پیشرفت در دوربین گوشی های موبایل در سال های اخیر بسیار چشمگیر بوده است و هر روز شاهد یک فناوری جدید در این عرصه هستیم. اما یکی از فناوری هایی که در این زمینه روز به روز در حال رشد است، سیستم های تثبیت کننده تصویر و یا لرزشگیر تصویر EIS و OIS هستند. اگرچه شاید در نگاه اول، هر دو این موارد با یک هدف طراحی و تولید شده باشند، اما باید در نظر داشت که : تثبیت کننده تصویر EIS و OIS تفاوت های ساختاری و بنیادینی با یکدیگر دارند و از همین رو نتیایج متفاوتی را در اختیار کاربران قرار می دهند. به همین دلیل در این مقاله به بررسی اجمالی تاریخچه و نحوه عملکرد هر یک از دو سیستم لرزشگیر تصویر EIS و OIS می پردازیم و در ادامه مزیت های این سیستم ها را بیان میکنیم.
تاریخچه و مفهوم اولیه لرزشگیر تصویر EIS و OIS
سیستم لرزشگیر OIS به معنای Optical Image stabilizer به فناوری ای اشاره میکند که در آن سیستمی در لنز یا اپتیک دوربین برای کاهش لرزش تصویر و ثبات آن طراحی شده است. این فناوری در بدن ما و در سیستم بینایی ما نیز بکار رفته است که در آن گوشی های داخلی یا مایع گوشی نقش ژیروسکوپ را بازی میکنند تا لرزشها و حرکات سیستم عدسی یا اپتیک چشم را پیش بینی کنند و ثبات ببخشند. این فناوری برای اولین بار توسط شرکت نام آشنای ژاپنی پاناسونیک و دکتر میتسواکی اوشیما (Dr. Mitsuaki Oshima) در یک دوربین به کار رفت.
در مقابل EIS، مخفف عبارت Electronic Image Stabilizer، بیشتر بر روی تثبیت تصویر در سنسور دیجیتال دریافت کننده نور متمرکز است و از الگوریتم های نرم افزاری برای گرفتن لرزش تصویر استفاده میکند. این روش از سرعت بالاتر نسبت به سیستم OIS برخوردار است. اما کدام یک از این دو سیستم لرزشگیر تصویر EIS و OIS، برای ثبت تصویر بهتر است؟
OIS چطور کار می کند؟
برای درک بهتر تفاوت بین لرزشگیر تصویر EIS و OIS، پیش از هر کاری به توضیح جداگانه نحوه عملکرد هر یک از این فناوری ها بپردازیم. در گوشی ها لرزشگیر OIS، با استفاده از فنرها و الکترو مگنت های موجود در ماژول دوربین کار می کند. از طریق این تجهیزات، گوشی، فرکانس و دامنه لرزش را تشخیص می دهد و از الکترو مگنت ها برای جا به جایی فیزیکی لنز و تثبیت عکس استفاده میکند. با استفاده از این تجهیزات لنز دوربین در جهت عکس لرزش حرکت میکند تا تصویر دوباتره در مرکز سنسور قرار بگیرد و ثبات پیدا کند. تمامی این فرایند ها قبل از برخورد نور تشکیل دهنده تصویر به سنسور تصویر اتفاق می افتد که به معنی عدم کاهش کیفیت تصویر در اثر بزرگنمایی یا زوم تصویر است.
سیستم OIS با استفاده از سنسورهای ژیروسکوپ جهت و سرعت لرزش را تشخیص می دهد و اطلاعات مربوط به آن را یک Microcenter ارسال می کند تا حرکت لرزش را با حرکت در جهت مخالف خنثی کند. به زبانی ساده تر، سیستم QIS، سنسور تصویر را در پاسخ به لرزش های ایجاد شده، به صورت فیزیکی حرکت می دهد. البته این فرایند بسیار زمان بر است و در زمان فیلمبرداری با دوربین گوشی موجب بهم ریختگی در پرسپکتیو شده و اثری معروف به jello effect یا اثر ژله ای را در پرسپکتیو ایجاد می کند.
بیشتر بخوانید: شارژ اولیه باتری دوربین عکاسی
EIS چطور کار می کند؟
درک تفاوت لرزشگیر تصویر EIS و OIS با توضیح نحوه عملکرد EIS ساده تر خواهد بود زیرا EIS به شکل متفاوتی عمل میکند. علی رغم اینکه در این روش، همانند روش قبلی اطلاعات مرتبط با نحوه، جهت و سرعت لرزشگیر از سنسورهای ژیروسکوپ دریافت می شود، اما تنظیمات برای ثبت تصویر در زمان برخورد نور تصویر به سنسور تصویر اعمال می شود. برای این کار تصویر بزرگنمایی می شود تا زمانی که از سنسور تصویر بزرگتر شود. سپس با بررسی حرکت تصویر، تصویر در سنسور در جهت مخالف حرکت می کند تا محتوای اصلی در مرکز تصویر ثابت شود.
این روش از سرعت بیشتری برخوردار است، اما به دلیل بزرگنمایی کیفیت تصویر دچار افت می شود. روش دیگر در EIS، استفاده از سنسور تصویری است که تصویر دریافتی از لنز تنها 90 درصد آن را پوشش می دهد. از 10 درصد فضای باقیمانده سنسور برای جا به جایی تصویر و نگه داشتن آن در مرکز سنسور استفاده می شود. در این روش CROPPING یا برش تصویر رخ نمی دهد، اما به دلیل بزرگنمایی تصویر در نهایت کیفیت دچار افت می شود.
تفاوت های تثبیت کننده تصویر EIS و OIS
در مقایسه سیستم های لرزشگیر تصویر EIS و OIS، به چند مزیت سیستم EIS پی می بریم. اول اینکه در این سیستم، فرایند ثبت هر فریم از تصویر به علت تنظیمات فیزیکی لنز کند نمی شود و در نتیجه ویدئو از نرمی حرکت بیشتری برخوردار است. زیرا در این روش تنها تصویر در سنسور جا به جا می شود. علاوه بر این سیستم EIS، قابلیت پیش بینی حرکت دوربین در فریم های بعدی را دارد که باعث افزایش بسیار زیاد کیفیت تصویر فیلم می شود.
به این معنی که در زمان حرکت در فیلمبرداری، دوربین جهت حرکت را تشخیص می دهد و اگر تشخیص دهد که شما در جهتی مشخص و ادامه دار در حرکت هستید (برای مثال در زمان فیلمبرداری از یک محصول به صورت عرضی)، حرکات لعدی و لرزش های مرتبط با آن را پیش بینی می کند و برای جا به جایی تصویر متناسب با این حرکات برنامه ریزی می کند.
این فناوری کمک می کند تا تصویر فیلمبرداری شده، بسیار نرم تر به نظر برسد. عملکرد EIS در فیلمبرداری تا به حدی بهینه است که تیم شرکت گوگل در زمان طراحی و ساخت اولین نسخه از گوشی Pixel، برای انتخاب بین EIS و OIS، به همین دلایل فناوری EIS را انتخاب کردند. ایزاک زینال ذز (Isaac Reynolds)، سرپرست تیم طراحی دوربین گوشی های گوگل این چنین بیان می کند:
“لرزشگیر تصویر EIS و OIS، اهداف متفاوتی دارند، بنابراین نمی توان برای انتخاب گزینه بهتر یا بدتر، آنها را با هم مقایسه کرد. OIS، به لحاظ فنی، تصویربرداری در نور کم را با کاهش لرزش دست در هر فریم، بهینه تر می کند و EIS ویدئوهای لرزان را با استفاده از حفظ ثبات در قاب بندی در فریم های متعدد فیلمبرداری، کیفیت فیلم را بالا می برد. در اصل OIS برای عکسبرداری و EIS برای فیلمبرداری مناسب است. “
علی رغم موفقیت چشمگیر گوگل در نسخه اول دوربین گوشی پیکسل، که به لطف الگوریتم های فوق العاده این شرکت محقق شد، این شرکت در پیکسل 2 فناوری QIS را نیز به آن اضافه کرد. البته این نکته بیانگر یکی دیگر از مزیت های EIS است. یعنی امکان ارتقا عملکرد با استفاده از آپدیت های نرم افزاری. زیرا نقش تعیین کننده حرکت تصویر در سنسور به عهده الگوریتم های نرم افزاری است و شرکت های تولید کننده با افزایش اطلاعات و تجربیات خود می توانند این الگوریتم ها را بهبود ببخشند.
