فوکوس گوشی چیست؟ آشنایی با انواع و عملکرد فوکوس خودکار

هنگام گرفتن عکس با گوشی، مهم است که از وضوح عکس‌ها مطمئن باشیم. برای اینکه این اتفاق بیفتد، تصاویر باید قبل از گرفتن عکس فوکوس (Focus) شوند؛ به عبارت ساده‌تر، لنزهای دوربین گوشی روی سوژه تمرکز کنند تا سوژه با حداکثر کیفیت ممکن در عکس ثبت شود (فوکوس به معنی تمرکز است). اخیراً تعدادی از تولیدکنندگان موبایل سعی کرده‌اند روش فوکوس خودکار (AF) را در گوشی‌های هوشمند بهبود بخشند گه سبب شده تحویل در عکاسی با دوربین اتفاق بیافتد. در این مقاله از محله لیپک تمام آنچه را که باید در مورد فوکوس گوشی نظیر نحوه عملکرد، انواع فوکوس، فوکوس خودکار و … بدانید برای شما گردآوری کردیم تا بهترین تجربه عکاسی با دوربین را داشته باشید.

فوکوس در عکاسی چیست؟

در عکاسی، فوکوس واضح‌ترین ناحیه تصویر است؛ ناحیه‌ای که لنز برای برجسته کردن یک شی، یک شخص یا یک موقعیت عمل می‌کند. فوکوس در کنار ISO دوربین، دیافراگم و سرعت شاتر یکی از ارکان عکاسی محسوب می‌شود. انواع فوکوس عمدتاً به دو دسته کلی فوکوس خودکار و فوکوس دستی تقسیم می‌شوند (حالت فوکوس ثابت منسوخ شده است). در حالت خودکار، دوربین فوکوس را در پاسخ به نور ورودی تنظیم می‌کند تا سوژه در واضح‌ترین حالت در عکس ظاهر شود. در حالت دستی، عکاس باید فوکوس لنز را به‌طور دستی تنظیم کند تا روی قسمت مورد نظر از تصویر فوکوس شود.

نحوه عملکرد فوکوس دوربین

قبل از اینکه فوکوس خودکار وجود داشته باشد، فوکوس در عکاسی استفاده می‌شد. دوربین همچون یک جعبه نورگیر برای قرار دادن سطح حساس به نور (فیلم یا سنسور دیجیتال) در معرض نور استفاده می‌شود. به منظور فوکوس نور بر روی سطح، اکثر دوربین‌ها (و حتی چشمان انسان) از یک لنز برای هدایت نور استفاده می‌کنند.

در حال حاضر انواع زیادی دوربین‌های عکاسی وجود دارد که برای فوکوس نور، به لنزها متکی نیستند. دوربین سوراخ‌سوزنی (Pinhole camera) جعبه‌ای است با یک سوراخ کوچک در یک طرف و یک سطح حساس به نور در طرف دیگر؛ که نور از دهانه‌ی کوچک عبور می‌کند و به دیواره ی پشتی جعبه تابیده می‌شود. دانشمندان و مهندسان در تلاش هستند تا دوربین‌های بدون لنز بسازند که هرگز از فوکوس خارج نمی‌شوند و از ویژگی‌های ناخوشایندی که به نور هنگام عبور از لنزهای شیشه‌ای یا پلاستیکی داده می‌شود، اجتناب می‌کنند. اما در حال حاضر، تقریباً همه ما از دوربین‌هایی استفاده می‌کنیم که نور را از طریق یک لنز متمرکز می‌کنند. به همین دلیل در ادامه، نحوه عملکرد فوکوس دوربین گوشی و عکاسی را با هم مرور خواهیم کرد. اگر به‌دنبال خرید موبایل با قیمت مناسب از فروشگاه معتبر هستید، حتما کلیک کنید.

لنز دستگاهی نوری است که از یک ماده منحنی تشکیل شده است که به نور اجازه عبور از آن را می‌دهد. بسته به طراحی، یک لنز دوربین، از یک یا چند عنصر تشکیل شده که نور را واگرا و همگرا می‌کنند تا آن را روی سطح حساس به نور متمرکز کرده و نور بازتاب شده از صحنه را دوباره جمع کنند. پس از عبور نور از اپتیک، یک تصویر ایجاد خواهد شد.

