Привет, Гиктаймс! При съемке на смартфон (да и не только) очень важно, чтобы фотографии получались четкими и ясными. Для этого объект снимка должен быть в фокусе до того, как вы нажмете на кнопку «Сделать фото». В последнее время многие производители смартфонов работают над улучшением технологий автоматической фокусировки, и сегодня мы рассмотрим плюсы и минусы каждой, и чем они отличаются. Как обычно все подробности под катом.
Лазерный автофокус: самый активный
Как и фазовый, лазерный автофокус относится к активному типу автофокуса. Этим направлением долгое время занималась компания LG, которая сперва реализовала лазерный автофокус в своем смартфоне G3. В основе работы технологии лежит принцип лазерного дальномера: лазерный излучатель освещает объект, а сенсор замеряет расстояние до него и время поступления отраженного лазерного луча.Одно из главных преимуществ данного автофокуса - время. Как говорят в LG, весь процесс автофокусировки при помощи лазера занимает 0,276 секунды. Значительно быстрее контрастного автофокуса и немного пошустрее, чем фазовый.
Очевидный плюс лазерного автофокуса - он невероятно быстрый и хорошо отрабатывает в условиях недостаточного освещения. Но работает он только на определенной дистанции - самый лучший эффект достигается, если расстояние от смартфона до объекта составляет менее 0,6 метра. А после пяти метров - привет, контрастный автофокус.
Лазерным автофокусом оснащены преимущественно смартфоны LG - к примеру, LG G4 . Но есть и исключения: тот же One Plus 2 или Asus Zenfone 2 Laser . Впрочем, у последнего все ясно из названия, да и цена привлекательная для такого набора возможностей.
Двойная камера: смело, но не всем понятно
В какой-то момент производители поняли, что надо бы сделать что-нибудь диковинное, за пределами фазового или лазерного автофокуса. Так на свет появились двойные камеры: для получения четких снимков используется не один, а сразу два объектива. В то время, как одна камера с фиксированным фокусом получает снимок удаленных предметов, другая фокусируется на объектах, которые расположены рядом.Важное преимущество двойной камеры - возможность быстро сделать снимок, а фокус сделать потом, прямо как в камере Lytro. Но если говорить о более аккуратном фокусе, здесь двойная камера явно проигрывает фазовому фокусу.
Пока что не очень много смартфонов на рынке доступны с двойной камерой - это устройства от HTC (например, One M9+), Honor 6 Plus и другие. Ходят слухи, что и Apple в своем новом iPhone решится на использование двойной камеры.
Технология инфракрасного автофокуса, которую компания Lenovo показала на MWC в прошлом году, работает по сути как лазерный автофокус, но по скорости он примерно в два раза быстрее контрастного. Протестировать её можно на примере Lenovo Vibe Shot .
Что же выбрать?
Поскольку смартфон каждый выбирает под свои нужды, сложно посоветовать что-то такое, что подойдет сразу всем. Кто-то в восторге от настраиваемого после съемки автофокуса у Huawei, другие считают оптимальным Dual Pixel. Если брать в целом, на данный момент фазовый автофокус является верным решением для большинства флагманов, и производители нам с вами постоянно это доказывают.Теги: Добавить метки
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:
- Активный вариант – он базируется на измерении расстояния с помощью локатора-дальномера.
- 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.
Первый взгляд на зеркальный фотоаппарат Canon EOS 70D: революция под видом эволюции?
Спустя три года шанс вернуть место EOS x0D в иерархии поклонники Canon стали связывать с выходом Canon EOS 70D. При этом все понимали, что такое «возвращение» может произойти только в том случае, если аппарат выйдет раньше «наследника» Canon EOS 7D…
Canon EOS 70D
До середины лета 2013 Canon EOS 7D Mark II так и не появился. А вот презентация Canon EOS 70D случилась в первых числах июля.
Удивительно, но сразу же после анонса камеры вопрос противостояния Canon EOS 7D и линейки Canon x0D перестал всех интересовать. Дело в том, что в лице Canon EOS 70D компания-производитель представила достаточно инновационный продукт, положение которого в череде зеркальных аппаратов Canon выходит далеко за рамки простого обновления.
Дизайн Canon EOS 70D
Впрочем, революционные черты Canon EOS 70D непросто увидеть за привычным фирменным дизайном. Слишком многое аппарат взял у предшествующего EOS 60D, да и основные инновации модели кроются вовсе не во внешнем виде камеры.
Тем не менее, кое-что любопытное в эргономике новой модели есть. Так в очередной раз переработано взаимное расположение кнопок управления на задней стороне. Например, клавиши стирания кадра и просмотра отснятого материала переместились к диску управления – что положительно отразилось на удобстве. Находившиеся в этой зоне у EOS 60D клавиши INFO и MENU перемещены верхний левый угол – решение также правильное, с учётом частоты использования этих кнопок.
Вид спереди. Всё привычно
Из остальных заметных модернизаций задней панели можно отметить возвращение блокирующего диск управления переключателя взамен кнопки. Такую же метаморфозу претерпела и кнопка включения видеозаписи – теперь она совмещена с переключателем режимов (видео/визирование по дисплею), что предотвращает случайное срабатывание.
Что касается расположенных тут же оптического видоискателя и информационного дисплея, то внешне они в Canon EOS 70D от аналогов в EOS 60D не отличаются. Однако мнимая похожесть всё же скрывает нюансы: видоискатель Canon EOS 70D чуть больше (98% покрытия против 96 в EOS 60D), а дисплей при равном размере, разрешении и типе крепления к корпусу (три степени свободы) использует сенсорную технологию ввода.
