حسگر RYYB در هواوی P30 پرو چگونه کار می‌کند؟

Huawei P30 Pro نخستین گوشی هوشمندی‌ست که از حسگر جدید IMX650 سونی در بخش دوربین خود بهره‌ برد. فارغ از دقت موثر 40 مگاپیکسلی این حسگر، ویژگی‌های خاص و منحصر به فرد نیز در آن به کار گرفته شده که از جمله می‌توان به فیلتر رنگی RYYB اشاره نمود. به ادعای هواوی این فیلتر به حسگر اجازه می‌دهد 40 درصد نور بیشتری را دریافت نماید. اما واقعا فیلتر رنگی RYYB چیست و چه تفاوت‌هایی بین این فیلتر و موارد مشابه‌ای که در سایر گوشی‌های هوشمند به کار گرفته شده، وجود دارد؟

برای اینکه درک بهتری نسبت به فیلتر RYYB در گوشی هواوی پی30 پرو پیدا کنید، ابتدا باید ببینیم یک فیلتر Bayer چگونه کار می‌کند. این فیلتر در واقع یک فیلتر رنگی است که در بخش بالایی حسگر تصویر به صورت شبکه‌ای قرار گرفته و به احترام نام مخترع آن، برایس بایر، Bayer نامیده می‌شود.

حسگر

یکی از دلایلی که ما به یک فیلتر رنگ نیازمندیم این است که حسگر تصویر معمولا از نظر طراحی به گونه‌ایست که فقط در برابر نور حساسیت دارد. از آنجایی که حسگر فقط نور را دریافت می‌کند، یک تصویر خام توسط حسگر تصویر دیجیتال به ثبت می‌رسد که همواره به صورت سیاه و سفید است.

برای اینکه دوربین قادر به ثبت رنگ‌ها باشد، ما به یک شبکه فیلتر رنگ نظیر فیلتر Bayer نیاز خواهیم داشت. در ابتدا نور ماوراء‌بنفش و مادون‌قرمز توسط فیلترهای دیگر فیلتر می‌شوند. زمانی که نور به طیف قابل رویت توسط چشم انسان نزدیک شد، فیلتر بایر کار خود را آغاز می‌کند.

این فیلتر در واقع یک ماده رنگی را در سطح بالایی هر پیکسل قرار می‌دهد. بنابراین در یک شبکه پیکسل 2 در 2 یک پیکسل قرمز، یک پیکسل آبی و دو پیکسل به رنگ سبز وجود خواهد داشت.

دلیل اینکه فیلتر به سراغ سیستم رنگی RGB می‌رود این است که بینایی انسان اساسا سه‌رنگی است؛ این یعنی سیستم بینایی نسبت به سه گروه از نور با طول‌ موج‌های مشخص حساس بوده و این طول موج‌ها نیز نزدیکی زیادی به طول موج مربوط به رنگ‌های قرمز، سبز و آبی دارند. با همپوشانی و ترکیب بین این طول موج‌ها، مغز انسان می‌تواند رنگ‌های مختلف را شناسایی کند که در اصل وجود خارجی ندارند. دوربین‌ها نیز به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا به نوعی سیستم بینایی سه‌رنگی انسان را شبیه‌سازی نمایند.

فیلتر بایر یک لنز به رنگ قرمز، یک لنز به رنگ آبی و دو لنز به رنگ سبز را بر روی یک شبکه پیکسلی 2 در 2 موجود در حسگر تصویر، قرار می‌دهد. بدین ترتیب زمانی که نور مرئی از این شبکه عبور می‌کند، به رنگ‌های قابل تشخیص توسط چشم تجزیه می‌شود. پیکسلی که در زیر لنز قرمز رنگ قرار دارد یک تصویر سیاه و سفید را دریافت می‌کند که نور قرمز از آن جدا شده است. بدین ترتیب اشیایی که به رنگ قرمز هستند در آن پیکسل به شکل روشن‌تری به ثبت رسیده و همین موضوع برای پیکسل‌های آبی و سبز نیز اتفاق می‌افتد.

حسگر

اکنون به علت فیلتر شدن رنگ‌های قرمز، سبز و آبی حسگر تصویری را ایجاد می‌کند که مقادیر درخشنگی در هر پیکسل آن متفاوت است. برای بازتولید رنگ‌های اصلی و واقعی اشیا که ما با چشم خودمان می‌بینیم، فرآیندی ویژه تحت عنوان دی‌موسیسینگ یا دی‌بایرینگ مورد نیاز است. این فرآیند در واقع یک الگوریتم بسیار پیچیده است که معمولا در انحصار هر تولیدکننده دوربینی قرار داشته و به منظور تفسیر مقادیر رنگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این الگوریتم با تحلیل اطلاعات ثبت شده توسط هر پیکسل و همچنین تمام پیکسل‌های مجاور آن، قادر است یک مقدار رنگی مناسب را به آن پیکسل اختصاص دهد. هر چقدر عملکرد این الگوریتم خوب باشد، می‌توانیم شاهد تصاویری با رنگ‌های دقیق‌تر باشیم.