لنز نه تنها نور را خم می‌کند، بلکه سرعت آن را نیز کاهش می‌دهد. سرعت نور با عبور از مواد نیمه‌شفاف تغییر می‌کند. بنابراین، نور هنگام ورود و خروج از عدسی (بسته به طراحی عدسی) خم و کند می‌شود. وظیفه لنز دوربین این است که نور را به فیلم یا سنسور هدایت کند (علت خم کردن نور، کاهش اندازه تصویر برای انتقال آن به سنسور دوربین می‌باشد).

همچون سوزاندن کاغذ با ذره‌بین که در آن بین همگرایی نور و فاصله از جسمی که می‌خواهید نور را به آن بتابانید، ارتباط مستقیمی وجود دارد، وقتی سعی می‌کنید نور خورشید را روی یک نقطه کوچک متمرکز کنید تا با یک عدسی، شعله روشن شود، نور را از یک منبع نور متمرکز می‌کنید. دوربین و همچنین چشم شما، نور را نه تنها از بسیاری از منابع نوری بالقوه، بلکه تعداد نامحدودی از پرتوهای نوری که از اجسام در صحنه منعکس می‌شوند، متمرکز می‌کند. نزدیک‌تر یا دورتر کردن لنز از سنسور، نحوه عملکرد دوربین و لنز برای هدایت نور برای بازسازی تصویر واضح می‌باشد.

اگر ویژگی قابل تنظیم فوکوس در دوربین و لنز وجود نداشت، جهت عکاسی باید از لحاظ فیزیکی نزدیک‌تر یا دورتر از جسم حرکت کنید (درست مثل ذره‌بین و کاغذ و خورشید) تا عکسی واضح ثبت شود.

فوکوس گوشی چیست؟

با توجه به قابلیت‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری گوشی‌های هوشمند، قابلیت فوکوس در گوشی با نام فوکوس خودکار (Auto-Focus) شناخته می‌شود. فوکوس خودکار یکی از ویژگی‌های دوربین‌های دیجیتال است که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به درستی و به‌طور خودکار روی یک سوژه فوکوس کنند. فوکوس خودکار کیفیت عکس را نسبت به دوربین‌های فوکوس ثابت افزایش می‌دهد و امکان عکس‌های نزدیک (یا حتی عکس‌های ماکرو نزدیک‌تر) را فراهم می‌کند.

اکثر دوربین گوشی‌های هوشمند از فوکوس خودکار غیر فعال (Passive AF) با تشخیص کنتراست (Contrast Detection) استفاده می‌کنند. این بدان معناست که دوربین برای فوکوس نیاز به کنتراست دارد و در فوکوس روی دیوار خالی یا در شرایط نور کم مشکل خواهد داشت. برخی از تلفن‌ها می‌توانند از LED دوربین خود به عنوان چراغ کمکی فوکوس برای مقابله با مورد دوم استفاده کنند.

فوکوس خودکار چیست؟

در روزهای اولیه فناوری گوشی‌های دوربین‌دار، اکثر آنها دارای لنز با فوکوس ثابت (FF: Fixed-Focus) بودند. به دلیل لنز فوکوس ثابت، گرفتن تصاویر کاملاً واضح غیر ممکن بود؛ این یعنی بسیاری از جزئیات از بین می‌رفت. امروزه اکثر گوشی‌های هوشمند دارای فوکوس قابل تنظیم بر روی دوربین پشتی هستند. لنز می‌تواند به جلو و عقب حرکت کند تا فاصله بین لنز و سنسور تغییر کند. استفاده همراه با فناوری فوکوس خودکار، به این معنی است که می‌توانید تصاویر واضح‌تری بدون تار شدن سنسور و از دست دادن جزئیات ثبت کنید (در این زمینه مقاله علت تار شدن دوربین گوشی را بخوانید).

فناوری فوکوس خودکار دوربین قابلیتی است که به دوربین‌های دیجیتال و تلفن‌های هوشمند اجازه می‌دهد تا به‌طور خودکار وضوح تصویر را بیشتر کنند. در اکثر تلفن‌های هوشمند فناوری فوکوس خودکار را می‌توان با دکمه‌ای که بر روی دوربین گوشی یا لنز خاموش یا روشن کرد.

