حسگر دوربین (سنسور) | آموزش عکاسی
تجربه نشان داده شناخت ساختمان دوربین و عملکرد آن نه تنها برای عکاسان، بلکه برای تمام افراد علاقمند به تکنولوژی جذاب است. دوربین عکاسی یک پدیده و اختراع دوست داشتنی برای تمام افراد است. اما وقتی صحبت از دوربین‌های حرفه‌ای می‌شود، پای عکاسان به میدان باز می‌شود و شناخت تک تک اجزای دوربین اهمیت پیدا می‌کند. شما به عنوان یک عکاس لازم است تمام جزئیاتی که در ثبت تصویر دخالت دارند را بشناسید. از بدنه ظاهری دوربین عکاسی گرفته تا حسگر دوربین (سنسور) و شاتر و …
در سلسله مقالات آموزشی مجله دیدنگار به مفاهیم مهم و اساسی در مورد عکاسی پرداختیم. امروز قصد داریم به آموزش حسگر دوربین (سنسور) که از اجزای داخلی دوربین است بپردازیم. بد نیست بدانید بهترین آموزشگاه عکاسی تهران در کنار شماست و با گذراندن دوره‌های آموزش عکاسی حرفه‌ای هم می‌توانید اصول عکاسی را به بهترین روش بیاموزید. برای شناخت حسگر دوربین (سنسور) با ما همراه باشید.
حسگر دوربین (سنسور) چیست؟
اگر بخواهیم به صورت کوتاه سنسور یک دوربین را تعریف کنیم باید به همان قطعه‌ای اشاره کنیم که نور را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل کرده، روی آنها تجزیه و تحلیل کرده و عکس را به شما تحویل می‌دهد. می‌توان گفت سنسور یک دوربین مهمترین اجزای تشکیل دهنده آن است.
امروز با پیشرفت تکنولوژی و دوربین‌هایی که در تلفن‌های هوشمند همراه وجود دارد حتی شاهد این هستیم که یک موبایل هوشمند می‌تواند تصویری با کیفیت 4K را نیز ثبت کند. دقیقاً همین تصویر در یک دوربین حرفه‌ای صنعتی که در سینما نیز استفاده می‌شود، ثبت می‌شود و با کیفیت ۴k می‌توان آن را دریافت کرد. قیمتی که یک دوربین حرفه‌ای سینمایی دارد ممکن است تا چند صد میلیون و یا حتی چند میلیارد باشد و سوالی که پیش می‌آید این است که فرق بین دوربین حرفه‌ای سینمایی و یک تلفن همراه که در جیب جا می‌گیرد و همان کیفیت تصویر را دارد چیست؟ آیا این دو با هم برابر هستند؟
قطعاً جواب این سوال خیر است و باید بدانید تفاوتی که بین تصاویر ثبت شده توسط این دو دوربین ایجاد می‌شود، وجود همین حسگر یا سنسوری است که در دوربین قرار دارد و اطلاعات را پردازش می‌کند.
یک حسگر در یک دوربین عکاسی عمق میدان، اندازه فریم ها و مقدار نویز موجود در تصویر را کنترل می‌کند و می‌تواند روی همه اینها تاثیر گذار باشد.
حسگر دوربین (سنسور) کجا قرار گرفته است؟
حسگر دوربین همان قطعه‌ای است که بعد از لنز اصلی قرار گرفته و منظره یا تصویری که شما از طریق نمایشگر دوربین می‌بینید را به یک تصویر دیجیتالی تبدیل می‌کند. در واقع سیگنال‌های نوری که به آن می‌تابد را دریافت می‌کند و به عنوان یک مبدل آنها را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند تا محاسبات و تنظیمات لازم در داخل دوربین بر روی آن انجام شده و یک تصویر ساخته شود.
انواع حسگر دوربین (سنسور)
از زمان اختراع دوربین تا به امروز چند صد نوع مختلف از سنسورها ساخته شده که ما قصد نداریم در این مطلب به معرفی هر کدام بپردازیم. اما به طور کلی می‌توان حسگرهای دوربین را به چهار گروه تقسیم بندی کرد.
گروه اول
شامل دوربین‌های خانگی و دوربین‌های تلفن همراه می‌شود که برای استفاده‌های معمولی ساخته و تولید می‌شوند.
گروه دوم
دوربین‌های dslr هستند که به طور استاندارد برای عکاسی ساخته شده‌اند و امروز سهم زیادی از بازار دوربین‌های عکاسی را به خود اختصاص دادند. البته که با این دوربین‌ها امکان فیلمبرداری با کیفیت نیز وجود دارد.
