05.03.2019 Как работает автофокус в камере смартфона?
Делать четкие снимки на смартфоне помогают технологии автоматической фокусировки, которые имеют свои особенности и нашли применение в современных устройствах разного ценового сегмента. В этой статье мы расскажем о типах и принципе работы автофокуса камер современных смартфонов.
Контрастный автофокус
Принцип работы данной технологии заключается в постоянном считывании и анализе изображения, полученного с матрицы. Отвечает за это микропроцессор, главной задачей которого является перемещение объектива в поисках зоны с наибольшим контрастом. Нахождение такой зоны и является "попаданием в фокус". Основной недостаток контрастного автофокуса - это его медлительность. Микропроцессор может сделать вывод о наивысшем уровне контраста лишь после анализа всего изображения и возвращения объектива обратно, на что требуется некоторое время.
Данный тип автофокуса на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах.
Лазерный автофокус
Смартфон, оснащенный лазерным автофокусом излучает тончайший луч света, который отражается от всевозможных поверхностей и возвращается обратно. Смартфон высчитывает время, потраченное лазером на путь туда-обратно, умножает результат на скорость света и делит все это на 2. Полученный результат и будет расстоянием до объекта, благодаря чему и удаётся сфокусироваться.
Лазерный автофокус имеет высокую точность вычисления и скорость работы. Но есть в данном способе фокусировки и недостатки. Все дело в том, что крохотные размеры луча являются причиной неэффективности его работы на больших расстояниях или на открытом пространстве. Поэтому производители смартфонов совмещают в своих устройствах контрастный и лазерный автофокус. Во время запуска камеры смартфон излучает луч света, чтобы проверить, есть ли поблизости какие-либо предметы. В случае их отсутствия камера смартфона переходит на использование контрастного автофокус.
Фазовый автофокус
Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют получить камере смартфона больше данных для настройки фокуса.
Главное преимущество фазового автофокуса состоит в том, что он намного быстрее контрастного автофокуса. Это существенно облегчает съемку движущихся объектов. При использовании фазового автофокуса камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков и удерживать в фокусе постоянно перемещающийся объект (т.н. следящий автофокус).
Но есть и здесь не обходится без минусов. Фазовый автофокус, как и контрастный, не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях плохого освещения. Также, для использования фазового автофокуса в смартфоне необходима мощная аппаратная начинка, поэтому он, как правило, доступен в достаточно дорогих смартфонах.
Стоит отметить, что фазовый автофокус, хотя и быстрее контрастного, он все равно далек по этому показателю от лазерного. Некоторые производители в настоящее время занимаются совершенствованием технологии фазового автофокуса, что позволит приблизить скорость его работы к лазерному аналогу. Например, в смартфонах iPhone XS и iPhone XS Max компания Apple использует так называемые "фокусные пиксели". Суть данной технологии состоит в том, что при съемке часть пикселей задействуется в качестве фазового сенсора. Съемка на новейшие смартфоны от Apple получается действительно быстрой.
Dual Pixel
В топовых смартфонах южнокорейской компании Samsung используется система Dual Pixel. Ранее в смартфонах Samsung использовался фазовый автофокус, теперь же инженеры компании решили, что скорости фазового автофокуса недостаточно. Разработчики из Южной Кореи внедрили в каждый пиксель матрицы по два специальных фотодиода. Ранее в фазовом автофокусе фотодиоды использовались не в каждом пикселе, а если и использовались, то лишь один к одному пикселю. С системой Dual Pixel для автофокусировки используются все пиксели матрицы, что позволяет существенно повысить скорость и качество фокусировки.
На данный момент фазовый автофокус является наиболее верным решением для большинства флагманских смартфонов ведущих производителей.
Принцип работы данной технологии заключается в постоянном считывании и анализе изображения, полученного с матрицы. Отвечает за это микропроцессор, главной задачей которого является перемещение объектива в поисках зоны с наибольшим контрастом. Нахождение такой зоны и является "попаданием в фокус". Основной недостаток контрастного автофокуса - это его медлительность. Микропроцессор может сделать вывод о наивысшем уровне контраста лишь после анализа всего изображения и возвращения объектива обратно, на что требуется некоторое время.
Данный тип автофокуса на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах.
Лазерный автофокус
Смартфон, оснащенный лазерным автофокусом излучает тончайший луч света, который отражается от всевозможных поверхностей и возвращается обратно. Смартфон высчитывает время, потраченное лазером на путь туда-обратно, умножает результат на скорость света и делит все это на 2. Полученный результат и будет расстоянием до объекта, благодаря чему и удаётся сфокусироваться.
Лазерный автофокус имеет высокую точность вычисления и скорость работы. Но есть в данном способе фокусировки и недостатки. Все дело в том, что крохотные размеры луча являются причиной неэффективности его работы на больших расстояниях или на открытом пространстве. Поэтому производители смартфонов совмещают в своих устройствах контрастный и лазерный автофокус. Во время запуска камеры смартфон излучает луч света, чтобы проверить, есть ли поблизости какие-либо предметы. В случае их отсутствия камера смартфона переходит на использование контрастного автофокус.
Фазовый автофокус
Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют получить камере смартфона больше данных для настройки фокуса.
Главное преимущество фазового автофокуса состоит в том, что он намного быстрее контрастного автофокуса. Это существенно облегчает съемку движущихся объектов. При использовании фазового автофокуса камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков и удерживать в фокусе постоянно перемещающийся объект (т.н. следящий автофокус).
Но есть и здесь не обходится без минусов. Фазовый автофокус, как и контрастный, не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях плохого освещения. Также, для использования фазового автофокуса в смартфоне необходима мощная аппаратная начинка, поэтому он, как правило, доступен в достаточно дорогих смартфонах.
Стоит отметить, что фазовый автофокус, хотя и быстрее контрастного, он все равно далек по этому показателю от лазерного. Некоторые производители в настоящее время занимаются совершенствованием технологии фазового автофокуса, что позволит приблизить скорость его работы к лазерному аналогу. Например, в смартфонах iPhone XS и iPhone XS Max компания Apple использует так называемые "фокусные пиксели". Суть данной технологии состоит в том, что при съемке часть пикселей задействуется в качестве фазового сенсора. Съемка на новейшие смартфоны от Apple получается действительно быстрой.
Dual Pixel
В топовых смартфонах южнокорейской компании Samsung используется система Dual Pixel. Ранее в смартфонах Samsung использовался фазовый автофокус, теперь же инженеры компании решили, что скорости фазового автофокуса недостаточно. Разработчики из Южной Кореи внедрили в каждый пиксель матрицы по два специальных фотодиода. Ранее в фазовом автофокусе фотодиоды использовались не в каждом пикселе, а если и использовались, то лишь один к одному пикселю. С системой Dual Pixel для автофокусировки используются все пиксели матрицы, что позволяет существенно повысить скорость и качество фокусировки.
На данный момент фазовый автофокус является наиболее верным решением для большинства флагманских смартфонов ведущих производителей.