آبل تسجل براءة لمستشعر الكاميرا بنطاق ديناميكي يصل إلى 20 نقطة

نشرت آبل براءة اختراع مثيرة تحت عنوان “Image Sensor With Stacked Pixels Having High Dynamic Range And Low Noise”، تشير فيها إلى تصميم مستشعر متطور يمكنه الوصول إلى مدى ديناميكي يصل إلى 20 Stop، ما يُعد قفزة كبيرة في قدرات الكاميرا.
هذا الرقم يشكّل تقريبًا ما يُمكن للعين البشرية تمييزه من تدرج ضوئي، ما يفتح آفاقًا جديدة لكاميرات الهواتف لتقترب من جودة السينما.

ما المقصود بـ “20 Stop”؟

مدى ديناميكي عالي جدًا

المدى الديناميكي (Dynamic Range) هو الفرق بين أغمق وأسطع النقاط التي يمكن للمستشعر التقاطها دون أن تخسر التفاصيل. في هذه البراءة، تشير آبل إلى نسبة تباين تبلغ 1,048,576 : 1، وهي نتيجة مذهلة تعكس مدى إضاءة ضخم بدون فقدان الجودة.
للمقارنة، معظم كاميرات الهواتف الذكية حاليًا تقف عند نحو 10 إلى 13 Stop فقط.

كيف تعمل التقنية الجديدة؟

تصميم مكدّس بطبقتين

آبل تعتمد على بنية مكونة من طبقتين:

1. طبقة استشعار (sensor die) تلتقط الضوء عبر الفوتوديودات.
   
2. طبقة “منطقية” (logic die) لمعالجة الإشارة، تقليل الضوضاء، والتحكم في التعرض.
   

مُلّف LOFIC لتوسيع مدى الضوء

تُستخدم آلية تُسمى LOFIC (Lateral Overflow Integration Capacitor) في كل بكسل، ما يسمح له بتخزين الضوء عبر ثلاث مستويات شحن مختلفة حسب سطوع المشهد.
هذه التقنية تساعد المستشعر على التعامل مع المشاهد التي تجمع بين إضاءة شديدة وظلال عميقة دون أن تفقد التفاصيل في أي منها.

إلغاء الضوضاء في الزمن الحقيقي

كل بكسل يحتوي على دائرة ذاكرة مدمجة تقيس الضوضاء الحرارية (noise) وتلغيها مباشرة داخل الشريحة نفسها، قبل أن تغادر الإشارة المعالجة.
بهذا تتجنّب آبل الاعتماد الكامل على المعالجة البرمجية بعد الالتقاط، ما يُمكن أن يحسّن جودة الصور خاصة في الإضاءة المنخفضة. 

ماذا يمكن أن توفر هذه التقنية عمليًا؟

للهواتف الذكية

إذا تم تطبيق هذه البراءة في أجهزة مثل آيفون، فسيُصبح بالإمكان التقاط صور بدقة عالية جدًا في ظروف إضاءة معقدة جدًا، مثل مشاهد داخلية مظلمة أمام نافذة مشرقة، دون فقدان التفاصيل في الظلال أو السطوع.
هذا قد يُعتبر بداية لصور “سينمائية HDR” مباشرة من الهواتف دون الحاجة إلى معدات كبيرة.

للسيماشيات والأجهزة الاحترافية

آبل ليست بعيدة عن طموح دخول عالم الكاميرات الاحترافية: المدى العالي جدًا والقدرة على تقليل الضوضاء قد يجعل هذا المستشعر خيارًا لوصولها إلى سوق التصوير السينمائي.
كما يمكن أن يدعم الاستخدام في نظارات الواقع المعزز (AR) أو الواقع الافتراضي (VR)، حيث يكون الحجم الصغير والأداء العالي مهمين جدًا.

هل هناك مخاطر أو تحديات؟

• البراءة لا تعني منتجًا مؤكدًا: حتى الآن، ما نراه هو براءة، وقد لا تصل هذه التقنية إلى أجهزة آبل المستقبلية إذا لم تُطوّر تجاريًا.
• التكلفة والتصنيع: تصنيع مستشعر مكدّس ومتقدّم كهذا قد يكون مكلفًا، وقد يحتاج إلى مصانع خاصة لتحقيقه على نطاق واسع.
• متطلبات الطاقة: المعالجة داخل الشريحة وتقنيات LOFIC قد تحتاج إلى طاقة إضافية، ما يعني تحديًا على مستوى استهلاك البطارية.
  

براءة تعد بثورة في التصوير

براءة آبل الجديدة تُعد وعودًا كبيرة لعالم التصوير: مستشعر قادر على التقاط مدى ضوئي ينافس العين البشرية بنفس النقاء وقلة الضوضاء.
إذا تحوّلت هذه الأفكار إلى منتج فعلي، فقد نشهد قفزة كبيرة في جودة كاميرات الهواتف، لتقارِب أو حتى تتفوّق على ما تقدّمه الكاميرات الاحترافية اليوم.
بالطبع، الطريق لا يزال طويلاً من البراءة إلى المنتج النهائي، لكن هذا الابتكار يُظهر مدى الطموح والتفكير العميق لدى آبل في تصميم الأجيال القادمة من التكنولوجيا التصويرية.