گروه سوم
این گروه دوربین‌هایی هستند که به عنوان Camcorder آنها را می‌شناسیم و به طور اختصاصی برای فیلمبرداری ساخته شده‌اند.
گروه چهارم
که می‌توان گران قیمت‌ترین حسگرهای دوربین را در آنها یافت، دوربین‌های سینمایی هستند که برای پروژه‌های پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تفاوت انواع حسگرها در چیست؟
تفاوت اصلی در ابعاد حسگر آنها است، کیفیت تصویر آنها فرق می‌کند، سرعت فیلمبرداری فریمی آنها نیز متفاوت است. البته رزولوشنی که هر کدام از این دوربین‌ها ثبت می‌کنند می‌تواند متفاوت باشد و در موضوعی که ما در رابطه آن بحث می‌کنیم خیلی مطرح نیست. ابعاد یک حسگر یا سنسور دوربین در کیفیت و ابعاد تصویر دوربین شما تاثیرگذار است. برای مثال حسگر دوربین‌های تلفن همراه به حسگرهای مینی معروف هستند و کوچک‌ترین نوع حسگری می‌باشد که در یک دستگاه به کار برده شده است.
اما دوربین‌های بزرگ‌تری که به عنوان دی اس ال آر شناخته می‌شوند و از برندهای مختلف کانن، نیکون و سونی تولید می‌شوند، به عنوان فول فریم شناخته می‌شوند و کیفیت حسگر بیشتری دارند. اما چه موضوعی باعث می‌شود تا به جای استفاده از یک گوشی آیفون برای پروژه‌های سینمایی از یک دوربین چند صد میلیونی استفاده کنند؟ اگر رزولوشنی که هر دو این دوربین‌ها در خروجی شان خواهند داشت، برابر است پس چه اهمیتی دارد که با چه دوربینی فیلمبرداری کنیم؟
پردازشگر یا مغز متفکر دوربین و حسگر
بخش عمده‌ای از کار و پردازش یک تصویر بر عهده پردازشگر و سیستم نرم افزاری دوربین شما است. در واقع زمانی که یک دوربین توسط شما در حال فیلمبرداری است، شما در حال ثبت تصاویری به صورت پشت سر هم هستید که در هر ثانیه به عنوان فریم ثبت شده و پشت سر هم قرار می‌گیرند. در واقع ساخت یک ویدئو از همین طریق اتفاق می‌افتد. میلیون‌ها فریم پشت سر هم قرار می‌گیرند که برای مثال یک یا چند دقیقه ویدیو را برای ما قابل مشاهده کنند.
این سرعت تصویربرداری یا ثبت فریم‌ها در هر دوربین متفاوت است. برای مثال یک حسگر در یک ثانیه می‌تواند ۱۵ فریم و حسگر دیگری می‌تواند در هر یک ثانیه ۳۰ یا حتی تعداد بیشتری فریم را ثبت کند. اما بعد از ثبت فریم‌ها دقیقا چه اتفاقی می‌افتد؟
وقتی شما دکمه ضبط ویدیو را فشار می‌دهید حسگر دوربین شما باید در هر ثانیه چندین فریم را ثبت و آنها را به پردازشگر منتقل کند. پردازشگر تمام فریم‌های ثبت شده را به کدها و اطلاعات الکترونیکی تبدیل کرده و پشت سر هم قرار می‌دهد تا یک ویدیو ساخته شود. اما موضوع قابل توجه اینجا است که پردازشگرهای دوربین توانایی پردازش محدودی از تعداد فریم‌ها را دارند.
برای مثال ابعاد سنسور یک دوربین گوشی موبایل در حدود ۴۰ برابر کوچک‌تر از سنسور یک دوربین فیلمبرداری سینمایی است. در نتیجه پردازش و زحمتی که چیپست یا هسته اصلی دوربین در یک گوشی همراه می‌کشد بسیار کمتر از یک دوربین سینمایی است.
اگر دقت کرده باشید در اکثر تلفن‌های هوشمند زمانی که از حالت تصویر روی ویدئو سوئیچ می‌کنید، کادر تصویر شما به صورت اتوماتیک زوم یا بزرگ‌تر می‌شود و فضای کمتری از محیط را پوشش می‌دهد. این موضوع دقیقا مربوط به پردازشگر است. یعنی به همان مقداری که پردازشگر دوربین توانایی تبدیل فریم‌ها به کدهای دیجیتالی را دارد حسگر کار می‌کند و توانایی ثبت و پردازش فریم‌های کاملی از حسگر را نخواهد داشت. تا اینجا کمی متوجه شدیم که دقیقاً چرا یک دوربین فیلمبرداری سینمایی که شاید چند هزار دلار قیمت داشته باشد برای پروژه‌های سینمایی استفاده می‌شود و آن را با یک گوشی تلفن همراه جایگزین نمی‌کنند.
