Как работает автофокус в смартфоне? Какой тип автофокуса работает лучше? Плюсы и минусы лазерного, фазового и контрастного АФ. Чем так хорош dual-pixel?

Как работает автофокус в смартфоне? На этот вопрос нет простого ответа. Нужно разобраться с каждой разновидностью автофокуса, изучить особенности конкретной технологии фокусировки. Только после этого можно делать хоть какие-то выводы. Поэтому сейчас мы поговорим и о разновидностях технологий автоматической фокусировки, и о достоинствах и недостатках каждой из них.

Что такое фокус и автофокус камеры

Тут все просто: линза объектива преломляет лучи и собирает весь свет в одной точке – фокусе. И если в этой точке находится сенсор матрицы, то кадр получается более детализированным и качественным. Естественно этим физическим явлением пользуются все фотографы. Они помещают «в фокус» какую-либо часть кадра, настраивают объектив вручную и акцентируют внимание зрителя на переднем или заднем плане, главном объекте или второстепенной детали. Остальная часть картинки окажется размытой.

Ну а начинающие фотографы могут воспользоваться системой автоматической фокусировки, когда автоматика захватывает «в фокус» один или несколько объектов в кадре, управляя и объективом, и матрицей. И эти объекты (или объект) получаются максимально резкими и детализированными. И никакого мастерства и чувства кадра здесь уже не нужно.

Вероятно, именно поэтому цифровая фотография стала более популярной, чем пленочно-бумажная версия искусства. Ведь автофокус в камере телефона или дешевого фотоаппарата позволяет сделать детальный снимок без лишних усилий. Весь процесс сводится к простому правилу: «наводи и щелкай».

Разновидности автофокусов и базовые принципы их работы

Линза камеры фокусирует лучи, отраженные от предмета, расположенного в пространстве перед объективом. При наведении фокуса камера ориентируется на расстояние до объекта и на интенсивность свечения, исходящего от него. На сегодня существует две разновидности режимов автоматической фокусировки:

1. Активный вариант – он базируется на измерении расстояния с помощью локатора-дальномера.
2. Пассивный вариант – он работает со световым пучком, замеряя его интенсивность.

Первый (активный) режим использует лазерное инфракрасное или ультразвуковое излучение с известной скоростью распространения волны в воздухе. Модуль-излучатель испускает направленный поток, который отражается от объекта и улавливается модулем приемником через некоторый промежуток времени. Далее вычислитель автофокуса умножает это время на известную скорость распространения волны и делит результат на два, получая точное значение расстояния. Направив излучатель на нужную область, пользователь получает оптимальную фокусировку, ориентируя внимание зрителя именно на этот участок фотографии.

Второй (пассивный) режим устроен несколько иначе. Он использует особые датчики (фотодиоды), измеряющие интенсивность свечения и специальный процессор, который определяет фокус по величине этого параметра. На практике это выглядит вот так: датчики фиксируют интенсивность свечения, далее процессор сдвигает фокус, после этого происходит повторный замер интенсивности, если плотность потока увеличилась, то фокусировка считается приемлемой. Если нет – происходит повторное смещение фокуса. И так до обнаружения максимальной интенсивности. В матрицах серьезных камер присутствует до 40-60 фотодиодов.

На основе этих принципов работают самые известные системы фокусировки: фазовая, лазерная, контрастная и dual-pixel. И далее по тексту мы каждый вариант, оценив попутно их базовые достоинства и недостатки.

Достоинства и недостатки лазерного автофокуса

В этом случае в модель камеры телефона встраивают лазерный излучатель и приемник. Первый генерирует узконаправленный луч, второй принимает отраженный сигнал. В итоге скорость наведения фокуса сокращается до тысячных долей секунды. Обычно речь идет о 250-300 миллисекундах, поскольку лазер распространяется со скоростью света.

