Эволюция Мобильного Автофокуса: От Контраста К Dual Pixel

Привет, Гиктаймс! При съемке на смартфон (и не только) очень важно, чтобы фотографии были четкими и четкими.

Для этого объект фотографии должен быть в фокусе, прежде чем вы нажмете кнопку «Сделать фото».

В последнее время многие производители смартфонов работают над усовершенствованием технологий автофокусировки, и сегодня мы рассмотрим плюсы и минусы каждой из них, а также то, чем они отличаются.

Как обычно, все подробности под катом.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

При выборе камерофона многие обращают внимание на количество мегапикселей – мол, у кого больше, тот и круче.

Однако зачастую более важно и полезно обратить внимание на другие факторы, которые оказывают не менее существенное влияние на качество фотографий.

Среди них тип автофокуса камеры смартфона.

Apple, Samsung, LG и другие производители сейчас активно окунулись в эту область, и многим действительно удалось добиться значительного прогресса.



Что такое автофокус и зачем он нам нужен?

Система автофокусировки камеры настраивает объектив так, чтобы он фокусировался непосредственно на объекте, что позволяет отличить четкий снимок от упущенной возможности.

Упрощенно принцип работы камеры заключается в том, что лучи света отражаются от фотографируемых объектов и затем попадают на сенсор, который преобразует поток фотонов в поток электронов.

После этого ток преобразуется в набор битов, данные обрабатываются и записываются в память камеры.

Сейчас среди производителей смартфонов особенно популярны CMOS-сенсоры, которые преобразуют заряд в напряжение непосредственно в пикселе, обеспечивая впоследствии прямой доступ к содержимому произвольного пикселя.

Теоретически это работает следующим образом: линзы фокусируют свет на датчике, который затем создает цифровую фотографию.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

На самом деле все не так просто.

Угол падающего света зависит от расстояния, на котором находится фотографируемый объект. На схеме ниже показана линза, фокусирующая свет на синий объект; зеленый и красный объект будут не в фокусе и на финальной фотографии будут размыты.

Если мы хотим сфокусироваться на зеленом или красном объекте, нам нужно изменить расстояние между линзами и сенсором.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

На заре производства камерофонов большинство устройств имели фиксированный фокус.

В современных смартфонах предусмотрена возможность регулировки расстояния между линзами и сенсором.

Таким образом, вы получаете качественные детализированные изображения.

В настоящее время для реализации автофокусировки в смартфонах в основном используются три метода: контрастный, фазовый и лазерный.



Контрастный автофокус

Контрастный автофокус – это пассивный тип автофокусировки.

Это решение до сих пор используется в большинстве смартфонов, во многом потому, что оно одно из самых простых.

С помощью датчика измеряется количество света на объекте, после чего он перемещает объектив в зависимости от контрастности.

Если контраст максимальный, значит, объект в фокусе.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

В целом контрастный автофокус вполне неплохо справляется со своей задачей и имеет большой плюс – он достаточно прост и не требует для своей работы какого-либо сложного оборудования.

Но у него также есть несколько недостатков.

Контрастная автофокусировка, в частности, работает медленнее, чем другие, и обычно ей требуется около секунды, чтобы сфокусироваться на объекте.

За это время вы, возможно, уже не захотите фотографировать, или момент будет упущен, если вы хотели сфотографировать, например, быстро движущийся объект. Это связано с тем, что львиную долю времени занимает процесс «смещение точки фокусировки/линзы объектива – оценка контрастности – сдвиг – оценка контрастности».

Кроме того, у контрастного автофокуса отсутствуют возможности следящей фокусировки, и в условиях плохой освещенности он вряд ли вас впечатлит. Поэтому данный тип автофокуса сегодня используется в основном в бюджетных смартфонах, таких как Леново А536 , ASUS Зенфон Go и другие.



Фазовый автофокус: быстрая и продвинутая альтернатива

Одним из пионеров здесь стала компания Samsung, которая позаимствовала технологию у цифровых зеркальных камер и оснастила свой смартфон Galaxy S5 фазовым автофокусом.

Дело в том, что в этом случае используются специальные датчики – они улавливают проходящий световой поток из разных точек изображения, используя линзы и зеркала.

Внутри датчика свет разделяется на две части, каждая из которых попадает на сверхчувствительный датчик.

Расстояние между световыми потоками измеряется датчиком, после чего он определяет, насколько нужно сдвинуть объектив для точной фокусировки.

Например, Samsung Galaxy S5 фокусируется на объекте всего за 0,3 секунды.

Наглядно принцип работы фазового автофокуса представлен ниже.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

Первое и главное преимущество фазового автофокуса в том, что он намного быстрее контрастного, он просто необходим при съемке движущихся объектов.

Кроме того, камера может оценивать движение объекта с помощью датчиков, отсюда и возможность отслеживания автофокуса.

Но есть и недостатки.

