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【Camera】手機相機自動對焦的3種方式及原理

目前在手機上採用的自動對焦系統包括反差對焦、相位對焦和鐳射對焦三種方案。

反差對焦-CDAF(Contrast Detection Auto Focus)

反差對焦是目前普及率最高、使用最廣泛、成本相對較低的自動對焦技術,也稱對比度對焦

對焦的過程就是通過移動鏡片來使對焦區域的影象達到最清晰的過程,所以對焦成功以後,直觀的感受就是焦點的清晰度最高,而焦點以外的區域表現為相對模糊的狀態。

採用反差對焦的相機,當我們對準被攝物體時,鏡頭模組內的馬達便會驅動鏡片從底部向頂部移動,在這個過程中,畫素感測器將會對整個場景範圍進行縱深方向上的全面檢測,並持續記錄對比度等反差數值。找出反差最大位置後,運動到頂部的鏡片則會重新回到該位置,完成最終的對焦

所以使用反差對焦的手機在拍照過程中,如果取景框中的物體位置、內容發生了變動,我們的肉眼就可以觀察到螢幕上的內容由模糊到清晰再到模糊的過程,有一種鏡片在前後推拉的直觀感受

因為反差對焦的工作方式是進行對比度檢測,因此相機鏡片必須要前後移動完整記錄所有的影象資訊,然後計算對比度最高的位置,才能最終完成對焦。所以反差對焦的一個主要缺點就是耗費的時間較長

反差對焦類似手動調焦的過程:模糊-清晰-模糊,然後重回到清晰的焦距。

相位對焦-PDAF(Phase Detection Auto Focus)

單反相機普遍採用相位對焦系統,相比於數碼單反相機上的相位對焦,手機上的相位對焦則是直接將自動對焦感測器和畫素感測器直接整合在一起,即從畫素感測器上拿出左右相對的成對畫素點,分別對場景內的物體進行進光量等資訊的檢測,通過比對左右兩側的相關值的情況,便會迅速找出準確的對焦點,之後鏡片馬達便會一次性地將鏡片推到相應位置,完成對焦。

對焦成功

在感測器的前面

在感測器的後面

觀看視訊瞭解相位對焦

由於取消了之前的檢測過程,且鏡片馬達需要移動的距離更短,對焦速度明顯變快,在畫面上也不會有來回對焦的情況,對於拍視訊而言,效果也更加自然。不過,相位對焦並不是那麼完美,它對光線的要求就比較高,在弱光拍攝環境下,相位對焦就無能威力了。

鐳射對焦-LDAF(Laser Detection Auto Focus)

鐳射對焦本來是軍方的技術,後來因為科技的進步才逐漸轉為民用,當然這裡的鐳射不是對人有害的鐳射鐳射,而是紅外光線

鐳射對焦是通過後置攝像頭旁邊的紅外鐳射感測器向被攝物體發射低功率鐳射,經過反射後被感測器接收,並計算出與被攝物體之間的距離。之後鏡間馬達便直接將鏡片推到相應位置,完成對焦。

和相位對焦一樣,同樣是一次完成

鐳射對焦技術對於微距、弱光環境以及反差不夠明顯的區域,效果顯著,能夠有效提高手機在這些情況下的對焦成功率,只是在對焦速度上,鐳射對焦比較一般。而在光線正常的條件下,鐳射對焦的速度和相位對焦