Основное достоинство лазерного фокуса – высокая скорость реакции модуля, а основной недостаток – частые сбои. Узконаправленный лазерный излучатель иногда «стреляет» мимо цели, а отраженный сигнал легко теряется, особенно на открытых пространствах. Поэтому лазерный автофокус в камере смартфона в большинстве случаев работает в паре с фазовым или контрастным вариантом наведения.

Особенности фазовой фокусировки

Технология основана на дроблении луча, проходящего сквозь объектив на два потока. Это делается для того, чтобы замерить расстояние между потоками, проходящими сквозь противоположные края объектива. Если это расстояние укладывается в определенные величины, заданные в массиве данных, картинка считается сфокусированной. Для фиксации расстояния используются особые датчики, реагирующие на свет. Их сигналы обрабатываются процессором, который сравнивает считанные параметры с базовым массивом данных и дает сигнал сдвинуть фокус в нужную сторону.

Основное достоинство технологии – готовность поймать в фокус движущийся объект. Кроме того, этот вариант работает быстрее контрастного автофокуса. А еще эту систему можно использовать для подсчета такого параметра, как глубина резкости.

Главный минус фазовой технологии – сложная реализация. Система призм, зеркал, линз требует сверхточной физической юстировки и не менее скрупулезной программной настройки. Кроме того, точность такого фокуса зависит от светосилы объектива, а у мобильных телефонов с этим параметром бывают большие проблемы.

Плюсы и минусы контрастного фокуса

Технология не меняет ни матрицу, ни оптическую систему камеры смартфона. В качестве датчика тут используют либо весь фотосенсор, либо его часть. Процессор считывает текущую гистограмму с сенсора и оценивает контрастность кадра. А потом объективу дается команда сместить фокус, после чего происходит новое считывание гистограммы с переоценкой контрастности. И весь цикл повторяется до достижения максимального уровня контрастности в выбранной области кадра, на которую наводится фокус.

Главное достоинство технологии – это сочетание простоты реализации, дешевизны конструкции и компактных размеров. Такими автофокусами пользуются все производители бюджетных смартфонов.

Ключевой недостаток данного варианта – очень медленная скорость работы. Иногда процессор уходит в режим вечной «охоты за фокусом», которая кончается потерей редкого кадра.

Технология Dual Pixel

Такая технология фокусировки используется в дорогих зеркальных камерах. В мобильных устройствах ее пока применяют лишь во флагманских моделях Samsung, намеренно занижая разрешение фотографической матрицы с одновременным увеличением ее физических габаритов.

На эти ухищрения идет из-за желания привязать к каждому пикселю фотографического сенсора индивидуальный датчик, реагирующий на интенсивность свечения. Потом сигналы от датчиков обрабатывают и по фазовому и по контрастному алгоритму фокусировки, добиваясь не только идеально резкого, но и максимально контрастного изображения.

Если в случае с классическим фазовым фокусом на долю датчиков приходится не более 10% от общего числа пикселей в камере, то в случае с Dual Pixel они делятся в пропорции 50/50. Проще говоря, каждый пиксель является светочувствительным элементом и датчиком одновременно. Данная технология обеспечивает более точную и быструю фокусировку.

Из недостатков Dual Pixel следует отметить очень сложную реализацию подобных решений. Такими фокусами оснащают только флагманские устройства, например, аппараты из S-серии компании Самсунг (от седьмой модели и выше). Нечто подобное есть в последних iPhone (от шестой модели и выше), но у Apple эта технология фокусировки называется Focus pixels, и она ближе к обычному фазовому автофокусу, чем к Dual Pixel.

Фотографии, снятые на камеру смартфона, могут быть красивыми. Мы понимаем это, глядя на красивые изображения, выложенные в сеть нашими товарищами. И только у самих все время получается что-то не то: то освещение плохое, то выдержка «подкачала», то снимок омрачается наложением всевозможных оттенков. Потом мы стараемся исправить ситуацию с помощью фильтров, но делаем только хуже. Так как же нужно фотографировать, чтобы камера смартфона Android срабатывала в самый подходящий момент?
Прежде всего, стоит отметить, что пока человек не научится фотографировать, то даже с профессиональным аппаратом качество будет ужасным, тогда как красивые снимки можно получить даже на самую простую камеру, вне зависимости от «наворотов» и количества мегапикселей.