Фазовый автофокус, как и контрастный автофокус, также не очень хорошо справляется со своей задачей в условиях низкой освещенности.

Для этого также требуется более мощное оборудование, поэтому оно обычно доступно в смартфонах высокого класса.

Среди них Хуавей Хонор 7 , Сони Иксперия М5 И Самсунг Галакси Ноут 5 , который, кстати, можно найти в М.

Видео.

Некоторые производители пошли дальше и решили использовать в смартфонах лазерный автофокус (подробнее об этом позже), а другие активно занимаются усовершенствованием технологии фазового автофокуса.

Например, Apple в своем айфон 6с и айфон 6с плюс использует так называемые «фокусные пиксели» — дело в том, что технология использует часть пикселей в качестве датчика фазы, и съемка на смартфонах Apple происходит действительно быстро.

По сути, это тот же фазовый автофокус, здесь надо отдать должное маркетологам.

Но технология Dual Pixel, которую Samsung использует в своих смартфонах Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge, действительно отличается от фазовой фокусировки в камерах других смартфонов.

Хоть это и разновидность фазового автофокуса, он все же имеет некоторые отличия и тонкости.

В смартфонах фазовый автофокус несколько ограничен — чтобы назначить датчик фокусировки на каждый пиксель, нужно его сильно уменьшать, что приводит к появлению шумов и размытости фотографий.

Обычно около 10% светочувствительных точек оснащены датчиками; однако некоторые производители не выходят за пределы 5%.

В Dual Pixel каждый пиксель имеет отдельный сенсор из-за увеличения размеров пикселей.

Процессор обрабатывает показания каждого пикселя, но делает это настолько быстро, что автофокусировка все равно занимает десятые доли секунды.

В Samsung утверждают, что технология Dual Pixel аналогична фокусировке с помощью человеческого глаза, но это опять же маркетинговый ход.

Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

Тем не менее, мы должны признать инновационность такого подхода к фазовому автофокусу в современных смартфонах.

Теперь это настоящий эксклюзив для Галактика С7 и Галактика С7 Край .



Лазерный автофокус: самый активный

Как и фазовый детектор, лазерный автофокус является активным типом автофокусировки.

В этом направлении уже давно работает компания LG, которая впервые реализовала лазерный автофокус в своем смартфоне G3. Технология основана на принципе лазерного дальномера: лазерный излучатель освещает объект, а датчик измеряет расстояние до него и время прихода отраженного лазерного луча.

Одно из главных преимуществ этого автофокуса – время.

По данным LG, весь процесс лазерной автофокусировки занимает 0,276 секунды.

Значительно быстрее контрастного автофокуса и немного быстрее фазового.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

Очевидным преимуществом лазерного автофокуса является то, что он невероятно быстрый и хорошо работает в условиях низкой освещенности.

Но работает это только на определенном расстоянии — лучший эффект достигается, если расстояние от смартфона до объекта меньше 0,6 метра.

А через пять метров – здравствуй, контрастный автофокус.

В основном смартфоны LG оснащены лазерным автофокусом – например, LG G4 .

Но есть исключения: тот же One Plus 2 или Asus Zenfone 2 Лазер .

Однако с последним все понятно из названия, да и цена привлекательна для такого набора возможностей.



Двойная камера: смело, но не все понимают

В какой-то момент производители поняли, что нужно сделать что-то диковинное, помимо фазового определения или лазерного автофокуса.

Так появились двойные камеры: для получения четких снимков используются не один, а два объектива.

Одна камера с фиксированным фокусом снимает удаленные объекты, другая фокусируется на объектах, находящихся поблизости.

Важным преимуществом двойной камеры является возможность быстро сделать снимок и позже сфокусироваться, как у камеры Lytro. Но если говорить о более точной фокусировке, то здесь двойная камера явно проигрывает фазовой фокусировке.



Эволюция мобильного автофокуса: от контраста к Dual Pixel

Пока не так много смартфонов на рынке доступны с двойной камерой — это устройства от HTC (например, Один М9+ ), Хонор 6 Плюс и другие.

Ходят слухи, что Apple также решит использовать двойную камеру в своем новом iPhone. Технология инфракрасной автофокусировки, которую Lenovo продемонстрировала на MWC в прошлом году, по сути работает как лазерная автофокусировка, но примерно в два раза быстрее, чем контрастная автофокусировка.

Вы можете проверить это на примере Lenovo Vibe выстрел .



Что выбрать?

Поскольку каждый выбирает смартфон под свои нужды, сложно порекомендовать что-то, что подойдет всем сразу.

Некоторые в восторге от автофокуса Huawei, который можно настроить после съемки, другие считают Dual Pixel оптимальным.

Вообще говоря, на данный момент фазовый автофокус — правильное решение для большинства флагманов, и производители нам это постоянно доказывают. Теги: #Фотография #Смартфоны #Гаджеты #Автофокус

Вместе с данным постом часто просматривают: