лазер датчик af в смартфоне что это
Автофокус в смартфонах: лазерный и контрастный, в чем разница?
Мы живем в век скоростей и высоких технологий, когда все спешат и хотят иметь все под рукой. Сегодня мы поговорим о камерах смартфонов, которые способны запечатлеть нужный кадр в нужный момент. А, поскольку мы все хотим, чтобы фотографии получались четкими, нужно кое-что выяснить про оснащение камеры. Последние несколько лет многие производители мобильных аппаратов стараются усовершенствовать технологию автофокусировки, и она заслуживает нашего пристального внимания. Давайте рассмотрим, какие существуют разновидности автоматической фокусировки, а также – какими достоинствами и недостатками обладает каждая из них.
Если коротко остановиться на том, в чем состоит основное различие между фокусом и автофокусом то здесь все просто. В данном случает речь идет о том, когда линза объектива фокусируется на определенном объекте, посредством преломления лучей благодаря чему свет собирается в одной точке. Когда все совпадает, сенсор матрицы находится в нужной точке, кадр получается детализированный и качественный. Когда фотограф фокусируется на главном объекте, настраивая объектив вручную, на фотографии делается акцент на переднем или заднем плане, в то время как остальная часть получается более размытой. Это и есть процесс фокусировки. Сегодня этот процесс значительно облегчен, поскольку за нас все может делать автоматика. Благодаря автофокусировке можно сделать четкие детализированный снимок без лишних усилий – просто наводим и щёлкаем. А, поскольку практически все современные смартфоны оснащены камерами с автоматической фокусировкой, стоит рассмотреть – каких разновидностей она бывает.
Фазовый автофокус
В основе этой технологии лежит дробление луча света, который проходит через объектив, на два потока, после чего свет попадает на светочувствительный сенсор. При этом замеряется расстояние между потоками, которые проходят через противоположные края объектива. Наводка считается окончательной, если разделенные лучи достигнут определенного расстояния, заданного датчиками. Устройство по сути само может определить, как нужно изменить положение линз, чтобы картинка получилась требуемого качества. Неопровержимым достоинством фазового автофокуса считается быстрота и точность фокусировки. Эта особенность очень важна, когда снимается движущаяся сцена. Также стоит отметить, что эта технология срабатывает быстрее, чем контрастный автофокус, о котором читайте ниже.
Тем не менее, автофокус фазового типа имеет некоторые недостатки, одним из которых можно считать сложность реализации. Для того, чтобы эта технология работала, нужна сверхточная физическая юстировка, а также скрупулезная цифровая настройка. Для хорошей реализации фазовой автоматической фокусировки требуется хорошее «железо», которым обладают не все смартфоны. К тому же, точность фазового автофокуса напрямую зависит от диафрагмы объектива, так что при недостаточном освещении эта технология не выдаст желаемого результата.
Контрастный автофокус
Работа этой технологии основана на применении специальных светочувствительных элементов, которые производят оценку контрастности кадра. Фокусировка в этом случае считается точной, когда картинка приобретает максимальную точность и контрастность по сравнению с фоном. Это решение используется в подавляющем большинстве смартфонов главным образом за счет сравнительной простоты в реализации технологии. Специальный сенсор замеряет количество света на объективе, после чего этот же сенсор должен переместить линзу пока не будет достигнут максимальный контраст. Когда достигнут максимальный контраст, значит снимаемый объект находится в фокусе. Еще раз отметим простоту использования данной технологии, для которой не требуется сложная аппаратная начинка.
Теперь добавим ложку дёгтя в эту бочку мёда, отметив некоторые недостатки, которые присущи технологии контрастного автофокуса. Сразу скажем, что это решение срабатывает несколько медленнее прочих технологий. Думает контрастный автофокус где-то в пределах секунды, в течении которой он фокусируется на снимаемом объекте. Если вы человек медлительный и никуда не спешите, то в принципе время, потраченное на фокусировку вас не будет напрягать или раздражать. Особенно, если снимаемый объект тоже никуда не спешит, улитка, например. Но, если вы двигаетесь со сверхскоростью, как супергерой Флэш, то секунда растянется для вас на целую вечность. Если вы хотели запечатлеть колибри с ее суперметаболизмом, то она за это время может просто улететь. Скорость в этой технологии страдает в основном из-за того, что оценка контрастности происходит в несколько этапов, для чего требуется некоторое время. Кроме того, контрастный автофокус лишен такой возможности, как следящая фокусировка, в сумерках или с плохой освещенностью качество фотографий вряд ли кого-то удовлетворит. Отметим, что технология контрастного автофокуса как правило применяется в смартфонах бюджетного уровня.