نحوه عملکرد فوکوس خودکار دوربین گوشی

هنگام عکس گرفتن از یک شی، دوربین گوشی نوری را که از سمت سوژه می‌آید می‌گیرد (از یک لنز محدب در دوربین برای فوکوس نور ورودی بر روی یک سنسور CMOS استفاده شده است). سپس حسگر، نور را دیجیتالی کرده، به یک عکس JPEG تبدیل می‌کند و در نهایت در گوشی هوشمند شما ذخیره می‌شود. در هر دوربین دیجیتال، یک لنز و یک سنسور وجود دارد. لنز نور ورودی را روی حسگر دوربین متمرکز می‌کند. سپس حسگر یک عکس دیجیتال از نور ورودی ایجاد می‌کند.

در حال حاضر سه روش مختلف برای انجام فوکوس خودکار در دوربین گوشی وجود دارد:

• فوکوس خودکار با تشخیص کنتراست (Contrast Detection) در اکثر گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شود.
• فوکوس خودکار تشخیص فاز (Phase Detection) در برخی از گوشی‌های پیشرفته‌تر آیفون و سامسونگ استفاده می‌شود.
• فوکوس خودکار لیزری (Laser Autofocus) در LG G3 و LG G4 استفاده شده است.

در حالت ایده‌آل، یک سیستم فوکوس خودکار باید سریع و دقیق باشد و به سرعت، محل قرار دادن لنز را مشخص کند تا تصویری متمرکز و واضح ثبت کند. سیستم فوکوس خودکار ایده‌آل نیز باید با هر محیط و نوری به خوبی کار کند (به عنوان مثال در داخل یا خارج از منزل، شرایط نوری روشن یا تاریک).

انواع فوکوس خودکار در گوشی

امروزه، اکثر گوشی‌های هوشمند دارای فناوری فوکوس خودکار بر روی دوربین پشت هستند. لنز را می‌توانید به عقب و جلو حرکت دهید تا فاصله بین لنز و سنسور تغییر کند‌ و به فاصله ایده‌آل خود برسید. وقتی کاربر از فناوری فوکوس خودکار بهره می‌گیرد به این معنی است که می‌تواند تصاویر واضح و بی‌نقصی را بدون تار شدن سنسور گوشی و از دسترفتن جزئیات منظره ثبت کند. در ادامه، با سه نوع فوکوس خودکار آشنا می‌شویم.

فوکوس خودکار تشخیص کنتراست

امروزه اکثر گوشی‌های هوشمند از روش تشخیص کنتراست در فناوری فوکوس خودکار استفاده می‌کنند. تشخیص کنتراست یک سیستم فوکوس خودکار مبتنی بر آزمون و خطا است. لنز دوربین تلفن شما به جلو و عقب حرکت می‌کند تا زمانی که در فوکوس، یک موقعیت عالی برای جسم پیدا شود.

فوکوس تشخیص کنتراست به شرایط نوری حساس است؛ پس در یک مکان با نور زیاد، تصاویر شما بی‌نظیر می‌شوند. در محیط‌های دارای نور کم و سوژه‌های متحرک، فوکوس خودکار تشخیص کنتراست کارایی چندانی ندارد اما در شرایط مناسب (نور کافی و سوژه ثابت) تصاویری خلق می‌کند که دارای شفافیت و وضوح بالایی هستند. هنگام‌ ثبت تصاویر تمامی پیکسل‌ها با یکدیگر مقایسه می‌شوند تا لنز در بهترین و مناسب‌ترین موقعیت خود از نظر کنتراست قرار بگیرد.

هنگام استفاده از فوکوس تشخیص کنتراست به هیچ سخت‌افزار با نرم‌افزاری نیاز ندارید؛ این ویژگی، آن را به یک سیستم نسبتاً ارزان و راحت برای گرفتن عکس‌های با کیفیت تبدیل می‌کند. با وجود اینکه این شیوه فوکوس اتوماتیک برای پیدا کردن نقطه کانونی نسبت به بقیه روش‌ها کندتر عمل می‌کند، در شرایط کم‌نور و سوژه‌های متحرک عملکرد خوبی ندارد، اما در کل، یکی از بهترین و ساده‌ترین روش‌های استفاده از فوکوس در گوشی محسوب می‌شود که در شرایط مناسب، تصاویری بسیار شفاف را ثبت می‌کند.

