被動對焦中的相位對焦與反差對焦


一般來講:單反相機全部采用相位式對焦。無反相機和消費級相機采用反差式對焦。

圖像最清晰----對比度最大-----像差最小

反差對焦就是通過找對焦區域對比度最大的點作為對焦准確的點,而相位對焦則是找對焦區域相差最小的點作為對焦准確的點。

相位對焦速度更快,反差對焦成功率更高。

相位對焦實現復雜需要額外的相位檢測裝置或者對sensor的pixel進行重新設計,並且對光線的要求比較高;而反差對焦則實現較簡單,只需要通過算法去判斷對比度就行了,並且對光線的要求不是那么高。

相位對焦

 

相位對焦——PDAF:它的全稱是Phase Detection Auto Focus,字面意思就是“相位檢測自動對焦”。

相位對焦技術在數碼相機領域應用已經十分成熟,在智能手機領域則仍處於起步階段。

相位檢測對焦系統構造相對復雜,通過分離鏡頭和線性傳感器將圖像分離出2個圖像,然后通過線性傳感器檢測出兩個圖像之間的距離。

單反相機普遍采用相位對焦系統,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傳感器與像素傳感器直接集成在一起

即從像素傳感器上拿出左右相對的成對像素點,分別對場景中的物體進行進光量等信息的檢測,通過比對左右兩側的相關值情況,便會迅速找出准確的對焦點,之后鏡間馬達便會一次性將鏡片推動到相應位置完成對焦。

 

在討論PDAF功能的時候,大部分情況下我們都會聲稱通過該功能模組能夠知道當前被攝物的距離。其實我們並非物理上知道被攝物的距離,而是通過左右shield pixel之間的差異來將被攝物映射到鏡頭移動距離中的某個位置。

系統在進行對焦的時候,需要將檢測到的相位差(phase difference)轉換為離焦率(Defocus Value),這個轉換過程應用到的表單數據稱為DCC(defocus conversion coefficient)。這個轉換過程應用到的表單數據稱為DCC(defocus conversion coefficient)離焦轉換系數。

 

【優缺點】

相位式對焦是通過相位檢測的線性信號來判斷當前的焦點位置是靠前還是靠后,並且准確的告訴鏡頭驅動模塊,應該將鏡片向哪個方向移動。而且在准確焦點位置的時候,相位檢測系統可以准確的知道當前已經處於合焦狀態。不需要再重復來回移動對焦鏡片組。所以在速度上會比反差式對焦要快很多。

但是,在實際拍攝中還是會出現反復對焦、難以對焦的狀況。這主要就是拍攝光亮和景物反差的緣由所導致的。 相位式對焦也是被動式的對焦方式,是靠光線反射進鏡頭。然后傳送到相應的部件上去進行識別,然后驅動對焦模塊如何工作的。那么當光線弱、光線不足的情況下,對焦速度和性能會明顯下降。(注意,對焦點只是采樣只是焦點范圍內一小部分區域的光線。也許此時你整個畫面很明亮),感光器根本就無法做判斷,就會出現難以對焦的局面。

 

相位對焦雖然在對焦速度上較有優勢,但是在對焦精度上卻受限頗多。因為由鏡頭進入的光通過半反射鏡,再經過折射到達對焦傳感器。因此,傳感器的位置要非常精確。此外,由於溫度的升高或降低,機內材料會發生膨脹或伸縮,因此到AF傳感器的光路長會發生變化,對焦成功率會受到影響。

反差對焦將對焦傳感器、半反射鏡取消了,由此引發的光路長度變化等顧慮也就沒有了,因此也提高了對焦成功率。


 

相位對焦,它的原理是在感光元件上預留出一些遮蔽像素點,專門用來進行相位檢測,通過像素之間的距離及其變化等來決定對焦的偏移值從而實現准確對焦。

傳統的單反相機擁有對焦傳感器,在反光板背面還有副反光板,副反光板會把從鏡頭入射的部分光線送到對焦傳感器上,通過測距確定焦點,再由系統控制鏡頭的移動完成自動對焦。

而由於手機攝像頭模組高度集成的要求,獨立的對焦傳感器肯定是放不進去的,於是人們直接在CMOS(感光元件)上留出一些成對兒的遮蔽像素點來進行相位檢測。 遮蔽像素點由兩個像素成對組成,兩個像素通過微透鏡各自成像。

對焦系統根據判斷信號波峰的位置可判斷出鏡頭應該往前還是往后偏移,從而迅速准確合焦。


 

反差式對焦

反差對焦-CDAF- Contrast Detection Auto Focus

 

實際中的對焦方式

 

 

【參考文獻&轉載自】

相位對焦與反差對焦 - 簡書 https://www.jianshu.com/p/175dedb11d19

攝像頭模組 PDAF對焦(Phase Detection Auto Focus) - agwtpcbox - CSDN博客 https://blog.csdn.net/agwtpcbox/article/details/56676758

手機拍照反差對焦、相位對焦和激光對焦系統解析_百度經驗 https://jingyan.baidu.com/article/22a299b5c882a29e19376aad.html

相位式對焦和反差式對焦 http://www.360doc.com/content/14/0813/10/941837_401487493.shtml

精度高速度快廠商愛 詳解PDAF相位對焦(全文)_OPPO R7_手機評測-中關村在線 http://mobile.zol.com.cn/526/5261528_all.html

 


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