Правило номер один: как можно реже используйте вспышку. Ее придумали для крайних случаев, когда по какой-либо причине организовать другие источники света не получается.
Лучшие снимки получаются в условиях естественного освещения. Именно так можно добиться максимальной выразительности объекта и минимального наложения посторонних оттенков.
Свет должен попадать на объект съемки, а не в объектив.
Экспозиция влияет на яркость и четкость изображения. Однако настроить ее вручную в заводское ПО Android не позволяет. Специальные приложения открывают доступ к широким настройкам, позволяют устанавливать необходимую чувствительность камеры.
Баланс белого позволяет настроить цветовую гамму будущего фото. Регулировать этот параметр и менять автоматически заданные значения можно тоже с помощью различных приложений.
Фокус. Android-смартфоны фокусируются автоматически, но при этом нужно обеспечить неподвижность камеры в момент съемки, и убедиться, что в фокусе находится именно тот объект, на котором хочется акцентировать внимание.
Композиция. Золотое правило любого уважающего свою работу фотографа – разделить пространство на 9 равных частей, и расположить объект или объекты съемки на пересечении линий, или вдоль них. При этом в настройках камеры смартфона Android обязательно есть возможность эти линии показать на экране, так что дело за малым.

Специальные приложения для фотографирования

Чтобы окончательный результат радовал вам глаз, давайте рассмотрим софт для съемки с телефона Андроид.

Google Camera – одно из наиболее адаптированных для простого пользователя приложений. Открывает доступ к многим полезным параметрам, отличаясь при этом понятным и простым интерфейсом.
Фильтров и возможностей редактировать фото здесь нет, зато в комплекте с другим ПО, как Photoshop Express, например, Google Camera показывает себя как нельзя лучше. В ее арсенале: эффект боке, или режим «Lens Blur», возможность настраивать экспозицию, при плохом освещении включается режим HDR.

Данное приложение отличается следующими преимуществами:
Сетки для кадрирования и композиции (несколько вариантов).
Ручная настройка фокуса и экспозиции.
Блокировка баланса белого перед началом съемки.
Независимая регулировка теней, яркости, цветовой температуры.
Широкое разнообразие фильтров.

Автоматическая фокусировка является обязательной частью камеры большинства современных мобильных . Данная функция является нужной, поскольку зачастую она является единственным способом резкость снимка для получения кадра необходимого качества. И если в полноценных камерах часто существует возможность настроить фокусировку вручную, большая часть мобильных телефонов не имеет такой возможности, а потому улучшить качество снимка другими способами не получится.

Использование автофокуса

В мобильных телефонах и функция автоматической фокусировки активирована по умолчанию и используется при проведении любого снимка. Чтобы сделать фокусировку, достаточно нажать на функциональную клавишу аппарата для произведения снимка. Также многие фиксируют текущий кадр при нажатии на соответствующую сенсорного экрана. Устройство автоматически определит объект, относительно которого необходимо настроить фокус, и произведет нужный снимок.

Современные также поддерживают более полный режим автоматической фокусировки, который реализуется с использованием кнопки затвора камеры. Для произведения настройки пользователю требуется спустить клавишу приблизительно до половины. Это дает возможность камере произвести фокусировку, настройку резкости и яркости.

После срабатывания автофокуса и получения соответствующего пользователь может дожать кнопку, чтобы сработал затвор. Аналогичным образом фокусировки на сенсорных экранах – пользователю необходимо нажать и удерживать пальцем клавишу до тех пор, пока камера не настроит фокус. Отпустив палец, пользователь произведет снимок, который будет сохранен в памяти устройства.

