كيف تعمل كاميرا الهاتف؟

عدسات صغيرة وأسرار كبيرة

يبدو الهاتف الذكي كصندوق صغير، لكنه يحمل داخله عالماً من العدسات والدوائر التي تحول الضوء إلى ذكريات. عند التقاط صورة، يمر الضوء عبر عدسات مجهرية متعددة، كل منها مصنوع بعناية لتوجيه الأشعة وتركيزها على نقطة صغيرة جداً. تشبه هذه العملية وضع الكتاب تحت عدسة مكبرة للقراءة؛ كل طبقة من الزجاج تقوس الضوء وتجمعه حتى تستقر الصورة على مستشعر حساس في الداخل. المستشعر عبارة عن رقاقة من ملايين العناصر الحساسة للضوء تُعرف باسم البكسلات، تعمل كأوعية صغيرة تجمع الفوتونات وتحولها إلى إشارات كهربائية. كل بكسل يسجل درجة من السطوع واللون، وعند جمع هذه الإشارات تتشكل أمامك صورة كاملة.

أما حركة التركيز التلقائي فهي أشبه براقص ماهر يعرف متى يقترب ومتى يبتعد. تستخدم الكاميرا محركات صغيرة لتحريك العدسات بدقة، بحيث يصبح العنصر الذي تريد التقاطه واضحاً sharp بينما تظل الخلفية ناعمة. في حالات الإضاءة المنخفضة، تفتح العدسة أوسع لتسمح بمرور مزيد من الضوء، تماماً كما تتسع حدقة العين في الظلام. وفي المقابل، عندما يكون الضوء ساطعاً، تضيق الفتحة لتجنب التشبع. هذا التحكم في كمية الضوء يسمى "فتحة العدسة" ويرمز له بالحرف f متبوعاً برقم. الأطفال قد يجربون ذلك بعيونهم: افتح عينك وحاول مشاهدة شيء في الضوء الساطع، سترمش تلقائياً لتقليل الضوء.

التقنية تروي الحكاية

بعد أن يجمع المستشعر هذه الإشارات، يأتي دور معالجة الصورة. تقوم شرائح إلكترونية داخل الهاتف بترجمة البيانات الخام إلى صورة رقمية ملونة. تحتوي هذه الشرائح على خوارزميات معقدة تحلل الألوان، توازن الضوء والظلال، تصحح الاهتزاز وتقلل الضوضاء التي تظهر في ظروف الإضاءة المنخفضة. كما تستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي للتعرف على الوجوه وتحسين الألوان وإضافة تأثيرات خلفية جميلة. يمكن تشبيه هذه المرحلة بالرسام الذي يضيف لمساته الأخيرة على لوحة فنية؛ فهو يعيد ترتيب العناصر ويرتب الألوان لتصبح النتيجة جذابة ومتوازنة.

تسمح لنا عدسات إضافية داخل بعض الهواتف بزيادة الخيارات. فهناك عدسة واسعة الزاوية تلتقط مناظر أكبر، وعدسة مكبِّرة لتصوير الأشياء الصغيرة عن قرب، وعدسة تليفوتوغرافيّة للتقريب البعيد. هذه العدسات تعمل معاً مثل فريق من العلماء، كل منهم متخصص في جزء معين من المهمة. وعندما نستخدم ميزة التقريب الرقمي، يقوم الهاتف بقص جزء من الصورة وتكبيره، وهذا يشبه تقريب عينيك على شيء بعيد ولكنه أقل وضوحاً. لذلك فإن استخدام العدسات البصرية يضمن جودة أفضل.

إن فهم كيفية عمل كاميرا الهاتف يفتح عيون الأطفال على عالم الضوء والتكنولوجيا. يمكنهم أن يجربوا ذلك بأنفسهم: اصنعوا كاميرا بسيطة باستخدام علبة كرتون وثقب صغير في أحد جوانبها، وستلاحظون كيف يمكن للصورة أن تنعكس على ورقة بيضاء داخل الصندوق. هذه التجربة تشبه ما يحدث داخل الهاتف، لكنها بحجم أكبر. التساؤل عن كيفية عمل الأشياء من حولنا يجعلنا نقدر التصميم العلمي الذي يختبئ خلف كل أداة نستخدمها، ويحفز خيالنا لاكتشاف المزيد. ففي كل مرة تلتقط صورة، تذكر أن هناك رحلة من الضوء والعلوم تحدث في جزء من الثانية داخل هاتفك، وأن هذه العملية التي تبدو بسيطة هي خلاصة عمل طويل من علماء ومهندسين أرادوا أن يجعلوا العالم في متناول يدك.