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手机对焦方式解析 PDAF/激光/ToF对焦的差别

现如今,拍照已经成为了用户选购手机的核心需求之一。因此各大厂商也在手机拍照上从硬件到软件进行了无所不用其极的“全面升级”。诸如一亿像素、底大一级压死人等功能的宣传我们已经比较熟悉,但是对于PDAF相位对焦、全像素多向对焦、激光对焦乃至ToF摄像头等功能,依然还是比较陌生。因此,我们今天就来盘点一下手机常用的对焦方式。

一、相位对焦(Phase Detection Auto Focus)

相位对焦的全称是“相位检测自动对焦”,是目前手机拍照领域的主流对焦方式。相比于之前的反差对焦方式,相位对焦方式对焦速度更快。

这种取材于单反的对焦方式的原理是通过感光元件上预留出一些遮蔽像素点来充当自动对焦传感器,专门用来进行相位检测。通过比对左右两侧像素点的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。在整体相位检测焦点位置之后,镜头驱动模块会将镜片组进行移动合焦,因此在时间花费上会更短。

在整体相位检测焦点位置之后,镜头驱动模块会将镜片组进行移动合焦,因此在时间花费上会更短。

不过PDAF也不是全无缺点:因为PDAF对焦方式需要单独像素进行检测,因此对光照条件要求更高。在暗光环境下,由于对焦采样区域光线不足,所以PDAF对焦速度往往会减慢。在这种情况下,一般手机就会选择开启反差对焦。

反差对焦的原理是通过对焦区域进行对比度检测。同时通过对焦马达驱动镜头模组镜片逐步移动,并实时记录对比度数值,当完成一次镜片全部位移之后系统就会得出反差最大的位置,最后再回到对比最大值的地方来完成对焦过程。

这种对焦方式并不需要PDAF那样单独放出相位监测像素点,所以在成本上要更低。而在对比度比较明显的情况下,反差对焦也能取得不错的效果。

二、激光对焦(Laser Detection Auto Focus)

相位对焦和反差对接需要依赖于物体反光来进行对焦,因此也被成为被动式对焦。而激光对焦被成为主动式对焦,也可以叫做测距式对焦。

这是因为激光对焦的原理是通过单独的红外激光传感器向被摄物体发射红外激光,经过反射后被传感器接收,在计算出被摄物体之间的距离之后,对焦马达便会将镜片组驱动到相应位置完成对焦。

这种对焦方式对焦速度十分迅速,并且不依赖反射光,所以在暗光环境下依然能够保证出色的对焦表现。不过由于对焦距离和成本原因,激光对焦在使用上还是一定限制。

ToF对焦则可以理解成激光对焦的全面升级:它是面光源投射,将红外光均匀的投射在物体上,然后使用TOF相机捕捉红外光反射的时间差,通过计算得出景深信息,这样的好处在于投影成像距离较远,精度也不差。因为同样采用了主动光源,TOF在黑暗的环境下成像也不受影响。而且,将TOF布置在后置摄像头区域能更容易的放置主动光源,减少对手机空间的挤压。

三、双核对焦(Dual Pixel CMOS AF)

双核对焦与PDAF对焦在本质上是相同的,不过由于传统传感器单像素只有一个光电二极管,也就是一半像素是被遮蔽的。而全像素双核传感器在每个像素点的位置有两个光电二极管—光电二极管A和B。双核对焦则相当于左右眼同时对焦,对焦速度自然更快。对比相位对焦,双核对焦能够在不遮蔽像素的前提下完成相差检测,同时图像传感器上的像素100%用于自动对焦和成像,即便是暗光环境,对焦准确度和速度也很稳定。

而如果你了解了双核对焦,那么当前最流行的全像素全向对焦也就很容易理解了。以首发搭载的Find X2 Pro为例,通过改进图像传感器微透镜结构和布局,它采用2*2 Quad bayer阵列,4个像素共用1个片上透镜,进一步提升了相机的感光面积和对焦性能。

目前对焦方式种类繁多,但大多还是以以上几种为基础来进行开展。而这些不同的对焦方式都有着各自的优缺点,为了应付不同的拍照场景,现在手机也内置了多种对焦方式,以此提高对焦能力。

在以后,这种对焦方式的混合使用也将会成为常态,所以我们在选购产品的时候并不用太过担心这一点。

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