Недостатки

Тем не менее в технологии автофокуса существуют некоторые недостатки. Зачастую автоматическая фокусировка не может определить объект, относительно которого необходимо выполнять настройки резкости. Иногда камера не способна найти несколько объектов для фокусировки, что также понижает качество снимка.

Тем не менее с выпуском каждого нового аппарата технология автоматической фокусировки совершенствуется и ее функционирование улучшается, что позволяет хорошие и качественные кадры. Также некоторые современные устройства оборудованы настройкой параметров ручного фокуса, что позволит решить данные проблемы при произведении некоторых снимков.

Авто обеспечивает автоматическую наводку объектива в кадре и настройку резкости. Режимы автофокуса на большинстве камер одинаковы, как и принцип работы. Данная функция имеет различные настройки, которые позволяют фотографу настроить камеру под съемку практически любых фотографий.

Инструкция

Для включения режима автофокуса на многих профессиональных и полупрофессиональных камерах используется специальный переключатель, который может быть установлен в двух режимах: AF или M. AF – стандартное сокращение для названия функции автофокуса, а M включает режим ручной настройки резкости. Если на камере данный переключатель отсутствует, значит выбор режима осуществляется через соответствующий пункт меню. Если вы не можете найти данную функцию, воспользуйтесь инструкцией для фотоаппарата, которая обычно поставляется в комплекте.

На некоторых камерах автофокус также имеет различные режимы. AF-A отвечает за полностью автоматическую регулировку резкости кадра. Камера автоматически определяет объект, на котором необходимо произвести фокусировку. Данная функция хорошо подходит для большинства кадров.

Потребовалось больше года, пока инновационная система автофокусировки камеры на смартфонах, после выхода в свет этой технологии с LG G3, появилась еще в 9 смартфонах на Android. Благодаря этой технологии, камере смартфона LG G3 удается быстро и точно фокусироваться на предметах места происшествия. В конце статьи вы сможете ознакомится с десятью смартфонами с лазерной автофокусировкой.

Лазерный автофокус использует небольшой лазерный излучатель, расположенный на задней части смартфона, возле камеры. После запуска камеры из датчика выходит пучок лазеров, который реагирует на предметы, как только вы наводите камеру на них. Программный алгоритм вычисляет сколько времени потребовалось лучу, чтобы дойти до предмета и вернуться, и определяет расстояние до объекта, после чего камера моментально фокусируется.

Но в этой технологии есть и недостатки. На больших расстояниях луч не может вернуться обратно. А также есть проблемы с отражающими или прозрачными предметами.

Теперь, когда вы вкратце ознакомились с технологией, вот 10 смартфонов, которые имеют лазерную автофокусировку камеры:

Этот смартфон стал первым с лазерным автофокусом в 2014 году. Технология применялась в роботах пылесосах от компании LG. Устройство имеет 5,5 дюймовый экран, с разрешением Quad HD и работает на Qualcomm Snapdragon 801 в паре с 3 Гб (в варианте с двумя SIM картами) иля 2 Гб (с одной SIM картой) оперативной памяти LPDDR. Внутренней памяти в нем 32 Гб. G3 имеет съемный аккумулятор на 3000 мАч, хорошую 13-ти мегапиксельную камеру и 2,1 Мп камеру для селфи.

2. LG G4

Потомком LG G3 является G4. Смартфон терпит изменения в дизайне, дисплее, камере и получает более совершенную начинку. Задняя крышка имеет изящные кожаные варианты. Экран обновлен и имеет более широкий цветовой охват. Основная камера имеет 16 Мп и 8 Мп фронтальная. Чипсет стал быстрее.

3. LG G4 Beat

Встречайте младшего брата G4 – LG G4 Beat. Размер экрана 5,2 дюйма и разрешение до 1080р. Камера заднего вида сокращается в два раза до 8 Мп, передняя – 5 Мп. Beat также не имеет кожи на задней крышке. Чипсет у смартфона Snapdragon 615 с 1,5 Гб оперативной памяти, 8 Гб внутренней памяти и съемным аккумулятором на 2300 мАч.