تصاویر سینمایی و حسگر دوربین (سنسور)
اما مورد دیگری که بین حسگرهای معمولی تلفن همراه و یک حسگر دوربین سینمایی تفاوت ایجاد می‌کند، عمق میدان است. امروزه بسیاری از دوربین‌های فیلمبرداری که در موبایل‌ها کار گذاشته شدند حالت فوکوس را در خود دارند. زمانی که از یک فرد یا سوژه خاصی عکس بگیرید محیط دور تار شده و سوژه موردنظر به صورت بولد شده قابل دیدن است. این موضوع از طریق همان چیپست یا هسته هوشمند یک دوربین عکاسی انجام می‌شود.
حالا در نظر بگیرید همین امکان اگر برای حالت فیلمبرداری هم بخواهد پیاده سازی شود، مثلاً روی حالتی که تصویربرداری بر روی ۳۰ فریم می‌باشد، یعنی در هر ثانیه ۳۰ عکس ثبت شده و به صورت پشت سر هم قرار می‌گیرند تا یک ویدیو ساخته شود. در این حالت چیپست و هسته بسیار قدرتمندی برای دوربین فیلمبرداری لازم است تا بتواند به صورت سرعتی و پشت سر هم هر عکس را دریافت کرده محیط اطراف آن را تار کند و تحویل دهد. همینطور به صورت متوالی برای تمام فریم‌ها این کار را انجام دهد. پس دوربینی که حسگر بزرگ‌تری دارد، چیپست قدرتمندی هم نیاز خواهد داشت.
همانطور که امروزه مشاهده می‌کنیم خیلی از دوربین‌های تلفن همراه سعی دارند تا خود را به سیستم پیشرفته دوربین‌های فیلمبرداری سینمایی نزدیک کنند و بتوانند به نوعی تصاویر سینمایی ثبت کنند. در دوربین‌های سینمایی واقعی که حسگرهای بزرگ‌تری نیز دارند نیازی به محو کردن محیط اطراف سوژه نیست و خود دوربین تصویر را سینمایی ضبط می‌کند.
آیا کیفیت تصاویری که در دوربین‌های با حسگرهای قوی‌تر ثبت می‌شود با دوربین‌های تلفن همراه معمولی متفاوت است؟ قطعاً همینطور خواهد بود. حسگرهای قوی‌تر که در دوربین‌های حرفه‌ای به کار رفته‌اند رنگ‌ها و نورهای بیشتری را جذب می‌کنند. در واقع تصاویری که از آنها ثبت می‌شود واقعی‌تر به نظر می‌رسد و نزدیک به همان چیزی است که از چشم انسان دیده می‌شود. اما این رنگ و نور چگونه در یک حسگر ثبت می‌شود؟
بیت ریت و سنسور
همان مقدار داده یا اطلاعاتی است که حسگر می‌تواند در هر ثانیه دریافت و ثبت کند. در واقع در هر ثانیه یک حسگر دوربین هزاران و یا حتی میلیون‌ها اطلاعات رنگ و نور را از صحنه‌ای که رو به روی لنزش قرار داده شده است دریافت کرده و آنها را ثبت می‌کند. این اطلاعات همان بیت‌ها هستند که بر روی حافظه ذخیره سازی دوربین شما ثبت می‌شود. دقیقاً این موضوع آن جایی خود را نشان می‌دهد که یک تصویر ثبت شده با تلفن همراه را بررسی کرده و می‌بینید برای مثال ۲ مگابایت حجم دارد. این ۲ مگابایت نشان دهنده همان بیت‌هایی است که از حسگر دوربین ثبت و ضبط شده‌اند.
اما وقتی همان تصویر را با یک دوربین عکاسی حرفه‌ای ثبت می‌کنید و آن را بررسی می‌کنید، می‌بینید تا چندین برابر حجم آن بیشتر است. برای مثال ۲۰ مگابایت حجم همان تصویر خواهد بود. شاید از لحاظ ظاهری این دو عکس باهم تفاوتی نداشته باشند. اما قطعاً اطلاعات و بیت‌هایی که در یک دوربین عکاسی حرفه‌ای ثبت و ضبط می‌شود، بسیار بیشتر از یک دوربین تلفن همراه است و در آینده برای تغییراتی که قصد دارید روی تصویر انجام دهید، رنگ و نورهای بیشتری را در اختیار دارید و راحت‌تر می‌تواند به ویرایش آن عکس بپردازید.
