كيف يعمل مثبت الكاميرا البصري OIS؟

عند مشاهدة إعلان أو معرفة مواصفات هاتف ذكي جديد، يجد المستخدم خاصية “OIS” أو المثبت البصري كميزة إضافية في كاميرات بعض الهواتف، وتتسابق كبرى هواتف الشركات الذكية دائمًا في إضافة تلك الميزة إلى هواتفها، لكن هل تعرف حقًا ما هو المثبت البصري أو كيف يعمل؟

 

 

ما هو المثبت البصري؟

أولاً، كلمة “OIS” هي اختصار لكلمة Optical Image Stabilization، أي مثبّت الصورة البصري، وهي خاصية تتميز بها بعض الكاميرات، حيث إنه عند فتح وإغلاق العدسة في أي كاميرا لالتقاط الضوء وتصوير المنظر، من المحتمل أن يحدث اهتزاز وتخرج الصورة بشكل مشوش أو غير واضح، وذا ما يقوم المثبت البصري بمنعه عن طريق تثبيت الصورة ومنعها من التشوش أو عدم الوضوح.

 

تعتمد سرعة التقاط الكاميرا للصورة على كمية الضوء المحيط، حيث كلما كان الضوء المحيط أكبر، كلما كان الوقت الذي تستغرقه الكاميرا لالتقاط الصورة أسرع، وقد يحدث في بعض الأوقات أن تهتز يديك أثناء ذلك الوقت الطفيف أثناء انتظار الكاميرا لالتقاط الصورة، مما ينتج عنه صورة out of focus أو مهزوزة ومشوشة، ولذلك جاءت خاصية المثبت البصري لتقوم بتحريك عدسة الهاتف بالإتجاه الصحيح للصورة لمنع اللقطات والصور المهزوزة.

 

طريقة عمل المثبت البصري:

تقوم فكرة عمل OIS على فكرة بسيطة، فأحيانًا تجد الكثير من كاميرات الهواتف الذكية بارزة بعض الشيء وهذا يكون بسبب استخدام ميزة المثبتات البصرية، حيث تقوم تلك المثبتات بقراء حركة الجهاز على محورين وهما الأفقي والعمودي، وتبدأ تلك الوحدات بالرصد والترقب، فعند حدوث أي حركة مفاجئة ستقوم المثبتات بتفعيل دورها، وتقوم تلك القراءة لحركة الجهاز عن طريق وحدة صغيرة تجمع ما بين مستشعرات حركة الجهاز، ومحرك كهربائي صغير متصل بها، كمثال، إذا قام المستخدم بالضغط على زر الكاميرا للتصوير ثم تحرك بسرعة إلى اليمين، ستقوم المثبتات تلقائيًا بسحب لقطة الكاميرا إلى الاتجاه المعاكس، أي عكس اتجاه حركة الاهتزاز، ومما يمنع حدوث الاهتزاز أو ظهور تشويشات بالصورة.

 

 

والأمر نفسه يحدث عند تصوير الفيديو، فعند تسجيل الفيديو تكون الكاميرا عرضة أكثر للاهتزاز من قبل يد المستخدم، حيث يقوم بتثبيت الهاتف على يده لفترة طويلة، وهنا يأتي دور المثبتات البصرية، حيث تقوم تلك المثبتات دائمًا بسحب لقطة الكاميرا إلى الاتجاه المعاكس لزاوية تصوير المستخدم، فتظهر العدسة وكأنها لم تتحرك.

 

وإذا حاول المستخدم تسجيل فيديو اثناء الركض، ستقوم المثبتات أيضًا برصد طبيعة حركة المستخدم وتفعيل لقطة الكاميرا لتتحرك في الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي يركض به المستخدم، للعمل على خروج لقطة واضحة بأقل قدر ممكن من الاهتزازات، وهذا يفسر وجود بروز في كاميرات الهواتف، حيث أن عدسة الكاميرا تحتاج إلى مسافة كافية للحركة حتى تقدر على تنفيذ آلية التثبيت البصري والقيام بالمهمة بنجاح.

 

إن ميزة التثبيت البصري قد تأتي بأكثر من شكل، فبجانب الـ Optical Image Stabilization الذي تحدثنا عنه، هناك نوع أخر ويدعى  Electronic Image Stabilization – EIS والتي قامت شركة جوجل بتقديمها في سلسلة هواتفها الذكية، وهي عبارة عن نظام يقوم بمنع الاهتزاز وظهور الصور بشكل غير واضح عن طريق التلاعب بنظام الكاميرا إلكترونيًأ باستخدام مستشعر الضوء المدمج بالكاميرا.

 

عندما تقوم الصورة بالانعكاس على مستشعر الضوء، وعندما يقوم المستشعر الإحساس بهزة في الصورة المنعكسة عليه، يقوم بالتحرك تلقائيًا تثبيت الصورة عليه في المكان الذي يجده مناسب لها، وعلى سبيل المثال: إذا اهتزت الكاميرا إلى اليسار، سيقوم مستشعر الضوء بقراءة الصورة واكتشاف الاهتزاز بها والقيام بتحريكه تلقائيًا إلى اليمين، مما ينتج عنه صورة واضحة خالية من الاهتزاز والتشويش.

