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什么因素决定了手机拍照效果:对焦系统有哪些区别?

时间: 2016-11-17 11:27 来源: 未知 收藏 百度搜索本文

目前市面上手机在拍照方面都有了很大的提升,特别在画质上,由于镜片研磨技术和传感器技术的提升,传感器能在增大面积之余,还能做得更加薄,使摄像头的体积变得更小了。但本次要说的是摄像头的另一个很重要的功能:对焦。

  

  手机的对焦技术发展路线肯定是单反产品上逐渐下放的,当然也会有专门针对手机产品而开发的技术,但基本上,用相机上的功能下放技术来形容,也是总体的情况了。

 

  而目前市面上的手机所搭载的传感器基本上都已经更新,并且在对焦上拥有了很大的改进(相比2015年),那么,我们来给大家科普一下目前市面上最常见的几种用于手机上的对焦技术吧。

  1、反差式对焦

  反差对焦,是通过找对焦区域对比度最大的点作为对焦准确的点,但是不同对焦区域的对比度的大小并不是固定的,系统也不知道对比度什么时候最大,所以需要来回去移动镜片来寻找。因此我们会发现,使用反差对焦时,镜头的对焦动作会有一个来回对焦的过程。这也是反差对焦耗时较长的最大原因。


  如上所示,图像的清晰度最高的时候是对比度最大的时候同时也是像差最小的时候。反差对焦就是通过找对焦区域对比度最大的点作为对焦准确的点,而相位对焦则是找对焦区域相差最小的点作为对焦准确的点。所以,反差对焦由于对焦速度慢,在相位对焦的出现后,就被不断的取代,到现在,90%手机都已经淘汰了反差对焦,转用速度更快的相位对焦技术。

  2、相位对焦

  相位对焦,是通过遮盖一个完整的像素,并制造成多个相位检测点,以此寻找像差最小的点来进行对焦。这里简单解释一下,物体的某一个点会从各个方向发出光线通过镜片成像到sensor上面去,当不同方向的光线成像落到传感器的同一个位置的时候,像差最小,就会被判定为合焦。


  例如,上图中紫色是物体是一个对焦点,黄色是到达传感器的焦平面,当蓝色镜片离传感器太远,上下两条光线所成的像没有重合;2号的距离合适,上下两条光线所成的像重合了没有像差,所以对焦成功;3、4号距离太近了,上下两条光线所成的像没有重合,但是和1号不同的是像差的方向是不一样的。相位对焦通过额外的装置或者特殊的像素点判断成像相差的情况(图中用红色和绿色表示),因此,控制对焦镜片的程序就会控制镜片回到2号的位置,完成对焦。这就是相位对焦的工作方式了。这使对焦采样过程省略了计算峰值的步骤,不仅降低处理器运算的负荷,也令拍摄视频时追焦效果更好。

  3、混合对焦

  混合对焦方式有两种,一种是iPhone6使用的反差+相位的方案(6s的时候就舍弃了,转为性能更强的相位对焦),另一种是相位+激光对焦的方案,这是之前OPPO R7 Plus的对焦方案。


  先来说说反差、相位、激光三者之间的优势与不足。就如上图所说,没有完美的技术,只有不同的侧重点。但是,相位对焦经过好几代的更新,对环境光线强度的依赖已经有了很大的改善;而反差对焦也因为处理器的性能不断提升,速度也有了明显的提高(当然,发热也明显了)。激光对焦也经过改造激光元件,提升了攻率,相应速度和激光范围也有更大的效率了。当然,这里也只是说说产业情况,不代表实际使用体验。


  再说iPhone6的混合对焦,可以说,iPhone6是首台搭载了相位对焦技术的iPhone,也是苹果首个混合对焦,传感器毫无悬念的使用索尼定制的传感器,由于当时相位对焦技术并不完善,对焦依然需要反差对焦作为辅助。也因为苹果在软件优化上确实了得,混合对焦的方式确实加快了对焦的速度。只是到6s开始,相位对焦技术已经相当完善,即使没反差对焦辅助,一样拥有超越iPhone6的对焦速度了。
 

  OPPO R7 Plus使用了混合对焦方案,采用激光对焦、反差合一的混合方式。反差对焦虽然存在着反复对焦检测峰值的问题,但是,加入激光对焦后,能够有限的缩小了检测范围,使对焦速度有效的加快。因此,R7 Plus拥有当时足够快对焦速度,而且,对焦准确程度也足够高。但是,差不多一年后,三星使用上了全像素双核对焦而轻松稳坐了对焦速度之王的宝座。

  4、全像素双核对焦

  全像素双核CMOS AF通过图像感应器相差检测自动对焦可实现高速对焦。原理和相位对焦一样,但不一样的是:全像素指的是使用了完整的一个像素,并采用两个完整的像素合并,形成一个对焦井,最终结果就是把所有对焦点,两两合并,使传感器上所有像素元件都做成对焦点。


  所以,能够在不遮盖任何像素的前提下有效完成相对差检测,而且对焦侦测系统被分布到每一个像素,因为每个检测点的进光量都增大了2倍,所有对焦精度和速度都会有相应的提升,无需牺牲成像像素,对焦的有效范围也更广,可谓是一举两得。

  5、双核对焦


  双核对焦来自于索尼最新的IMX398传感器,但与全像素双核方案并不一样,全像素双核对焦是整个传感器所有像素点均为双核设计,也就是说,所有光电二极管都是两两并列,使用同一个透镜和井容器。而双核对焦并不是这样。


  相关资料显示,IMX398的双核对焦确实一样有双像素并列结构,但并不是全部像素都使用了这个结构,而是在传感器上的中间和边缘布置了多个双核对焦集从。

  这个设计保证了有足够多的对焦像素点进行协作运算,获得接近三星全像素双核对焦的高速性能。而且,相比全像素都采用双核,IMX398这种结构在更容易保证画质,毕竟有更多专门独立收集信息的光电二极管。所以,在画质上,IMX398确实是有优势的。比如IMX398的1600万像素可以记录更多信息,方便后期照片裁剪再编辑。


  另一方面,双核对焦和PDAF相位对焦有什么不一样?首先PDAF所使用的相位对焦点是通过单个光电二极管遮盖一半,利用单个像素点来获得像差信息进行相位检测对焦的。因此,双核对焦使用完整的两个像素进行对焦检测,比PDAF整整大了4倍的通光量。这就是双核对焦速度比PDAF快了100%的原因。

(责任编辑:blogno)
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