Что такое PDAF? Объяснение фазового автофокуса

Технология автофокуса – одна из основ мобильной фотографии, обеспечивающая четкие и четкие снимки даже самых быстро движущихся объектов. Но знаете ли вы, что автофокусировка бывает разных типов в зависимости от датчика внутри вашего смартфона или камеры? Сегодня мы собираемся погрузиться в фазовый автофокус (PDAF), один из наиболее распространенных типов автофокусировки.

Автофокусировка с определением фазы используется во многих современных камерах смартфонов. Это и быстрее, и точнее, чем классическое определение контраста. Обнаружение контраста – самый простой и дешевый вид автофокусировки, но также и самый медленный и наименее точный при съемке движущихся объектов. Так что же делает PDAF намного лучше?

Что такое PDAF и как он работает?

Как и все хорошие технологии для фотоаппаратов, PDAF уходит корнями в DSLR. В зеркальных камерах зеркала отражают копии света основного датчика на специальном датчике определения фазы. Смартфоны не обладают такой же космической роскошью, чтобы вместить все эти детали. Вместо этого мобильные датчики имеют специальные пиксели PDAF, встроенные в датчик изображения, подход, заимствованный у компактных камер.

Самый простой способ понять, как работает PDAF, – это начать с размышлений о свете, проходящем через объектив камеры с самых крайних краев. В идеальной фокусировке свет даже от этих крайних сторон объектива будет преломляться, чтобы встретиться в точной точке на датчике камеры. Размытое изображение является результатом того, что точка фокусировки / встречи установлена ​​перед датчиком изображения или за ним. Регулировка объектива для изменения этой точки фокусировки – это именно то, как работает фокусировка камеры.

Другими словами, мы можем определить, находится ли изображение в фокусе, потому что даже свет, исходящий из двух разных точек линзы, сходится в одной точке. В камерах с фазовой автофокусировкой DSLR используются два специальных датчика PDAF для захвата отдельных изображений для сравнения. У компактных фотоаппаратов и смартфонов нет такой роскоши. Вместо этого эта двойная перспектива должна быть создана с помощью специальных фазовых фотодиодов на датчике изображения.

По теме: компактная камера против перестрелки на смартфоне

Эти фотодиоды физически замаскированы, так что свет достигает их только с одной стороны линзы. Это создает пиксели левого и правого взгляда на одном датчике изображения, что дает нам два изображения, с которыми можно сравнить фокус. Разность фаз между двумя изображениями вычисляется для определения точки фокусировки. Диаграмма Samsung ниже предлагает интуитивно понятный взгляд на это, сравнивая эти левые / правые пиксели с нашими глазами.

Samsung Получая изображения со смещением влево и вправо, PDAF работает как человеческий глаз.

Если изображение не в фокусе, данные о разности фаз между изображениями используются для расчета того, как далеко нужно переместить объектив, чтобы сфокусировать его. Это то, что делает фокусировку PDAF такой быстрой по сравнению с обнаружением контраста. Однако при заблокированной половине пикселя эти фотодиоды дают меньше света, чем обычный пиксель. Это может вызвать проблемы с фокусировкой при слабом освещении, когда традиционное определение контраста все еще часто используется как гибридное решение.

Как вы также можете видеть, нам не нужно использовать каждый пиксель камеры, чтобы определить фокус. Вместо этого подойдет несколько полосок пикселей на сенсоре. Обычно для автофокусировки зарезервировано от 5 до 10% пикселей сенсора. Однако вертикальные полосы означают, что камеры могут иметь проблемы с фокусировкой на горизонтальных линиях, поэтому более совершенные датчики используют шаблоны перекрестной фокусировки.

PDAF за и против

По сравнению с традиционной контрастной автофокусировкой, автофокусировка с определением фазы работает быстрее и обычно более точна. Контрастный автофокус занимает много времени, потому что он должен сканировать потенциально весь диапазон фокусных точек, чтобы найти наиболее резкий фокус. По сути, это метод проб и ошибок. С PDAF разность фаз используется для почти немедленного расчета, насколько далеко нужно переместить линзу, чтобы достичь фокусировки.

Менее 10% пикселей сенсора предназначены для фазовой автофокусировки.

Однако PDAF на датчике имеет несколько недостатков по сравнению с PDAF DSLR. Природа небольших сенсоров смартфонов и даже меньших пикселей создает проблему с шумом, что проблематично в условиях низкой освещенности. Даже фазовой автофокусировке может потребоваться несколько попыток для получения идеальной фокусировки в менее чем идеальных условиях. Хотя использование большего количества пар детекторов помогает ускорить процесс. В результате в смартфонах иногда применяется гибридный подход для устранения этого недостатка.

Фазовый автофокус просто необходим серьезному мобильному фотографу. К счастью, вы найдете эту технологию во всех смартфонах высокого и даже среднего уровня, выпущенных за последние несколько лет. Фактически, камеры смартфонов высокого класса теперь включают значительно улучшенный автофокус Dual Pixel. Следите за новостями, и вскоре мы узнаем об этом подробнее.

Получая изображения со смещением влево и вправо, PDAF работает как человеческий глаз.

Источник записи: https://www.androidauthority.com