Что такое гибридный автофокус в смартфоне

Общеизвестно, что гибридный автофокус, будучи использован в смартфоне или фотоаппарате позволяет достичь куда лучших результатов, чем любой другой метод фокусировки в отдельности.

Рассмотрим, какие бывают варианты этой технологии, на каком принципе они работают, и основные их преимущества.

Основные разновидности автофокуса

На сегодняшний день в смартфонах используются три технологии, использующие совершенно разные физические принципы. Идеальной ни одну из них назвать нельзя: собственно, именно поэтому возникла идея их «скрещивания».

Контрастный афтофокус работает путем последовательных микроперемещений линзы, после каждого из которых процессор камеры производит анализ контрастности полученного изображения.


Плюсы:

• Отсутствие сложной аппаратной части.
  
• Высокая точность работы.
  
• Низкая стоимость производства.
  

Минусы:

• Чрезвычайно медленная скорость работы.
  
• Перемещение фокуса осуществляется «вслепую», путем последовательного перебора позиций.
  

Фазовый автофокус, или PDAF, работает по принципу сравнения проходящих через края объектива пучков света, регистрируемых специальными датчиками матрицы.


Фиксируемая таким образом разница фаз позволяет быстро определить направление и величину требуемого смещения фокуса.

Плюсы:

• Более высокая скорость работы по сравнению с контрастным АФ.
  
• Возможность слежения за движущимися объектами.
  

Минусы:

• Сложность аппаратной и программной частей системы.
  
• Дороговизна, увеличивающая стоимость устройства в целом.
  
• Зависимость от условий освещения и светосилы объектива.
  
• Проблемы с фронт- и бэк-фокусом.
  

Лазерный авфтофокус производит измерение расстояния до объекта съемки по тому же принципу, что и лазерный дальномер: за счет измерения времени прохождения импульса от источника и обратно.

Плюсы:

• Ультимативно высокая скорость работы, позволяющая выполнить фокусировку за доли секунды.
  
• Отсутствие зависимости от освещенности.
  
• Достаточно простая конструкция.
  

Минусы:

• Ограниченное расстояние, на котором возможно использование этого типа АФ.
  

Контрастный плюс фазовый

Эта схема позволяет добиться высокой скорости работы в сочетании с точностью и минимальной зависимостью от освещенности. Несколько десятков датчиков фазовой детекции встраиваются в поверхность фотосенсора.

Их роль – «пристрелочная» фокусировка, благодаря которой положение фокуса определяется приблизительно, но зато очень быстро. Это избавляет необходимости от последовательного перебора большого количества позиций и связанных с этим потерь времени.

Окончательная доводка производится контрастным методом, не требующим высокой светосилы, но зато обеспечивающим хорошую точность.


Заодно снимается проблема фронт- и бэк-фокуса, вызванная неравномерным расположением датчиков на матрице.

Понятно, что такое сочетание требует филигранной работы программного обеспечения, но в современных устройствах с этим никаких сложностей не возникает, особенно с широким распространением искусственного интеллекта, для которого именно камеры стали основным местом приложения.

Фазовый плюс лазерный

Это сочетание правильнее будет назвать не гибридизацией, а комбинированием. Две системы аппаратно никак не связаны между собой – просто происходит «разделение обязанностей».

На коротких расстояниях задействуется лазерный АФ, а если до объекта съемки слишком далеко, чтобы он мог корректно работать, камера переключается на PDAF.


Известно и сочетание лазерного и контрастного типов фокусировки, а в некоторых моделях можно встретить все три варианта.

В заключение

Очень многие решения, используемые в камерах смартфонов, приходят из арсенала разработчиков фотоаппаратов.

Тот же фазовый автофокус еще несколько лет назад использовался только в «зеркалках», и только недавно появился в флагманских моделях некоторых производителей.

То же самое касается и гибридного АФ: перед тем, как дебютировать на Samsung Galaxy S5, сочетание фазового и контрастного методов активно применялось в профессиональных камерах Sony.


Совмещение нескольких типов автофокуса позволяет получить лучший результат работы и устранить проблемы, отдельным его видам, но при этом увеличивает стоимость аппаратной части.

Поэтому в настоящий момент подобные системы используются только в топовом сегменте мобильных устройств.