Автофокус лазерный

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.

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.

Читайте также: Что такое HDR, и как он работает в камере смартфона?

LG G3

Смартфон, который первым удосужился получить систему лазерной автофокусировки и был LG G3. Модель поистине можно назвать настоящим планшетофоном из-за его больших размеров. Корпус хоть и пластмассовый, но с виду кажется, что это ничто иное как металл. Лазерный дальномер и сдвоенная вспышка располагаются на задней поверхности устройства.

LG G3 оборудован сенсорной матицей IPS. Диагональ экрана составляет 5,5 дюйма, а разрешение равно 2560х1440 точек. Яркость дисплея настраивается вручную или при помощи автоматической регулировки. С помощью технологии мультитач гаджет справляется с 10 одновременными прикосновениями.

Экран продемонстрировал отличные углы обзора, а при больших отклонениях взгляда значительного сдвига цвета не происходит. Нельзя умолчать также о хорошем цветовом тоне белого поля и равномерности яркости. Цветопередача естественная, присутствуют насыщенность и четкость цвета.

Качественный и громкий звук достигается при помощи мощного динамика, который подключен к усилителю. Аппарат имеет два модуля цифровых камер на 2,1 и 13 Мп. Фронтальная камера отлично справляется с автопортретами. Отдельного внимания заслужила тыловая, основная камера на 13 Мп, она имеет усовершенствованную оптическую стабилизацию изображения и лазерную фокусировку. То есть, модель, как и профессиональные зеркальные фотокамеры, использует эту технологию для определения расстояния между предметом и камерой лазерным лучом.

Гаджет функционирует на программной платформе Google Android 4.4.2 KitKat. Аппаратная платформа базируется на системе Qualcomm Snapdragon 801. Объем оперативной памяти составляет 2 Гб, а встроенной 16 Гб, которую можно расширить картой памяти до 128 Гб.

Внедренная литий-полимерная батарея способна обеспечивать время автономной работы модели около двух суток в режиме средней нагрузки.

LG G4

Последователем LG G3 становится G4. Гаджет терпит изменения в камере, дизайне, дисплее и теперь обладает более совершенной начинкой. Задняя крышка обладает изящными кожаными вариантами. Что касается материалов изготовления, то здесь присутствует натуральная кожа, а корпус весь пластиковый. Вы сможете приобрести всего шесть разных цветов кожаной отделки: красный, черный, коричневый, желтый, бежевый и небесно-голубой.

Модель дополнена сенсорной матрицей без воздушной прослойки IPS, а также защитным стеклом. Здесь применен новый тип дисплея — LG IPS Quantum, который примерно на 20% лучше производит цветопередачу, больше яркости и выше контрастность. Диагональ экрана составляет 5,5 дюймов, в то время как разрешение 2560х1440 точек. В настройках дисплея можно использовать автоматическую регулировку яркости. Плюс ко всему пользователя ожидает приятная неожиданность в виде технологии мультитач, аппарат обрабатывает 10 одновременных прикосновений.

Экран продемонстрирует отличные углы обзора без особых сдвигов цвета, при каких либо отклонениях взгляда. Звук у модели ничем особенным не выделился, звучит немного лучше, чем предшественник G3. Динамик чрезвычайно громкий, звучит чисто и бесперебойно.

Фронтальная камера устройства имеет добротный 8-мегапиксельный модуль и производит снимки достаточно хорошего качества. Основная камера 16 Мп располагает улучшенной системой оптической стабилизации изображения, а также лазерным автофокусом с молниеносным временем срабатывания. Более того, усовершенствованная камера имеет сенсор цветового спектра, который призван улучшать точность цветопередачи. Однозначно можем сказать, что снимки камеры лучшие среди смартфонов на сегодняшний день.

LG G4 основан на платформе Qualcomm Snapdragon 808, который известен наличием множества передовых и коммуникационных возможностей. Аппаратная платформа телефона Google Android 5.1 Lollipop. Модель получила достойную аккумуляторную батарею, емкость которой 3000 мАч.

Nexus 5X

Модель изготовлена из пластмассы. Дизайн більше можно назвать простым, чем оригинальным. Передняя панель дополнена тонированным плоским защитным стеклом. LG Nexus 5X имеет сенсорный экран IPS, дополненный технологией In-Cell Touch, вместе с защитным стеклом Gorilla Glass 3. Диагональ экрана составляет 5,2 дюйма с разрешением 1920х1080. Датчик освещения автоматически регулирует яркость дисплея.

