موشکافی سنسورهای ISOCELL سامسونگ

کمپانی سامسونگ در شهر شانگهای از سنسورهای جدید خود با نام «ISOCELL» رونمایی کرد. به‌احتمال بسیار زیاد، در گوشی‌های آینده سری گلکسی و شاید نوت، شاهد به‌کارگیری این سنسورها باشیم. سنسورهای جدید ISOCELL شامل چهار بخش روشن، سریع، نازک و دوگانه می‌شوند و احتمالا در گلکسی نوت ۸، مورد آخری، یعنی دوربین دوگانه، مورداستفاده قرار خواهد گرفت. امروز در جی اس ام می‌خواهیم به سنسورهای ISOCELL نگاه نزدیک‌تری داشته باشیم و با جزئیات کار آن آشنا شویم.

ISOCELL نام تجاری سنسورهای تصویری CMOS کمپانی سامسونگ است که در مقایسه با سنسورهای دیگر کمپانی‌ها، بر اساس یک طراحی نامتعارف ساخته‌شده‌اند. این سنسورها که با استفاده از فناوری نورپردازی پیکسلی ۳D-Backside، (F-DTI) و دریچه انتقال عمودی (VTG) ساخته‌شده‌اند می‌توانند میزان جذب نور توسط سنسور دوربین را به میزان قابل‌توجهی بهبود دهند. هرچند که چند هفته بیشتر از معرفی سنسورهای ISOCELL نمی‌گذرد، اما سنگ بنای استفاده از چنین سنسورهایی از سال ۲۰۱۳ و در گلکسی اس ۵ گذاشته شده بود.

به طور خلاصه، این فناوری می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی برای حل مشکل تداخل در دوربین‌های با پیکسل کوچک در نظر گرفته شود. در گوشی‌های هوشمند، پیکسل‌های دوربین بسیار کوچک هستند و به صورتی فشرده در کنار یکدیگر جای گرفته‌اند. این نوع آرایش باعث می‌شود که بخشی از نور دریافتی، بین سلول‌های RGB نشت پیدا کند و باعث ایجاد نویزی در دوربین با نام «crosstalk» می‌شود.

اما سامسونگ، علی‌رغم سایز فشرده سنسور، با ایزوله کردن بهتر این سلول‌های فتودیودی می‌تواند حساسیت پیکسل‌های دوربین را افزایش داده و درنتیجه جذب نور را بهبود دهد. همچنین مقدار نویز نیز به میزان قابل‌توجهی کاهش خواهد یافت.

نگاهی نزدیک‌تر به سنسورهای جدید

همان‌طور که گفتم، کمپانی سامسونگ فناوری ISOCELL خود را در چهار دسته‌بندی مختلف بهینه‌سازی کرده است و هرکدام از آن‌ها برای بازارهای هدف خاصی طراحی‌شده‌اند. در ادامه، این چهار بهینه‌سازی سنسورهای ISOCELL را بررسی خواهیم کرد.

در سال‌های اخیر شاهد آن بوده‌ایم که بسیاری از شرکت‌ها به استفاده از دوربین‌های دوگانه روی آورده‌اند و به نظر می‌رسد کمپانی سامسونگ نیز قصد داشته باشد که به این کارزار بپیوندد. در ISOCELL دوگانه، سامسونگ سعی کرده است تا یک سنسور تک‌رنگ و RGB را در کنار هم قرار دهد. هوآوی پیش‌ازاین توانسته بود که چنین رویکردی را با موفقیت در دوربین‌های خود عملی کند. کمپانی کوالکام نیز فناوری مشابهی با نام «Clear Sight» را عرضه کرده است.

در ISOCELL دوگانه، سعی می‌شود که از ترکیب سنسورهای تک‌رنگ با بازده دینامیکی بالا و سنسورهای RGB، درنهایت تصاویر HDR بهتری به دست آید. بسیاری از گوشی‌های هوشمند امروزه با مشکل نویز در شرایط نوردهی کم دوربین دست‌وپنجه نرم می‌کنند، اما استفاده از چنین فناوری می‌تواند تا حد بسیار زیادی در حل این مشکل موثر باشد.

