【Camera】手机相机自动对焦的3种方式及原理

2019/04/12 22:21
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目前在手机上采用的自动对焦系统包括反差对焦、相位对焦和激光对焦三种方案。

反差对焦-CDAF(Contrast Detection Auto Focus)

反差对焦是目前普及率最高、使用最广泛、成本相对较低的自动对焦技术,也称对比度对焦

对焦的过程就是通过移动镜片来使对焦区域的图像达到最清晰的过程,所以对焦成功以后,直观的感受就是焦点的清晰度最高,而焦点以外的区域表现为相对模糊的状态。

采用反差对焦的相机,当我们对准被摄物体时,镜头模组内的马达便会驱动镜片从底部向顶部移动,在这个过程中,像素传感器将会对整个场景范围进行纵深方向上的全面检测,并持续记录对比度等反差数值。找出反差最大位置后,运动到顶部的镜片则会重新回到该位置,完成最终的对焦

所以使用反差对焦的手机在拍照过程中,如果取景框中的物体位置、内容发生了变动,我们的肉眼就可以观察到屏幕上的内容由模糊到清晰再到模糊的过程,有一种镜片在前后推拉的直观感受

因为反差对焦的工作方式是进行对比度检测,因此相机镜片必须要前后移动完整记录所有的图像信息,然后计算对比度最高的位置,才能最终完成对焦。所以反差对焦的一个主要缺点就是耗费的时间较长

反差对焦类似手动调焦的过程:模糊-清晰-模糊,然后重回到清晰的焦距。

相位对焦-PDAF(Phase Detection Auto Focus)

单反相机普遍采用相位对焦系统,相比于数码单反相机上的相位对焦,手机上的相位对焦则是直接将自动对焦传感器和像素传感器直接集成在一起,即从像素传感器上拿出左右相对的成对像素点,分别对场景内的物体进行进光量等信息的检测,通过比对左右两侧的相关值的情况,便会迅速找出准确的对焦点,之后镜片马达便会一次性地将镜片推到相应位置,完成对焦。

对焦成功

在传感器的前面

在传感器的后面

观看视频了解相位对焦

由于取消了之前的检测过程,且镜片马达需要移动的距离更短,对焦速度明显变快,在画面上也不会有来回对焦的情况,对于拍视频而言,效果也更加自然。不过,相位对焦并不是那么完美,它对光线的要求就比较高,在弱光拍摄环境下,相位对焦就无能威力了。

激光对焦-LDAF(Laser Detection Auto Focus)

激光对焦本来是军方的技术,后来因为科技的进步才逐渐转为民用,当然这里的激光不是对人有害的镭射激光,而是红外光线

激光对焦是通过后置摄像头旁边的红外激光传感器向被摄物体发射低功率激光,经过反射后被传感器接收,并计算出与被摄物体之间的距离。之后镜间马达便直接将镜片推到相应位置,完成对焦。 和相位对焦一样,同样是一次完成

激光对焦技术对于微距、弱光环境以及反差不够明显的区域,效果显著,能够有效提高手机在这些情况下的对焦成功率,只是在对焦速度上,激光对焦比较一般。而在光线正常的条件下,激光对焦的速度和相位对焦一样非常之快。

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