Внешняя поверхность экрана обладает специальным олеофобным покрытием, которое защищает от появления следов от пальцев. Гаджет демонстрирует высокую максимальную яркость, это значит, что с учетом антибликового свойства, изображения будут хорошо прослеживаться даже в самый солнечный день.

Насыщенность цветов отличная, цветопередача хорошая. Что касается звука, то его параметры весьма скромные, тогда как звучание в наушниках намного качественнее и приятнее. Во время телефонного разговора никаких искажений не прослеживается.

Гаджет имеет два модуля камер на 5 и 12,3 Мп. Фронтальная камера оснащена 5-мегапиксельным сенсором, без автофокуса и вспышки. Качество съемки данной камеры приемлемое, для селфи уровень достаточный. В основной камере имеется сенсор Sony IMX377 и лазерный инфракрасный дальномер для фокусировки, которая обладает сдвоенной разноцветной вспышкой, но функция стабилизации изображения здесь отсутствует.

В данной модели производитель расширил поддержку функции энергосбережения. Также присутствует система сканера отпечатков пальцев, которая здесь называется Nexus Imprint. Мощная и достаточно актуальная 6-ядерная SoC Qualcomm Snapdragon 808 обеспечивает работу аппарата. Телефон, имея такую мощную платформу, демонстрирует очень высокий уровень производительности.

Результаты тестирования воспроизведения видео показали, что устройство оснащено всеми необходимыми декодерами, способных проигрывать большинство распространенных мультимедийных файлов.

Встроенная несъемная батарея имеет 2700 мАч емкости. В целом, смартфон показывает неплохие показатели автономной работы, правда в режиме видео испытуемый телефон продержался всего 6 часов, причем задняя панель явно испытывала перегрев.

Meizu MX 5

Один из самых ожидаемых гаджетов является Meizu MX5. В нем есть практически все, что хотели пользователи: тонкий алюминиевый корпус, огромный экран с маленькими рамками, отличный звук, сканер отпечатков пальцев, емкий аккумулятор и продвинутая камера.

Приятным моментом является размер телефона. Обладая 5,5-дюймовым экраном, он совсем не крупный. Сборку можно посчитать качественной, но не очень аккуратной. Разрешения экрана составляет 1080х1920 точек. В экране гаджета задействована матрица OLED.

Есть возможность вручную настроить цветовой баланс между холодными и теплыми тонами, однако заводская настройка цветового баланса нареканий не вызывает. Основная камера 20,7 Мп обладает светосилой и шестью линзами, присутствует лазерная фокусировка, а также сдвоенная вспышка. Качественное селфи выполняет 5 Мп камера. Правда, она без сверхширокой оптики и вспышки, но на результат это никак не влияет.

В данном смартфоне особенно обратил внимание производитель на качество воспроизведения музыки. В наушник также звучание шикарное, звук чистый, громкий.

Хоть в телефоне и есть два слота для nanoSIM, однако, радиомодуль только один, что говорит о невозможности разговора одновременно по обоим номерам. Внутри находится наглухо запаяна батарея на 3150 мАч. Автономная работа устройства показывает возможность проработать аппарата до вечера. В режиме воспроизведения видео, прибор также не плохо себя показал в плане автономности.

Asus Zenfone 2 Laser

Переднюю панель устройства прикрывает прочное стекло Gorilla Glass 4. Очень интересно выглядит задняя сторона телефона: по центру находится крупный объектив основной камеры, рядом с ним – одинаковые овалы лазерного автофокуса и светодиодной вспышки.

Диагональ экрана составляет 5 дюймов, а разрешение 1280х720 пикселей. При изготовлении дисплея использовалась технология TFT IPS, есть олеофобное покрытие. Картинка очень красочная, яркая, а углы обзора максимальные. Сенсор способен обрабатывать одновременно до 10 нажатий. Реагирование телефона очень быстрое, палец легко скользит по поверхности. Яркости немного не хватает в условиях пасмурного дня или в темноте.

Работу смартфона обеспечивает четырехъядерный процессор Qualcomm MSM8916, частота которого равна 1,2 ГГц. Размер оперативной памяти – 2 Гб, а внутренней 16 Гб. Присутствует возможность расширения памяти посредством карт памяти до 128 Гб. Аппарат легко справляется с ресурсоемкими программами, легко их загружая.

Приятным бонусом пользователь отметит 13-мегапиксельную камеру с лазерным автофокусом. Работа камеры очень качественная, снимки яркие и естественные, а режимов и настроек много. Автофокус срабатывает просто мгновенно. Фронтальная камера, конечно, уступает по качеству снимков, но для селфи вполне достаточно. Аккумулятор емкостью 2400 мАч справляется с автономной работой на протяжении двух суток.