سامسونگ سعی دارد تا از دو سنسور ۱۳ مگاپیکسلی تک‌رنگ و RGB در کنار فناوری فوکوس خودکار در دوربین‌های دوگانه خود استفاده کند. ابعاد پیکسل‌ها ۱٫۱۲ میکرون است که از پیکسل‌های ۱٫۴ میکرونی گلکسی اس ۸ کوچک‌تر هستند. این اعداد و ارقام نشان می‌دهند که سامسونگ به دلیل دو برابر کردن تعداد سنسور و پیکسل‌های دوربین، ناگزیر شده تا اندازه آن‌ها را کاهش دهد.

بر اساس جزئیات منتشرشده، دیافراگم این دو دوربین ۱۳ مگاپیکسی، f/2.0 خواهد بود که از میزان دیافراگم اس ۸ با f/1.7 نیز کمتر است. به گفته سامسونگ، این دوربین‌ها می‌توانند از ترکیب‌های مختلفی پشتیبانی کنند و مشخصات آن‌ها نیز ممکن است متنوع باشد.

اگرچه روی کاغذ ممکن است جذب نور این سنسورها در مقایسه با قبل، ضعیف‌تر باشد، اما باید بدانیم که سنسور مونوکروم (تک‌رنگ)، نویز crosstalk کمتری دارد که می‌تواند حساسیت آن به نور و تاریکی را به میزان قابل‌توجهی بهبود دهد. ترکیب این داده‌ها با داده‌های رنگی سنسور RGB، قاعدتا باید به میزان نویز کمتر و محدوده دینامیکی بیشتر منتج شود.

با توجه به اینکه سنسورهای مورداستفاده در ISOCELL دوگانه از یک رزلویشن مشابه بهره می‌برند و از لنزهای تله‌فوتو نیز خبری نیست، بنابراین بعید به نظر می‌رسد که شاهد به‌کارگیری زوم اپتیکال در این دوربین‌ها باشیم و دلیل آن نیز این است که فاصله کانونی دوربین تغییری نکرده است. کمپانی‌هایی مانند هوآوی و وان‌پلاس با استفاده از ترفند کراپ کردن رزلویشن و یا تغییر فاصله کانونی، نوعی زوم اپتیکال را ایجاد می‌کنند.

کمپانی سامسونگ ادعا می‌کند که ISOCELL روشن می‌تواند تصاویری شفاف، با وضوح‌بالا و کاهش نویز را در محیط‌های کم‌نور ثبت کند. البته این‌ها فقط ادعاهایی بیش نیستند و به‌عنوان برخی از قابلیت‌های کلیدی سنسورهای ISOCELL نیز محسوب می‌شوند.

هرچند که سامسونگ تاکنون جزئیات دسته‌بندی روشن (Bright) را منتشر نکرده است، اما می‌توان حدس زد که در این سنسورها برای جذب نور بیشتر، از پیکسل‌های بزرگ‌تر استفاده می‌شود. اندازه پیکسلی ۱٫۴ میکرونی هم‌اکنون بسیار محبوب است و از پیکسل‌های ۱٫۱۲ میکرونی که در سنسورهای سونی استفاده می‌شود نیز بزرگ‌تر است. البته هنوز مشخص نیست که سامسونگ نیز می‌خواهد به تبعیت از HTC One M8 از پیکسل‌های ۲ میکرونی استفاده کند یا خیر. البته خود اچ تی سی نیز در Ultrapixel 3 از اندازه پیکسلی ۱٫۴ میکرونی استفاده کرده است.

بن هور، یکی از معاونین بازاریابی سامسونگ، درباره فناوری ISOCELL می‌گوید:

ISOCELL برندی است که ماهیت فناوری پیشرو ما در زمینه پیکسل را نشان می‌دهد. ما انتظار داریم که برند ISOCELL به مصرف‌کنندگان کمک کنند تا در مورد عملکرد و کیفیت کلی دوربین به ‌یقین برسند.

به نظر می‌رسد که سامسونگ قصد دارد با استفاده از واژه سریع (Fast) سرعت دوربین‌های خود را به رخ رقیبان بکشد. در گلکسی اس ۷ شاهد آن بودیم که سامسونگ از فناوری فوکوس خودکار با تشخیص فاز (PDAF) در این محصول استفاده کرده بود و در محصولات رده‌بالای بعدی نیز به استفاده از همین تکنولوژی ادامه داد.

برخلاف فناوری آنالیز کنتراست تصویر قدیمی، PDAF از فاز نورهای برخوردکننده به سنسور در نقاط مختلف برای تعیین فاصله شی استفاده می‌کند؛ اما این فناوری به یک پشتیبانی سخت‌افزاری مجزا در سنسورها نیز نیازمند است. پیش‌ازاین، از پیکسل‌های معدودی در فناوری PDAF استفاده می‌شد، اما فناوری پیکسل دوگانه از تمام پیکسل‌های موجود برای کمک به عملیات فوکوس استفاده می‌کند. نتیجه این می‌شود که عملیات فوکس با سرعت بسیار بیشتری صورت می‌گیرد و حتی فوکوس روی اجسام متحرک نیز امکان‌پذیر است.

البته سامسونگ تنها کمپانی نیست که از چنین فناوری استفاده می‌کند و سنسورهای رده‌بالای سایر کمپانی‌ها نیز از فناوری مشابهی بهره‌مند هستند. از شواهد و قرائن این‌طور برداشت می‌شود که سنسورهای سری Fast به این فناوری پیشرفته مجهز هستند؛ اما در سری Bright ترجیح داده شده است تا از نمونه‌های سنتی فناوری PDAF استفاده شود تا قیمت نهایی کاهش یابد.

سنسورهای سری Slim از فرمول رایج ISOCELL پیروی نمی‌کنند و با تکیه‌بر طراحی بهینه‌سازی شده خود می‌توانند ابعاد ماژول دوربین و ضخامت آن را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهند. کمپانی سامسونگ به‌وضوح دریافته است که کاربران از برجستگی دوربین رضایت ندارند؛ اما اگر می‌خواهید دوربین باکیفیت‌تری را در دسترس داشته باشید، چاره‌ای جزو تحمل کردن دوربین‌های بیرون زده از بدنه ندارید.

سامسونگ با استفاده از فناوری ایزوله‌سازی فتودیودها توانسته است اندازه پیکسل‌ها را تا ۰٫۹ یا ۱٫۰ میکرون کاهش دهد. این فناوری احتمالا نسخه بروز شده فناوری BRITECELL است که در سال ۲۰۱۵ عرضه شد. تکنولوژی ایسوسل Slim، سامسونگ را قادر خواهد کرد تا بدون کاهش کیفیت تصویر، رزلویشن بیشتری را در قالب سنسورهایی کوچک‌تر ارائه کند. البته نمی‌توان همان کیفیت سنسورهای Bright و Fast را انتظار داشت.

ISOCELL را نمی‌توان یک فناوری جدید برای سامسونگ دانست و بیشتر به نظر می‌رسد که سامسونگ با معرفی برند ISOCELL سعی دارد تا تمامی فناوری‌های دوربین را زیر یک پرچم واحد جمع کند. البته حرکت‌هایی ازاین‌دست قطعا به نفع مصرف‌کنندگان و خریداران سنسورهای CMOS سامسونگ تمام خواهد شد. اما بااین‌حال برای اولین بار شاهد رونمایی از ماژول‌های دوبین دوگانه مبتنی بر فناوری ISOCELL هستیم که سخت‌افزار محصولات سامسونگ را با ترفندهای نرم‌افزاری ترکیب می‌کند و درنهایت تصاویر بهتری به دست می‌آید. فناوری ISOCELL می‌تواند آینده صنعت عکاسی موبایل را دچار تحول کند.