Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как он работает

Делая фото на смартфон, каждый хочет получить качественные снимки, на которых сфотографированный объект будет четким и резким, то есть в фокусе. Современные технологии, в том числе мобильные устройства, позволяют выполнять ручную или автоматическую фокусировку, и даже профессионалы чаще используют автофокусировку. Устройство без вмешательства пользователя устанавливает линзы на желаемом фокусном расстоянии, что позволяет снимать объект без размытия, и, хотя, когда вы наводите камеру, фокусировка выполняется мгновенно, в это время многие процессы и вычисления незаметны к глазу.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Сегодня многие производители смартфонов совершенствуют технологию автофокусировки, которая позволяет делать четкие и качественные фотографии, даже когда объект движется. А продвинутые пользователи при выборе мобильного устройства больше обращают внимание на тип автофокуса камеры, чем на количество мегапикселей. Давайте поговорим о том, что такое автофокус, что их отличает и как они работают.

Что такое автофокус и зачем он нужен

Система автофокуса присутствует в любом современном смартфоне, в том числе и в бюджетных вариантах. С его помощью объектив камеры настраивается так, чтобы практически мгновенно фокусироваться на одном или нескольких объектах фото или видео, что упрощает процесс и снимает с пользователя задачу ручной фокусировки, как при съемке профессиональной зеркальной камерой.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Автофокус позволяет легко делать резкие и детализированные снимки, наведя камеру на объект и нажав соответствующую кнопку. Автофокус включает сенсор, систему управления и блок, отвечающий за перемещение ствола или линз.

Камера сконструирована таким образом, что лучи света, отраженные от объектов на фотографии, улавливаются датчиками, которые преобразуют поток фотонов в поток электронов, затем ток преобразуется в биты, эта информация обрабатывается и отправляется в память устройства. Как работает автофокус? Все зависит от его вида. Линзы фокусируют лучи, отраженные от объектов, в то время как при установке фокуса камера будет руководствоваться расстоянием до снимаемого объекта и интенсивностью освещения, а датчик, в свою очередь, создаст цифровую фотографию. В отличие от предыдущих моделей смартфонов, современные устройства позволяют регулировать расстояние между линзами и сенсорами, что позволяет получать более качественные изображения.

Читайте также:  Не подключается фотоаппарат к компьютеру — как исправить проблему

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Современные камерофоны оснащены высокочувствительными сенсорами и специальными алгоритмами, которые помогают камере фокусироваться даже в условиях низкой освещенности. В продвинутых устройствах также внедрена система искусственного интеллекта, регулирующая параметры съемки и фокусировки для получения максимально качественного кадра, а также опция автофокусировки на ходу, позволяющая сфокусироваться на движущемся объекте, следя за ним движения, чтобы можно было сделать хороший снимок при условии, что объекты находятся в движении.

Автофокус на данный момент реализован в трех актуальных вариантах: контрастный, фазовый и лазерный. Давайте рассмотрим, чем отличается каждый из них.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Контрастный автофокус

Технология основана на работе светочувствительных элементов, анализирующих контрастность кадра. Фокусировка обеспечивается перемещением линз объектива для достижения желаемого контраста изображения. Когда максимальный контраст был получен путем оценки этого параметра и изменения положения линз, это означает, что объект находится в фокусе. В этом случае камера анализирует небольшой участок матрицы.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Следовательно, контрастный автофокус относится к пассивному типу автофокуса, это решение простое в реализации и используется на бюджетных смартфонах. Автофокус работает медленнее, чем другие технологии, из-за необходимости перемещать линзы несколько раз для получения результата. Эти движения и оценка контраста, выполняемые поэтапно, занимают около секунды, и это немного, когда речь идет о съемке неподвижных или неподвижных объектов, которые могут застыть на фотографии, но в этой ситуации легко упустить момент, и он не подойдет для съемки на ходу, так как фотография будет смазана маслом. Кроме того, в контрастном автофокусе отсутствует опция следящей фокусировки, и качество фотографий сильно пострадает в условиях низкой освещенности.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Фазовый автофокус: быстрая и продвинутая альтернатива

До недавнего времени этот тип автофокусировки был привилегией флагманских смартфонов, но теперь в большинстве устройств используется фазовый автофокус со сканированием света.

