Что такое PDAF и как он работает? Объяснение фазового автофокуса

Камеры EoY 2022 почти перегружены

Технология автофокусировки — одна из ключевых основ мобильной фотографии, обеспечивающая четкие и четкие снимки даже самых быстро движущихся объектов. Но знаете ли вы, что автофокус бывает разных типов? Сегодня мы углубимся в фазовый автофокус (PDAF), один из самых распространенных типов автофокусировки.

Прежде чем мы начнем: Узнайте о самых важных терминах фотографии

Многие современные камеры смартфонов имеют фазовый автофокус. Это быстрее и точнее, чем классическое обнаружение контраста. Обнаружение контраста — это самая простая и дешевая форма автофокусировки, но также и самая медленная и наименее точная при съемке движущихся объектов. Так что же делает PDAF намного лучше?


Что такое PDAF и как он работает?

PDAF восходит к традиционным камерам и цифровым зеркальным фотокамерам, как и все хорошие технологии для камер. Камеры DSLR используют зеркала для отражения копий света основного датчика на специальном датчике обнаружения фазы. Смартфоны не имеют одинакового пространства для размещения всех этих частей. Вместо этого мобильные датчики имеют специальные пиксели PDAF, встроенные в датчик изображения, подход, заимствованный из компактных камер.

Самый простой способ понять, как работает PDAF, — это подумать о свете, проходящем через объектив камеры по самым дальним краям. При идеальном фокусе свет даже от этих крайних точек объектива будет преломляться обратно, чтобы встретиться в точной точке на датчике камеры. Эта точка фокусировки/встречи, установленная перед датчиком изображения или за ним, приводит к размытому изображению. Регулировка объектива для изменения этой точки фокусировки — это именно то, как работает фокусировка камеры.

Фокусировка объектива камеры — объяснение PDAF

Другими словами, мы можем сказать, находится ли изображение в фокусе, потому что даже свет, исходящий из двух разных точек объектива, собирается в одной точке. Цифровые зеркальные и беззеркальные камеры с фазовой автофокусировкой используют два специальных датчика PDAF для захвата отдельных изображений для сравнения. В компактных камерах и смартфонах такой роскоши нет. Вместо этого система создает эту двойную перспективу, используя специальные фазовые фотодиоды на самом датчике изображения.

Эти фотодиоды физически замаскированы таким образом, что на них попадает свет только с одной стороны линзы. Это создает левые и правые пиксели на одном датчике изображения, что дает нам два наших изображения для сравнения фокуса. Разность фаз между двумя изображениями рассчитывается для определения точки фокусировки. Диаграмма Samsung ниже предлагает интуитивно взглянуть на это, сравнивая эти левые и правые пиксели с нашими глазами.

Samsung объясняет фазовый автофокус PDAF
Получая изображения со смещением влево и вправо, PDAF работает немного подобно человеческому глазу.

Если изображение не в фокусе, данные о разнице фаз между изображениями используются для расчета того, насколько далеко нужно переместить объектив, чтобы сфокусировать его. Это то, что делает фокусировку PDAF такой быстрой по сравнению с обнаружением контраста. Однако, когда половина пикселя заблокирована, эти фотодиоды дают меньше света, чем обычный пиксель. Это может вызвать проблемы с фокусировкой при слабом освещении, когда традиционное обнаружение контраста все еще часто используется в качестве гибридного решения. Кроме того, вертикальные полосы означают, что у камер могут быть проблемы с фокусировкой на горизонтальных линиях, поэтому лучшие датчики используют схемы перекрестного фокуса.

Как видите, нам не нужно использовать каждый пиксель камеры, чтобы определить фокус. Вместо этого подойдет несколько полосок пикселей поперек сенсора. Как правило, камера использует для автофокусировки от 5% до 10% пикселей сенсора. Однако некоторые современные датчики высокого класса с улучшенным фазовым автофокусом позволяют использовать каждый пиксель для фокусировки, что делает их еще быстрее и точнее.


Плюсы и минусы PDAF

Samsung Galaxy S23 Ultra Green фотографирует крупным планом

По сравнению с традиционной контрастной автофокусировкой фазовая автофокусировка работает быстрее и точнее. Контрастный автофокус занимает много времени, потому что ему приходится сканировать весь диапазон фокусных точек, чтобы найти самый резкий фокус. По сути, это метод проб и ошибок. PDAF использует разность фаз, чтобы почти сразу рассчитать, какое расстояние должен пройти объектив, чтобы добиться фокусировки.

Фазовая автофокусировка быстрее и точнее, чем традиционная контрастная автофокусировка.

Однако PDAF на датчике имеет несколько недостатков по сравнению с PDAF DSLR. Маленькие сенсоры смартфонов и даже меньшие пиксели могут создавать проблемы с шумом, что проблематично в условиях низкой освещенности. Даже автофокусировка с определением фазы может потребовать нескольких попыток, чтобы получить идеальную фокусировку в далеких от идеальных условиях. Использование большего количества пар детекторов помогает ускорить процесс. В результате смартфоны иногда используют гибридный подход для устранения этого недостатка.

Автофокусировка с определением фазы — незаменимая вещь для серьезного мобильного фотографа. К счастью, вы найдете эту технологию во всех смартфонах высокого класса и даже в большинстве смартфонов среднего класса, выпущенных за последние несколько лет. Камеры смартфонов высокого класса теперь оснащены значительно улучшенным автофокусом Dual Pixel, Quad Pixel и All Pixel. Кроме того, некоторые смартфоны используют лазерную автофокусировку, чтобы помочь более медленным технологиям.


Следующий: Советы по фотографии, которые поднимут ваши снимки на новый уровень

Часто задаваемые вопросы

PDAF расшифровывается как фазовый автофокус. Это метод автофокусировки, который может определить, где световые лучи проходят и встречаются при входе в камеру. В смартфонах это делается на уровне сенсора. Чтобы что-то было в фокусе, лучи должны встретиться в одной точке. Если они этого не сделают, система сама определит, как отрегулировать объектив для достижения фокуса.

Фазовый автофокус в настоящее время является лучшим методом автофокусировки в камерах смартфонов, но он эволюционировал. Эволюция метода включает автофокусировку с двумя пикселями, автофокусировку с четырьмя пикселями и автофокусировку со всеми пикселями.

Что делает лазерный автофокус особенным, так это то, что он может определять расстояние между камерой и объектом, на котором вы пытаетесь сфокусироваться. Это помогает камере определить, как отрегулировать объектив для достижения фокуса. Обычно он используется в тандеме с другими технологиями фокусировки, чтобы ускорить время фокусировки.

Большинство современных телефонов используют PDAF, но вы можете не увидеть его в спецификациях. Это связано с тем, что современные телефоны обычно используют более новые формы PDAF, такие как All-Pixel Autofocus.

Благодаря PDAF смартфоны могут фокусироваться так быстро, что большинство производителей больше не упоминают скорость фокусировки. Обычно это занимает меньше секунды, а две секунды считаются долгим временем даже в условиях низкой освещенности.

Гиды
CameraФотография

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *