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手機對焦方式解析 PDAF/激光/ToF對焦的差別

現如今,拍照已經成為了用戶選購手機的核心需求之一。因此各大廠商也在手機拍照上從硬件到軟件進行了無所不用其極的“全面升級”。諸如一億像素、底大一級壓死人等功能的宣傳我們已經比較熟悉,但是對于PDAF相位對焦、全像素多向對焦、激光對焦乃至ToF攝像頭等功能,依然還是比較陌生。因此,我們今天就來盤點一下手機常用的對焦方式。

一、相位對焦(Phase Detection Auto Focus)

相位對焦的全稱是“相位檢測自動對焦”,是目前手機拍照領域的主流對焦方式。相比于之前的反差對焦方式,相位對焦方式對焦速度更快。

這種取材于單反的對焦方式的原理是通過感光元件上預留出一些遮蔽像素點來充當自動對焦傳感器,專門用來進行相位檢測。通過比對左右兩側像素點的距離及其變化等來決定對焦的偏移值從而實現準確對焦。在整體相位檢測焦點位置之后,鏡頭驅動模塊會將鏡片組進行移動合焦,因此在時間花費上會更短。

在整體相位檢測焦點位置之后,鏡頭驅動模塊會將鏡片組進行移動合焦,因此在時間花費上會更短。

不過PDAF也不是全無缺點:因為PDAF對焦方式需要單獨像素進行檢測,因此對光照條件要求更高。在暗光環境下,由于對焦采樣區域光線不足,所以PDAF對焦速度往往會減慢。在這種情況下,一般手機就會選擇開啟反差對焦。

反差對焦的原理是通過對焦區域進行對比度檢測。同時通過對焦馬達驅動鏡頭模組鏡片逐步移動,并實時記錄對比度數值,當完成一次鏡片全部位移之后系統就會得出反差最大的位置,最后再回到對比最大值的地方來完成對焦過程。

這種對焦方式并不需要PDAF那樣單獨放出相位監測像素點,所以在成本上要更低。而在對比度比較明顯的情況下,反差對焦也能取得不錯的效果。

二、激光對焦(Laser Detection Auto Focus)

相位對焦和反差對接需要依賴于物體反光來進行對焦,因此也被成為被動式對焦。而激光對焦被成為主動式對焦,也可以叫做測距式對焦。

這是因為激光對焦的原理是通過單獨的紅外激光傳感器向被攝物體發射紅外激光,經過反射后被傳感器接收,在計算出被攝物體之間的距離之后,對焦馬達便會將鏡片組驅動到相應位置完成對焦。

這種對焦方式對焦速度十分迅速,并且不依賴反射光,所以在暗光環境下依然能夠保證出色的對焦表現。不過由于對焦距離和成本原因,激光對焦在使用上還是一定限制。

ToF對焦則可以理解成激光對焦的全面升級:它是面光源投射,將紅外光均勻的投射在物體上,然后使用TOF相機捕捉紅外光反射的時間差,通過計算得出景深信息,這樣的好處在于投影成像距離較遠,精度也不差。因為同樣采用了主動光源,TOF在黑暗的環境下成像也不受影響。而且,將TOF布置在后置攝像頭區域能更容易的放置主動光源,減少對手機空間的擠壓。

三、雙核對焦(Dual Pixel CMOS AF)

雙核對焦與PDAF對焦在本質上是相同的,不過由于傳統傳感器單像素只有一個光電二極管,也就是一半像素是被遮蔽的。而全像素雙核傳感器在每個像素點的位置有兩個光電二極管—光電二極管A和B。雙核對焦則相當于左右眼同時對焦,對焦速度自然更快。對比相位對焦,雙核對焦能夠在不遮蔽像素的前提下完成相差檢測,同時圖像傳感器上的像素100%用于自動對焦和成像,即便是暗光環境,對焦準確度和速度也很穩定。

而如果你了解了雙核對焦,那么當前最流行的全像素全向對焦也就很容易理解了。以首發搭載的Find X2 Pro為例,通過改進圖像傳感器微透鏡結構和布局,它采用2*2 Quad bayer陣列,4個像素共用1個片上透鏡,進一步提升了相機的感光面積和對焦性能。

目前對焦方式種類繁多,但大多還是以以上幾種為基礎來進行開展。而這些不同的對焦方式都有著各自的優缺點,為了應付不同的拍照場景,現在手機也內置了多種對焦方式,以此提高對焦能力。

在以后,這種對焦方式的混合使用也將會成為常態,所以我們在選購產品的時候并不用太過擔心這一點。

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