聊聊手機攝像頭的對焦
夏昆岡 于 2015.05.20 00:41:20 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.10/282

在滿足了基本的畫質需求后,手機廠商逐漸在改善對焦方面的體驗,更快的對焦毫無疑問的會提升整體的拍攝體驗,更好的對焦性能是“易用性”的重要組成部分。在市場營銷方面,快速對焦也是強有力的賣點。所以有追求的廠商會想著法子的提升對焦性能。

反差式對焦

現在絕大部分手機采用的對焦方式就是反差式。反差式對焦也是目前微型單電、一體式數位相機的主要對焦方式,我們之前撰寫過《快速反差對焦的秘密 》[作者:夏昆岡 ] 一文,可以參考。

反差式對焦的基本原理獲取一串圖像后判斷反差最大的一幀,即為合焦幀,合焦幀對應的點,即焦點。原理很簡單,但要實現高速,需要軟硬體結合。首先,它需要感光器的采樣幀率盡可能的高,其二,對焦馬達的相應速度也需要足夠的快,要和感光器的采樣幀率配得上,第三,算法也很重要,優秀的算法可以提供盡可能最優化的效率。

從索尼IMX214感光器起,我們明顯的感覺到了基于該款感光器的手機對焦性能整體性的進步,這部分進步,主要來自于感光器采樣幀率的提升。而在眾多IMX214機型當中,對焦性能也是參差不齊的,而這部分的差別,可能來自于配套的對焦馬達效率不夠或者算法優化有問題。

反差式對焦的核心技術其實不在手機廠商手中,基礎的性能其實由上游廠商控制,變成了我有大家都有的一種技術共享局面,大家都有的技術,意味著——不值錢。從技術角度說,反差式對焦確實也是一種廉價的對焦手段。

相位差對焦

相位差對焦源自自動單眼相機,自動單眼相機中有一個AF對焦傳感器,當影像投影到對焦傳感器的多個傳感單元上時,通過監測各種投影的偏移量來推測是否合焦,合焦正確的情況下,各單元的投影位置是一致的,這種通過偏移量或相位來檢測對焦的方式叫做相位差對焦,或簡稱相位對焦。

相位對焦需要單獨的傳感器,但技術并非一成不變,在若干年前,就出現了將傳感器植入感光器的技術,經過多年發展,這項技術也出現在手機攝像頭當中。最早采用相位對焦的手機大概是三星的Galaxy S5,沒多久,iPhone 6系列也登場了,也采用了相位對焦技術。新近發布的一票手機,采用相位對焦技術的也越來越多。

這里得重點聲明一下,手機上不存在純粹的相位對焦,準確的說是相位和反差式的混合對焦,基本上都是相位實現粗略對焦,而反差對焦進行精調。

為什么混合對焦越來越受歡迎,很大程度上還是因為高速優質的反差對焦性能尚未移植到手機,采樣純反差對焦的松下微型單電機型,速度就快得驚人,但這樣的性能暫時無法移植到手機當中,所以給了這種混合對焦方式機會,相比目前手機上的反差對焦性能,這種對焦方式對性能的提升是顯著的。和反差式對焦相似的是,混合對焦的基礎性能同樣是感光器廠商控制,因此也會出現一榮俱榮的格局。

激光對焦

LG G3有個特別的賣點,就是激光對焦。在攝像頭旁邊有個暗紅色的半透明發射窗口,當對焦時,里面會發射出測距激光。原理非常簡單,通過測距激光,快速的定位焦點,實際使用中,G3對焦速度并非虛言,它提供了手機中一流水準的對焦體驗。這種對焦方式不依賴于感光器廠商的技術進步,技術上具有很強的獨立性,但或許是成本的問題,沒有任何普及的趨勢。

三角測距對焦

華為榮耀6 Plus具有后置雙攝像頭設計,在其官方文案中,稱“利用雙攝像頭和對焦物體之間三角測距原理”,可以實現0.1秒的快速對焦。實際表現卻是誰用誰傷心,對焦緩慢是很多榮耀6 Plus用戶共同的吐槽點。說真的,我們不了解榮耀6 Plus三角測距的具體實現步驟,說不定他們的工程師也不了解。

迷一樣的對焦速度

關于對焦速度,iPhone 6系列、Galaxy S5、LG G3 這樣采用了“非主流”對焦方案的機型是目前的第一梯隊,而繼續新型高速感光器的機型,例如iPhone 5S、一大票IMX214機型等,是第二梯隊。這個是長期使用的大致總結,沒法數據量化。也正因為量化不易,結果就是吹牛可以不打草稿。我們看到多個廠商打出0.3秒極致對焦這樣的描述,很快0.1秒的那個誰來了一個全秒。笑笑就好。

預對焦

預對焦是什么?預對焦就是在預先對焦,即用戶按下快門之前,系統自動完成對焦工作。預對焦對于拍攝體驗的改善至關重要,真正做好的手機寥寥無幾,并不是簡單的自動完成一次對焦那么簡單。什么時候啟動預對焦,需要正確的判斷場景是否變化,手機稍稍換個角度,場景就變了,正確的做法是應該及時的自動重新對焦,而不是等待用戶來干預。在實際使用中,我們會經常稍稍的改變一下構圖,這種情況下,很多手機會判斷失誤,以為場景沒變化因此不做出反應,而菜鳥級用戶也不懂這種情況下需要手工干預一下,結果導致對焦失敗。還有一種簡單粗暴的預對焦方式,就是不管場景是否變化,都在不停的以一個固定頻率重新對焦,這種方法不可取,太粗暴,也不人性化,實際使用中還會帶來很多麻煩。

預對焦做得比較好的iPhone,在大部分典型拍攝中,iPhone可以自行處理對焦過程,用戶只需要按快門。而預對焦,往往是國產品牌最容易忽視的地方,因為這部分真需要大量的技術投入,遠沒有拼參數拼指標拼功能來得痛快。

一些輔助的對焦手段

手機中還常有一些其他的對焦方式,例如人臉識別、自動動體追蹤等,有的還加入了手工對焦,目前這些輔助的對焦手段實用性都不是很強,但可以作為發展方向研究。

對未來的一點看法

代表當前一流對焦性能的幾款手機,很快將不再寂寞,混合對焦會隨著新款的感光器普及下去,屆時手機又將迎來一次整體性的對焦性能提升,當然,我們也將看到某些廠商吹牛水準的提升。但這種級別的性能普及后,會有越來越多的用戶會覺得卡片機越來越沒使用價值。而手機拍照的樂趣會更進一步的被挖掘,一些需要快速對焦性能的題材會越來越適合用手機拍攝,例如人文攝影。我們對未來也寄予更多智能化的期待,我們希望拍攝能與大數據連接起來,讓拍攝更高效更有樂趣,這個話題我們將來會著重討論。

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"我們希望拍攝能與大數據連接起來,讓拍攝更高效更有樂趣"
---這句有點意思
發表于2015.06.01 15:45:59
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感覺所有手機里,吹牛的很多,但論實力,拍照對焦最好的還是蘋果手機。
發表于2015.05.23 12:49:53
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