Лазерный автофокус
Данная технология работает за счет применения принципа лазерного дальномера, когда в функцию лазерного излучателя входит освещение снимаемого объекта, в то время как сенсор осуществляет замер расстояния до объекта с фиксацией времени, в течении которого поступает отраженный лазерный луч. Киллер фичей этой технологии можно считать затраченное время для фокусировки. В частности, лазерный автофокус способен справиться с этой задачей за 0,276 секунды. Вы уже конечно поняли, что фазовый и контрастный автофокус «нервно курят в сторонке».
Лазерный автофокус молниеносно быстрый и отлично себя зарекомендовал в условиях недостаточной освещенности. Однако, в работе с этим решением следует учитывать одну деталь – самый хороший результат можно достигнуть, только при расстоянии до снимаемого объекта в пределах 0,6 метров. А, если расстояние до объекта превышает 5 метров, то лазерный автофокус в данном случае бессилен. В таком случае вам светит только контрастный автофокус.
Если произвести разбор полётов, отметим, что при выборе смартфона в целом, а также его фотовозможностей в частности, каждый руководствуется собственными соображениями и предпочтениями. Не последнюю роль в выборе играет бюджет, который предполагается потратить. Более того, если вы фанат качественных фотографий, то камера в смартфоне в любом случае вас не удовлетворит, в таком случае нужно просто купить зеркалку.
Что такое лазерный автофокус в смартфоне
Различные виды автофокусировки имеют свои плюсы и минусы. Одной из ключевых характеристик является время срабатывания.
Чтобы добиться минимального значения, компания LG использовала в своем смартфоне G3 так называемый лазерный автофокус.
Звучит внушительно, но что эта технология представляет собой в реальности?
Зачем понадобилась новая технология
До недавнего времени в мобильных устройствах использовалось две разновидности автофокуса: фазовый и контрастный. У каждого из них были свои плюсы и минусы.
Фазовая автофокусировка, в которой определение расстояния от объекта до фокальной плоскости осуществляется за счет сравнения расстояния между двумя потоками света, проходящими через крайние точки объектива, достаточно быстрая и точная.
Но при этом для нее требуется сложная аппаратная часть, а кроме того она сильно зависит от светосилы объектива.
Контрастный автофокус работает путем сравнения контраста мелких деталей изображения. Конструкция его существенно проще, но при этом сильно «хромает» точность, а время фокусировки очень большое.
Данная технология используется в бюджетных системах.
Разработчики мобильных устройств желали получить решение, совмещавшее достоинства обоих типов, да еще и не зависящее от освещенности.
Как работает лазерный автофокус
Особо мудрить не пришлось: за основу был взят лазерный дальномер, активно применяющийся уже много лет в самых различных областях.
В нем измерение расстояния производится за счет измерения времени прохождения светового импульса от прибора к объекту и обратно к сенсору.
Габариты смартфона не позволяют установить такой же мощный лазерный излучатель, как в дальномере, способный измерять расстояние в пределах километра.
Но даже скромные полупроводниковые лазеры класса 1, использованные в гаджетах, оказались очень полезны.
Полученная скорость работы была просто фантастической: LG G3 для фокусирования требовалось всего 0,276 с, а в более поздних моделях это время сократилось до 0,25 с.
Но есть и существенный недостаток. Эффективное расстояние, на котором способно работать такое устройство, составляет около метра. При фокусировании камеры на более отдаленных объектах устройство переключается на другой тип автофокуса.
Плюсы и минусы
Плюсы лазерного автофокуса:
Безопасен ли лазерный автофокус
У некоторых особо технически «грамотных» людей любой лазер немедленно ассоциируется с гигантскими боевыми роботами, в крайнем случае – с комплексом «Пересвет».
Отсюда и возникает паранойя, заставляющая шарахаться даже от перевернутой компьютерной мышки.
Любое мобильное устройство настолько жестко тестируется на безопасность, что даже при малейшем намеке на угрозу эту технологию не допустили бы к использованию.
В заключение
К моменту написания статьи число моделей, оснащенных лазерным автофокусом, уже исчисляется десятками. Не исключено, что спустя несколько лет он будет стоять даже на ультрабюджетниках.
Mobcompany.info
Сайт о смартфонах и их производителях
Десять Android-смартфонов с лазерным автофокусом камеры
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:
1. LG G3
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.
6. HTC One M9+ Aurora Edition
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.
7. Oppo R7 Plus
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.
9. OnePlus Two
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.
Как работает автофокус в смартфоне?
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:
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.