پیکسل و حسگر دوربین (سنسور)
تعداد پیکسل‌ها چه ارتباطی با حسگر دوربین دارد؟ برای این موضوع لازم است تا عمق رنگ را برای شما توضیح دهیم. زمانی که یک تصویر ثبت می‌شود یا بهتر بگویم زمانی که شما دکمه ثبت عکس را می‌زنید هر پیکسل از حسگر دوربین، تعدادی رنگ را دریافت کرده و آنها را منتقل می‌کند. این نرخ دریافت رنگ‌ها در هر پیکسل در دوربین‌های مختلف متفاوت است. در دوربین‌های فیلمبرداری معمولی این مقدار BIT-8 و BIT-10 است که می‌تواند بین ۲۵۶ میلیون تا ۱.07 میلیارد رنگ را ثبت کند. این اعدادی که توضیح دادیم به ازای هر پیکسل در یک حسگر دوربین عکاسی است! حالا خودتان در نظر بگیرید که یک حسگر از چند پیکسل ساخته شده و این عدد به یک عدد چندین رقمی تبدیل خواهد شد.
همانطور که در بالاتر حسگرهای دوربین‌ها را به چهار دسته تقسیم کردیم، می‌توانیم از آنها اینجا هم استفاده کنیم. دوربین‌های خانگی و موبایل‌های هوشمند عمق رنگی ۸ بیتی دارند که نشان می‌دهد به ازای هر پیکسل حسگر دوربین می‌توانند ۲۵۶ میلیون رنگ را از خود عبور دهد. این مقدار برای دوربین‌های DLSR نیز صادق است. اما گروه بعدی که به عنوان Camcorder آنها را معرفی کردیم، می‌توانند بین ۱۰ تا ۱۲ بیت را پشتیبانی کنند. اما بزرگ‌ترین دوربین‌های سینمایی و صنعتی چطور؟ آنها چه مقدار از این بیت را خواهند داشت؟ عدد بیت یا عمق رنگ برای دوربین‌های سینمایی تا ۱۶ خواهد بود.
هر چه تعداد این بیت‌ها بیشتر می‌شود نشان دهنده این است که رنگ‌ها بسیار طبیعی و دقیقاً مشابه چیزی که چشم انسان دریافت می‌کند خواهد بود.
این موضوع هیچ ربطی به رزولوشن تصویری که تلفن همراه شما یا یک دوربین حرفه‌ای سینمایی دارد، نخواهد داشت. پس حالا متوجه اهمیت تعداد پیکسل‌ها در یک حسگر دوربین شدید و می‌توانیم این موضوع را مطرح کنیم که هر چه تعداد پیکسل ها در یک سنسور یا حسگر دوربین بیشتر باشد، قطعاً تصویر طبیعی‌تر و با کیفیت‌تر خواهد بود.
خرید دوربین و حسگر دوربین (سنسور)
مواردی که تا اینجا ذکر کردیم بخشی از موضوعاتی بود که در یک حسگر وجود دارد و شما به عنوان یک عکاس حرفه‌ای باید حین خرید یک دوربین از آنها آگاه باشید. قطعاً تا به اینجا متوجه شده‌اید که فرق یک دوربین سینمایی که رزولوشن 4K دارد با یک تلفن همراه که دقیقا آن هم همین رزولوشن را به عنوان خروجی تصویر می‌دهد چیست. در نهایت مجموعه همه این موارد یک عکس یا ویدیو با کیفیت برای شما خواهد داشت. پس دفعه بعدی که خواستید یک دوربین تصویربرداری تهیه کنید، حتماً به نوع حسگر و ابعاد آن توجه کنید.
همانطور که مطالعه کردید، تمام تلاشمان را کردیم تا شما را با این موضوع بیشتر آشنا کنیم. شناخت ساختمان دوربین مبحث مهمی است که بهتر است به صورت اصولی فرا بگیرید. پیشنهاد می‌کنیم اگر بعضی موارد برای شما گنگ است، نگاهی به دوره آموزش عکاسی دیجیتال داشته باشید. این دوره می‌تواند عکاسی را مثل آب خوردن به شما آموزش دهد.