Читайте также:  Термопрокладка и термопаста: что лучше применять в компьютере

Фазовый автофокус смартфона (PDAF) — это активный тип автофокусировки, наиболее актуальный сегодня и обеспечивающий высокую скорость работы, а также возможность фокусироваться на движущихся объектах. Технология заимствована у цифровых зеркальных фотоаппаратов, изначально она предназначалась специально для фотоаппаратуры, где показала себя наилучшим образом, и только позже перекочевала на ведущие мобильные устройства.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Принцип работы такого типа фокуса следующий:

  • Световой поток, проходящий через линзу, разделяется на две части, а затем лучи из разных областей линзы направляются на датчики светочувствительного датчика, которые оценивают однородность света.
  • Если объект находится в фокусе, световой поток от него будет сходиться к точке на датчике. В противном случае программа с учетом измеренного расстояния подаст команду, и линза переместит линзы в нужное положение. Камера решает, как перемещать линзы, чтобы мгновенно получить наилучшее изображение.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Поскольку все эти действия (расстояние между потоками измеряется и по результатам оценки положение линз корректируется системой, т.е отдельные лучи достигают заданного расстояния от датчиков) выполняются за один этап, это означает, что фазовый автофокус будет работать во много раз быстрее, чем контрастный автофокус. Чтобы сфокусироваться на объекте, требуется доля секунды. Покрытие объекта резкостью происходит в любом месте кадра, и если в кадре есть несколько объектов, одинаково удаленных от объектива, все они попадают в зону высокой четкости. Камера оценивает движение с помощью матричных датчиков, что приводит к отслеживанию автофокуса.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Несмотря на все свои преимущества, даже фазовый автофокус не идеален. Его недостаток — ночная съемка, при которой в апертуру объектива попадает недостаточное количество света, что приводит к снижению скорости фокусировки. Кроме того, реализация этого типа автофокуса довольно сложна и требует точной установки системы призм и зеркал, а также тщательной настройки программного обеспечения. И все же, несмотря на недостатки технологии, как правило, она обеспечивает создание качественных изображений. Сегодня помимо автофокуса производители используют специальные алгоритмы, интегрирована система искусственного интеллекта, позволяющая значительно улучшить качество съемки. Технология совершенствуется, поскольку многие производители пошли по пути ее развития или использования разновидностей фазовой автофокусировки.

Читайте также:  Как настроить и прошить роутер D-Link DIR300

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Лазерный автофокус: самый активный

Самым продвинутым на сегодняшний день является лазерный автофокус. Как и первая фаза, он относится к активному типу и использует тот же принцип работы, что и оптические дальномеры. Таким образом, излучатель освещает объект, а датчик измеряет расстояние до него и время отраженного лазерного луча.

Фазовый автофокус в камере смартфона: что это такое и как работает

Лазерный автофокус не зависит от освещения и работает быстрее, чем фазовый автофокус, действуя на небольших расстояниях. Наилучший результат возможен при удалении объекта на 0,6 метра. При съемке объектов, находящихся на расстоянии от 3 до 4 метров и более, система будет использовать другой тип фокусировки. Процесс автофокусировки занимает еще меньше времени (операция выполняется всего за 0,276 секунды), что позволяет снимать высококачественные изображения без потери скорости даже ночью или при плохой видимости из-за погодных условий.

Подводя итоги, отметим, что наиболее актуальной для камер смартфонов на сегодняшний день является технология фазовой автофокусировки. Некачественные показатели при недостатке освещения сглаживаются наличием дополнительных вспомогательных программных изменений, таких как интеллектуальные алгоритмы, определяющие лучшую производительность вне зависимости от условий съемки.

Ссылка на основную публикацию