فوکوس خودکار تشخیص فاز

فوکوس خودکار تشخیص فاز (PDAF) روشی جدیدتر و پیشرفته‌تر برای فوکوس کردن تصویر است. این تکنیک بیشتر در دوربین‌های DSLR دیده می‌شود تا گوشی‌های هوشمند و دوربین‌های کامپکت. اخیراً این فناوری در گوشی‌های هوشمند رده‌بالای اپل و سامسونگ ظاهر شده و سایر برندها هم مثل شیائومی در برخی گوشی‌های خود نظیر Xiaomi 13 Pro از آن استفاده کرده‌اند. در آیفون، این فناوری با نام Focus Pixels شناخته می‌شود.

با فوکوس خودکار تشخیص فاز، دوربین نور را هنگام عبور از لنز تجزیه و تحلیل و نور را از دو دیافراگم در طرف مقابل لنز مقایسه می‌کند. اگر تصویر به درستی فوکوس شود، دو پرتو نور یک نمایه شدت همپوشانی ایجاد می‌کنند. اگر تصویر فوکوس نشده باشد، سیستم می‌تواند دقیقاً تعیین کند که فوکوس چقدر باید تنظیم شود. سپس می‌تواند تصویر را بدون عقب و جلوی طولانی که در روش تشخیص کنتراست مشاهده می‌شود، در کسری‌ای ثانیه فوکوس کند.

با فوکوس خودکار تشخیص فاز، می‌توانید ببینید چه زمانی تصویر در فوکوس است. مهمتر از آن، زمانی که تصویر خارج از فوکوس باشد، مقایسه نمایه‌های شدت نور به شما می‌گوید که فوکوس چقدر باید تنظیم شود.

از جمله مزایای فوکوس خودکار تشخیص فاز می‌توان به سرعت و دقت بالا (چیزی حدود 0.3 ثانیه و 3 برابر سریع‌تر از تشخیص کنتراست) اشاره کرد که سبب می‌شود در صحنه‌های متحرک، احتمال کمتری برای از دست دادن سوژه متحرک وجود دارد. همچنین با فوکوس خودکار تشخیص فاز، امکان فوکوس خودکار مداوم وجود خواهد داشت. یک جسم متحرک را می‌توان همیشه واضح و در فوکوس نگه داشت (به ویژه هنگام ضبط ویدیو مهم است). اما معایب آن در شرایط نور کم و ضعیف مشخص می‌شود. مانند تشخیص کنتراست، فوکوس خودکار تشخیص فاز نیز در تجزیه و تحلیل نور وارد شده به لنز عمل می‌کند. در شرایط کم‌نور، گاهی اوقات تجزیه و تحلیل تصویر دشوار خواهد بود.

فوکوس خودکار لیزری

در حالی که اپل و سامسونگ تلاش‌های خود را روی فوکوس خودکار متمرکز کرده‌اند، ال‌جی با فوکوس خودکار لیزری در گوشی‌های LG G3 و LG G4 رویکرد کاملاً متفاوتی را در پیش گرفته است.

با فوکوس خودکار تشخیص کنتراست و تشخیص فاز، نور وارد شده به دوربین تجزیه و تحلیل می‌شود. در مجموع، این دو روش به عنوان فوکوس خودکار غیر فعال (Passive AF) شناخته می‌شوند. در مقابل، فوکوس خودکار لیزری یک سیستم بسیار متفاوت است و به عنوان فوکوس خودکار فعال (Active AF) شناخته می‌شود زیرا به نور ورودی متکی نیست. در عوض، تلفن پرتوی نور مادون قرمز خود را به سمت جسم ساطع کرده، زمان بازتاب نور را محاسبه می‌کند و سپس فاصله تا جسم را با فرمولی مشخص اما ساده محاسبه خواهد کرد.

طبق گفته ال‌جی، کل این فرآیند تنها 0.276 ثانیه طول می‌کشد که باعث می‌شود که این روش، بسیار سریع‌تر از فوکوس خودکار تشخیص کنتراست و تشخیص فاز عمل کند. این روش در شرایط کم‌نور به خوبی انجام وظیفه می‌کند (چون به نور جسم متکی نیست)، در عوض پرتو نور خود را ساطع می‌کند که از آن می‌توان فاصله تا جسم را تعیین کرد. به همین دلیل این روش در هر شرایط نوری کار خواهد کرد (به‌ویژه برای عکاسی در نور کم).