همان‌طور که گفتیم تصویر خامی که حسگر تصویر دیجیتال یک دوربین ارایه می‌دهد در واقع همواره سیاه و سفید بوده و به علت فرآیندی که این الگوریتم انجام می‌دهد ما می‌توانیم تصاویر را به صورت رنگی ببینیم. زمانی که یک فایل عکس RAW یا خام را در نرم‌افزارهای ویرایش تصویر حرفه‌ای نظیر ادوبی فتوشاپ باز کنیم، نرم‌افزار با استفاده از الگوریتم دی‌موسیسینگ منحصربه‌فرد خود رنگ‌ها را بازتولید می‌کند. این یکی از دلایلی است که نرم‌افزارهای مختلف ویرایش تصاویر خام، نتایجی متفاوت از یکدیگر را ارایه می‌دهند.

زمانی که فرآیند دی‌موسیسینگ به اتمام رسید، تصویر آماده پردازش‌های بعدی خواهد بود؛ این موارد شامل تعیین مقادیر لازم برای نوردهی، کنتراست، هایلایت‌ها، سایه‌ها، توازن سفیدی، نویز و شارپنس می‌شود تا کاربر بتواند تصویر نهایی را مشاهده نماید.

به فیلتر بازگردیم؛ فیلتر بایر گستره رنگی RGGB را انتخاب می‌کند. همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، این گستره رنگی نزدیک‌ترین شباهت را با چیزی که انسان‌ها می‌توانند با چشم خود ببینند، ارایه می‌دهد. اما علت اینکه دو پیکسل سبز رنگ وجود دارد در واقع این است که سبز درست در بخش میانی طیف رنگی مرئی قابل رویت توسط انسان قرار گرفته و بیشترین حساسیت سیستم بینایی نیز در برابر همین طیف رنگی است. کانال رنگی سبز همچنین به عنوان یک مقدار درخشندگی ایفای نقش نموده و اگر مقادیر این کانال را دستکاری کنید نه تنها در نحوه نمایش رنگ سبز، بلکه در میزان روشنایی کلی تصویر نیز تغییراتی را شاهد خواهیم بود.

حسگر

اما جایگزین‌های فیلتر Bayer مدتی هست که توسط تولیدکنندگان مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. فیلترهای CYM و CYYM از این جمله هستند که از سه رنگ فیروزه‌ای، سرخابی و زرد تشکیل شده‌اند. مزیت فیلتر CYYM این است که این فیلتر اجازه ورود نور بیشتری را به درون حسگر تصویر می‌دهد. در واقع همان‌طور که از نام‌گذاری مشخص است، Bayer یک فیلتر است که طبیعتا اجازه ورود بخشی از نور را نمی‌دهد. علاوه بر این، از آنجایی که نیمی از پیکسل‌های حسگر تصویر نور سبز را دریافت می‌کنند و یک‌چهارم پیکسل‌ها نیز به ترتیب نور قرمز و آبی را دریافت می‌کنند، شما هرگز نمی‌توانید از تمام پتانسیل و رزولوشن حسگر تصویر دوربین خود بهره ببرید. یک حسگر CYYM، باتوجه به مکانیزم تبادل نور بیشتری که برای مقابله با این نقطه ضعف فیلتر بایر طراحی شده، حداقل بر روی کاغذ می‌توان انتظار عملکرد بهتری را از سوی این نوع حسگرها داشت.

اما در واقعیت، ثبت تصاویری واقع‌گرایانه از طریق حسگر CYYM چندان آسان نبوده و نیازمند الگوریتم‌های دی‌موسیسینگ به مراتب پیچیده‌تری نسبت به RGGB است. به همین دلیل این نوع حسگرها محبوبیت کمی داشته و دوربین‌هایی که به صورت کامل مبتنی بر حسگرهای CYYM باشند را به ندرت در بازار شاهد هستیم.

به همین دلیل هواوی در گوشی هوشمند P30 Pro از حسگر RYYB استفاده کرده است. مهندسین هواوی در طراحی این حسگر از کانال‌های رایج قرمز و آبی استفاده نموده اما دو کانال رنگی سبز را با رنگ زرد جایگزین نمودند. بر روی کاغذ، این تغییر به حسگر تصویر اجازه ثبت نور بیشتر حتی نسبت به فیلترهای سبز را می‌دهد.

البته، هنوز هم مشکلاتی در خصوص الگوریتم دی‌موسیسینگ وجود دارد اما باتوجه به بهبودهایی که در زمینه به کارگیری هوش مصنوعی صورت گرفته، محتوای تصاویر به شکل به مراتب بهتری تحلیل شده و طبیعتا نتایج دقیق‌تر و چشم‌نوازتری در برابر چشمان کاربر قرار می‌گیرند. در واقع اکنون این امکان وجود دارد که رنگ‌ها حتی بدون وجود یک کانال رنگی سبز اختصاصی نیز به صورت دقیق تخمین زده شوند. در تست‌های واقعی که از دوربین P30 Pro هواوی به عمل آمد نیز این موضوع کاملا به چشم آمد و شاهد مصنوعات تصویری و یا باگ‌های رنگی خاصی در نتایج نهایی نبودیم.

البته ارزیابی و مقایسه این روش جدید در برابر حسگرهای RGGB چندان آسان نیست؛ اما به هر حال این راهکار جالب و نوآورانه‌ای بود که توسط هواوی به کار گرفته شد که در تصاویر ثبت شده توسط دوربین این گوشی هوشمند شاهد عملکرد بهتر در شرایط نوری نامطلوب و همچنین کیفیت تصویر بالاتر هستیم.

منبع gsmarena

یه نظری بده!

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

از دیدگاه شما سپاسگزاریم