنیم، پردازنده پیش از ترکیب سیگنال‌ها، داده‌های دریافت‌شده از هر فوتودیود را تحلیل می‌کند. پس از ترکیب نیز، پیکسل نهایی تصویر نهایی ساخته می‌شود.

تنها ضعف موجود در فناوری فوکوس خودکار دوال پیکسل قیمت گران آن است. درواقع، پیاده‌سازی میکرولنزها و فوتودیودهای تشخیص فاز، هزینه‌ی بیشتری درمقایسه‌با نسل قبلی فناوری به تولیدکننده‌ها تحمیل می‌کند. درنهایت، همین هزینه‌های اضافی به گران‌قیمت‌ترشدن بیش‌ازحد حسگرهایی با رزولوشن بالا منجر می‌شود. به‌همین‌دلیل، حسگر ۱۰۸ مگاپیکسلی استفاده‌شده در گوشی گلکسی S20 Ultra به فوکوس خودکار دوال پیکسل مجهز نیست؛ درحالی‌که نسخه‌ی ارزا‌ن‌تر، یعنی گلکسی S20، از این قابلیت بهره می‌برد. ازاین‌رو، فوکوس خودکار در نسخه‌ی الترا، کیفیت و عملکرد ضعیف‌تری از نسخه‌ی معمولی دارد.

تأثیر فوکوس خودکار دوال پیکسل بر بهبود PDAF

با وجود مشترک‌بودن پایه‌های فناوری در دو نوع فوکوس خودکار، فناوری دوال پیکسل به فوکوس خودکار سریع‌تر و توانایی بیشتر در حفظ فوکوس در سوژه‌هایی با حرکت سریع منجر می‌شود. این قابلیت در عکس‌برداری‌های ورزشی سرعتی بسیار کاربردی است. درواقع، کاربران با گوشی‌های مجهز به فوکوس خودکار دوال پیکسل مطمئن هستند که به‌محض اجرای اپلیکیشن دوربین، تصویری با فوکوس مناسب را مشاهده می‌کنند. به‌عنوان مثال، هواوی P40 با بهره‌‌مندی از این قابلیت، تنها در چند میلی‌ثانیه عمل فوکوس را انجام می‌دهد.

یکی از ضعف‌های اصلی فوکوس خودکار تشخیص فاز، عملکرد ضعیف در نور کم است؛ چون فوتودیودهای تشخیص فاز در PDAF از یک نصف پیکسل ساخته شده‌اند. بنابراین در وضعیت نوری نامساعد، نویز ایجادشده در تصویر مانع از دریافت اطلاعات دقیق تشخیص فاز می‌شود. دوال پیکسل با افزایش ورودی‌های اطلاعاتی در کل سطح حسگر، مشکل مذکور را حل می‌کند. ناگفته نماند فناوری جدید هم محدودیت‌هایی دارد؛ اما بیشترین برتری خود را در فوکوس خودکار با در وضعیت نوری کم نشان می‌دهد.

کاربرانی که به‌دنبال عکاسی حرفه‌ای هستند، با استفاده از دوربین‌های مجهز به فوکوس خودکار دوال پیکسل در گوشی هوشمند یا دوربین‌های حرفه‌ای DSLR، فوکوس خودکار سریع‌تری در عکاسی تجربه و تصاویر شفاف‌ را راحت‌تر ثبت می‌کنند.