مشکل اصلی فوکوس خودکار لیرزی در عملکرد آن تا یک فاصله معین است. به عبارت دیگر اگر جسم خیلی دور باشد، بعید است که سنسور گوشی بازتابی دریافت کند. به گفته ال‌جی، فوکوس خودکار لیزری زمانی بهترین عملکرد را دارد که جسم در فاصله 0.6 متری قرار داشته باشد اما محدوده کلی اثربخشی، حدود 5 متر است (فراتر از این، تلفن به تشخیص کنتراست بازمی‌گردد). همچنین گاهی ممکن است بازتاب‌ها اشتباه تشخیص داده شود. به عنوان مثال، اگر بخواهید از طریق پنجره عکس بگیرید، پرتو لیزر می‌تواند توسط پنجره منعکس شود که اندازه‌گیری نادرست از فاصله را نشان خواهد داشد (تصویر به جای جسم روی پنجره متمرکز می‌شود).

در حال حاضر فناوری فوکوس خودکار لیرزی گران است و به سخت‌افزار اضافی نیاز دارد. این فناوری فقط در گوشی‌های هوشمند رده‌بالای ال‌جی در دسترس است.

نقاط فوکوس خودکار (Autofocus Points)

دوربین‌های DSLR مدرن دارای چندین نقطه فوکوس هستند که معمولاً می‌توانید از طریق منظره‌یاب یا روی صفحه LCD دوربین، آن‌ها را مشاهده کنید. نقاط فوکوس خودکار همان چیزی است که دوربین برای فوکوس روی یک سوژه استفاده می‌کند. هنگام عکاسی با دوربین، برخی از نقاط فوکوس خودکار (اغلب به رنگ قرمز یا سبز) روی صفحه‌نمایش روشن می‌شوند. هنگامی که دوربین روی انتخاب فوکوس AF باقی می‌ماند، متوجه می‌شوید که دوربین در کجا فوکوس می‌کند و نقاط فوکوس خودکار روشن می‌شوند و می‌توانید به صورت دستی هم نقطه اصلی فوکوس را انتخاب کنید.

فرض کنید می‌خواهید از پروانه‌ای روی برگ با پس‌زمینه‌ای با کنتراست بالا عکس بگیرید. دوربین ممکن است روی کنتراست متمایزتر در پشت پروانه فوکوس کرده، سوژه اصلی را تار کند و پس‌زمینه را در فوکوس نگه دارد. در چنین شرایطی، بهتر است از انتخاب دستی AF استفاده کنید.

انتخاب دستی AF اغلب به شما امکان می‌دهد تنها یک نقطه فوکوس خودکار را انتخاب کنید، که به شما یک منطقه دقیق برای فوکوس ارائه می‌دهد. شما باید بتوانید نوع دقیق سیستم نقطه فوکوس خودکار مد نظرتان را طریق منوهای دوربین انتخاب نمایید.

برخی از دوربین‌های مدرن مانند Canon EOS 7D، دارای سیستم‌های فوکوس خودکار هوشمند هستند که به شما امکان می‌دهد نقاط تکی را انتخاب کنید و یا گروه یا بخشی از عکس را که می‌توانید روی آن فوکوس شود، انتخاب کنید.

جمع‌بندی فوکوس در گوشی

هنگام عکاسی با گوشی هوشمند، مهم است که تصویر در فوکوس باشد. این امر به شما امکان می‌دهد تا تمام جزئیات را ثبت کنید.

در حال حاضر، اکثر گوشی‌های هوشمند از تکنیکی به نام تشخیص کنتراست برای فوکوس کردن تصاویر خود استفاده می‌کنند. این روش در حالی که معمولاً نتایج نسبتاً خوبی می‌دهد، نسبتاً کند است و در شرایط کم‌نور کار نمی‌کند. همچنین هنگام ضبط ویدیو نیز نامناسب است؛ چراکه گوشی قادر به ردیابی یک شی متحرک نیست.

در چند سال گذشته، تعدادی از تکنیک‌های جایگزین برای فوکوس خودکار بهتر در گوشی‌های هوشمند پیشرفته ظاهر شده‌اند. اپل و سامسونگ از فوکوس خودکار تشخیص فاز استفاده می‌کنند در حالی که ال‌جی از فوکوس خودکار لیزری استفاده می‌کند. هر دو روش بسیار سریع‌تر از تشخیص کنتراست هستند، اگرچه هر دو، جنبه‌های منفی خود را نیز دارند.

منابع: bhphotovideo.com | giffgaff.com | samsung.com | lifewire.com