4. Nexus 5X

Данный смартфон является эталонным устройством для операционной системы Android, представленный в конце сентября 2015 года. Производителем является та же компания LG, которая выпустила в 2013 году смартфон для Google - Nexus 5, и он очень хорошо себя зарекомендовал. 5X имеет 5,2-дюймовый экран с разрешением 1080р, 12,3 Мп камеру с матрицей от Sony. Передняя камера на 5 Мп. В устройстве есть сканер отпечатка пальца для обеспечения безопасности и мобильных платежей. Процессор от Qualcomm Snapdragon 808, в паре с 2 Гб оперативной памятью. Nexus 5X безусловно имеет последнюю на 2015 год версию операционной системы Android 6.0 Зефир, хоть и производительности его не будет достаточно для самых требовательных игр.

5. Google Nexus 6P

Nexus 6P сделан компанией Huawei и представлен на той же презентации, что и предыдущий смартфон. Создан специально для операционной системы Android 6.0. Это фаблет, который имеет диагональ экрана 5,7 дюймов с разрешением 1440р. Amoled экран от Samsung работает от процессора премиум класса Qualcomm Snapdragon 810 в паре с 3 Гб оперативной памяти. Камера с лазерной автофокусировкой имеет 12,3 Мп, передняя 8 Мп. На задней панели сканер отпечатка пальцев NFC.

После выпуска One M9, HTC пошли на обновление своего героя и выпустили One M9+ Aurora Edition. Смартфон имеет Quad HD экран, процессор Media Tek Helio X10 с 8 ядрами. Оперативной памяти 3 Гб. Камера аж на 21 Мп с оптической стабилизацией изображения с помощью лазера. Дизайн всем знакомый, из полированного металла, который демонстрирует высокие стандарты компании HTC. К сожалению Оne M9+продается только в Тайване.

Данный смартфон выполнен из алюминия и поставляется с 6-ти дюймовым экраном, разрешение которого 1080р. Чипсет Snapdragon 615. Оперативной памяти 3 Гб. Камера на 13 Мп имеет двойную светодиоидную вспышку и лазерный автофокус. Передняя камера на 8 Мп. Работает R7 Plus от батареи на 4100 мАч. Телефон делает хорошие фотографии за счет хорошего программного обеспечения (в том числе). Но, к сожалению, остальные характеристики не дотягивают до того, чтобы отдавать за смартфон более 500$.

8. Meizu MX 5

MX5 от китайского производителя является самым пока амбициозным смартфоном Meizu. Имеет металлический корпус, процессор MediaTek Helio X10 Turbo с 8 ядрами, 3 Гб оперативной памяти. Задняя камера в этом устройстве имеет колоссальные 20,7 Мп и модуль с лазерным автофокусом. Камера записывает видео в разрешении 4K. Передний модуль имеет 5 Мп. Все это звучит хорошо, но есть у устройства и минусы. Дисплей не самый качественный, пользовательский интерфейс полусырой.

Второй флагманский смартфон от китайской выскочки OnePlus, предлагает хорошее сочетание дизайна и аппаратного обеспечения при умеренной, но точно не бюджетной, стоимости. Мобильник примечателен корпусом из сплава алюминия и магния и вилкой USB Type C. OnePlus Two имеет процессор Qualcomm Snapdragon 810 и 4 Гб оперативной памяти. Батарея емкостью 3300 мАч. Задняя камера на 13 Мп с лазерным автофокусом, передняя на 5 Мп.