 

ويعمل مثبت الصورة EIS بطريقتين مختلفتين، الطريقة الأولى هي العمل على زيادة حجم الصورة رقميًا عن طريق التكبير حتى يصبح حجم الصورة أكبر من مستشعر الضوء، فعندما يزيد حجم الصورة، يُصبح النظام قادرًا على تحديد مواضع الهزة تحديدًا في الصورة والعمل على تحسينها، أما عن الطريقة الثانية التي يعمل بها مثبت الصورة EIS فهي تعمل على الحد من اهتزاز الصورة عن طريق استخدام مستشعر ضوء بحجم أكبر قليلًا من حجم الصور المعتاد، حيث أن صورة الفيديو تقوم بتغطية 90% من حجم مستشعر الضوء، مما يعني أن هناك مساحة كافية تسمح للنظام بتحريك الصورة في الوضع المناسب لمحو الهزة والتشويش المُلتقط بها.

 

ولكي نوضح ذلك الأمر سنقوم بطرح مثال آخر، فعندما يتم التقاط الصورة بشكل واضح خالي من الرعشات أو الهزات، تقوم الصورة بالتثبيت تلقائيًا في منتصف مركز مستشعر الضوء، ولكن عندما يتم التقاط صورة أخرى ذات رعشة أو هزة ما من ناحية اليمين، يكون هناك مكانًا فارغًا من ناحية اليسار لتحريك الصورة وإعادة تعديل تلك الهزة، ليبقيها في منتصف مركز مستشعر الضوء بالضبط، مما يقلل من التأثير النهائي لشكل الهزة في الصورة.

 

مميزات وعيوب نظام  Electronic Image Stabilization – EIS:

أن مميزات هذا النظام عديدة وكثيرة، فإن أنظمة EIS تأتي بشكل مضغوط ولا تتسبب في تكوين تكتل عند عدسة الكاميرا، كما أن تلك الأنظمة تتميز بالسرعة الشديدة، لأن كل الحركات لا تعمل بشكل ماديًا على الإطلاق، ولكن تحدث بشكل إلكتروني تمامًا بسرعة الضوء.

 

أما عن عيوب أنظمة EIS، فهي أن صورة الفيديو تحتل 90% من مستشعر الضوء، أما عن الصور الثابتة، فيحتاج النظام إلى تكبيرها كي تملأ مساحة الـ 10% المتبقية، مما قد يجعل الصورة تفقد جزء كبير من جودتها و يجعلها معرضة لمظهر ذات دقة فقيرة.

 

مقارنة ما بين المثبت الرقمي OIS والمثبت الإلكتروني EIS:

إن نظام التثبيت البصري Optical Image Stabilization مختلف تمامًا عن نظام Electronic Image Stabilization – EIS حتى وإن كان الهدف والنتيجة واحدة، وهي صورة خالية من الهزة والتشويش، حيث إن نظام OIS يعمل كاملًا بشكل مادي، وقبل أن تقوم الصورة بالوصول إلى مستشعر الضوء، مما يعني أنه لا حاجة إلى حركة إلكترونية في مستشعر الضوء عندما تصل الصورة إليه، فهو يظل ثابتًا تمامًا، وتقوم الصورة بملئ مساحته بالكامل دون الحاجة إلى ترك فراغات، على عكس نظام Electronic Image Stabilization – EIS.

 

ولا يمكن مقارنة التقنيتين سويًا لمعرفة ما الأفضل، حيث أن تقنية OIS هدفها الرئيسي هو تحسين التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة وذلك عن طريق الحركة المادية التعويضية لحركات هزات اليد أثناء التصوير داخل كل إطار، في حين أن تقنية EIS تقوم بالمحافظة على التأطير المناسب بين إطارات الفيديو المتتالية، مما يعمل على تحسين ومنع اهتزاز الفيديو، وبهذا نصل إلى استنتاج بأن تقنية OIS تقوم بتركيز أهميتها الأولى على الصور الثابتة، أما تقنية EIS فإن تركيزها الرئيسي هو تصوير الفيديو.

 

آراء أخرى:

هناك آراء أخرى كثيرة تقول بأن المثبت البصري يعمل على قتل متعة التصوير، حيث أن العديد من المصورين يفضلون الخلفيات المتحركة في الصورة لأنها تضيف مزيد من الحياة والمصداقية إلى الصورة، وأن الوصول إلى هذا التأثير يأتي عن طريق حركة في مجال التصوير يُطلق عليها (Panning) أي تحريك الخلفية في خلال الإبقاء على الجسم حركة الجسم المتحرك متجمدة، وهذا ما يعمل مثبت الصورة على إعاقة تحقيقه، لإنه يقوم بمعادلة تلك الحركة تلقائيًا.