10. Asus Zenfone 2 Laser

Единственный смартфон с лазерным автофокусом и соответствующим названием Laser. Он имеет разрешение экрана 720р, 5 дюймов и работает на чипсете Snapdragon 410 в паре с 2 Гб оперативной памяти. Тем не менее, этого достаточно для хорошей производительности. Изюминкой Asus ZenFone 2 Laser является камера на 13 Мп с лазерным автофокусом, который позволяет сфокусироваться на объекте всего за 0,3 секунды. Плюс ко всему это двухсимочник. Имеет 16 Гб встроенной памяти.

feed_id: 13616 pattern_id: 9417

Вопрос: Какие режимы фокуса есть в камере и как их следует использовать?

Часто задаваемые вопросы - собрание часто задаваемых вопросов по какой-либо теме и ответов на них. В нашем FAQ по Nokia и Microsoft мы постарались собрать наиболее популярные вопросы и ответы на них, встречающиеся на нашем . Для того чтобы найти то, что Вас интересует, достаточно выбрать Вашу модель Nokia или Microsoft из списка или воспользоваться поиском.

Выбор категории Телефоны Планшеты BT-гарнитуры Игровые приставки

Какие режимы фокуса есть в камере и как их следует использовать?

Режим фокуса определяет, как камера фокусируется на цели. В камере телефона четыре режима фокусировки:
Бесконечность. Используйте режим фокуса «Бесконечность», когда необходимо получить четкие фотографии очень удаленных объектов. Этот режим в большинстве случаев используется для фотографирования пейзажей. Дополнительное преимущество состоит в отсутствии задержки, поскольку включен автофокус. Этот режим фокуса может использоваться только при съемке фотографий.
Гиперфокальный (HF). Используйте гиперфокальный режим для получения максимальной глубины поля (DOF), чтобы объекты были четкими как на расстоянии нескольких метров, так и на больших расстояниях. Например, можно выполнять фото- или видеосъемку через окно автобуса. С помощью гиперфокального режима можно избежать фокусировки камеры на окне автобуса. Другим дополнительным преимуществом является отсутствие задержки автофокуса, что удобно при съемке спортивных состязаний или фотографировании движения. Возможно, Вы захотите использовать гиперфокальный режим в особых случаях, поскольку фокус все время остается стабильным. Гиперфокальный режим не подходит для фото- или видеосъемки крупного плана.
Крупный план. В режиме фокуса крупного плана автофокусировка регулируется для коротких расстояний (примерно от 15 см до 50 см). Когда необходимо получить максимально возможное качество на коротких расстояниях и снять серию фотографий крупного плана, используйте данный режим фокуса. Во время видеосъемки в данном режиме фокуса непрерывная автоматическая фокусировка (Continuous AutoFocus - CAF) работает на расстоянии приблизительно от 15 до 80 см.
Автоматический. Для большинства фотографий и видеоклипов автоматический режим фокусировки работает очень хорошо, если только не нужно настроить какой либо из параметров. Во время фотосъемки с помощью клавиши камеры автофокусировка работает на расстоянии примерно от 25 см до бесконечности во всем диапазоне масштабирования. Регулируемый фокус также работает в полном диапазоне расстояний, т. е. примерно от 15 см до бесконечности во всем диапазоне масштабирования. Во время видеосъемки в автоматическом режиме непрерывная автоматическая фокусировка (Continuous AutoFocus - CAF) работает на расстоянии приблизительно от 50 см до бесконечности.
Во время съемки фотографий или записи видеоклипов настройте фокус на близкое расстояние, если хотите получить небольшую глубину поля (DOF) для приятного сглаженного фона с эффектом размытости.
Чтобы изменить режим фокусировки во время съемки фотографий, убедитесь, что выбран режим художественной съемки, затем нажмите и удерживайте экран, чтобы выбрать режим фокусировки.
Чтобы изменить режим фокусировки во время записи видеоклипов, убедитесь, что выбран режим художественной съемки, затем нажмите значок непрерывной автофокусировки (CAF) в нижнем левом углу видоискателя для отключения данной функции. Когда непрерывная автоматическая фокусировка для видеозаписи выключена, камерой используется режим гиперфокального фокуса.