Верхняя грань
Изменения в органах управления, расположенных на верхней грани Canon EOS 70D так же заметны (по сравнению с EOS 60D), однако, разительными их назвать нельзя. К примеру, был реорганизован лимб переключения режимов съёмки – схожие по функциональности автоматические режимы собраны под одним обобщающим значком. Кроме того, оставшиеся значки распределены равномерно, не допуская пробелов – это символизирует изменения в механизме вращения лимба: теперь он может вращаться на все 360 градусов в любую сторону. В центре лимба находится кнопка-блокиратор, появившаяся в EOS 60D и с точки зрения эргономики зарекомендовавшая себя как весьма полезный элемент управления.
Между вторым диском управления (расположенном на ручке горизонтального хвата) и кнопкой спуска затвора появилась новая миниатюрная клавиша. Она отвечает за переключение режимов работы системы автофокусировки – циклически задействуя или одиночную центральную точку фокусировки, или группы периферийных фокусировочных сенсоров. Наконец, можно обратить внимание на появление на верхней грани аппарата двух мини-решёток, под которыми скрывается пара микрофонов для записи звука в режиме видео. Они пришли на замену монофоническому микрофону EOS 60D, расположенному в предыдущей модели спереди.
Вид сзади
Боковые грани корпуса Canon EOS 70D традиционно стали местом расположения коммуникационных портов и разъёма для установки флэш-карты. Тут можно отметить, что новая камера не вернулась к некогда привычному для линейки EOS x0D использованию карт формата CompactFlash, продолжив начатую EOS 60D «традицию» записи снятого материала на носители SD/SDHC/SDXC. Зато к поддерживаемым технологиям коммуникации (HDMI, USB) Canon EOS 70D добавила беспроводной вариант через встроенный модуль Wi-Fi. Это позволяет камере дистанционно передавать отснятый материал, а также подключаться к планшетам, смартфонам и новым телевизорам.
Похоже, линейка EOS x0D окончательно распрощалась с картами CompactFlash
Габариты корпуса Canon EOS 70D по сравнению с EOS 60D ещё немного уменьшились. А мы помним, что одним из пунктов критических высказываний в 2010 году был именно размер камеры по сравнению с предыдущими аппаратами линейки EOS x0D. Так или иначе, современным фотографам придётся окончательно смириться с мыслью, что миниатюризация стала ведущей тенденцией даже для зеркальных аппаратов среднего любительского класса. В конкретных цифрах размер Canon EOS 70D выглядит так: высота – 10,4 сантиметра, длина – 13,9 сантиметров, ширина – 7,9 сантиметров (с учётом ручки горизонтального хвата). Масса новой камеры – 755 грамм.
Левая грань. Коммуникационные порты и разъёмы
Как уже было в истории с зеркальными камерами Canon ранее (при выпуске EOS 5D Mark II и EOS 7D) производитель сравнивает водо- и пылезащиту корпуса Canon EOS 70D с защитой плёночной камеры Canon EOS-1N. Это значит, что дверка аккумуляторного отсека, места установки кнопок управления и манипулятора внутри первого диска, периметры обоих информационных дисплеев и места расположения стереомикрофонов сделаны водонепроницамыми. Стыки же частей корпуса и прорезиненные накладки и вставки сделаны той степенью точности, которая позволяет исключить попадание пыли и причинения вреда от брызг воды.
Canon EOS 70D как революция: Dual Pixel AF во всех деталях
Начиная разговор о технических характеристиках и возможностях фото- и видеосъёмки Canon EOS 70D, сразу скажем что и они претерпели в основном эволюционные изменения. Однако именно в «начинке» аппарата скрывается та деталь, которая позволяет назвать эту модель большим революционным шагом вперёд.
Речь идёт о новой светочувствительной матрице. Уже по её заявленному разрешению – 20,2 мегапикселя, становится ясно, что в Canon EOS 70D производитель окончательно отказывается от использования надёжной, но уже устаревшей матрицы CMOS типоразмера APS-C с разрешением 18 мегапикселей.
Иллюстрация того, как работает фазовый автофокус
Однако очевидные два лишних мегапикселя – это не единственное, и более того – не главное, новшество сенсора Canon EOS 70D. Гораздо важнее то, что в действительности разрешение матрицы аппарата составляет более 40 мегапикселей – и связано это с применением в сенсоре новой технологии фазовой фокусировки Dual Pixel AF.
Конструкция матрицы Dual Pixel AF CMOS от Canon представляет собой остроумное инженерное решение, где каждый светочувствительный элемент, находящийся под собирающей свет микролинзой, фактически состоит из двух фотодиодов. Таким образом указанное Canon разрешение матрицы – 20,2 мегапикселя – обозначает лишь количество покрывающих сенсор микролинз – 20,2 миллиона соответственно. Вычисляя же разрешение матрицы традиционным способом – по количеству светочувствительных элементов – мы получим число превышающее 40 миллионов – ведь более 80 процентов поверхности чипа состоит из сдвоенных фотодиодов.
Такая сложная конструкция понадобилась Canon для того, чтобы развести на матрице функции фиксации изображения и автоматической фокусировки. Более детально это выглядит следующим образом…
Для фиксации изображения свет, проходящий через микролинзу на пару фотодиодов, регистрируется ими, значения яркости усредняются и в виде одной цифры передаются на обработку процессору аппарата.
Реализация фазового автофокуса на современных матрицах
При фокусировке, свет, проходящий через микролинзу и попадающий на фотодиоды, регистрируется каждым из них как цифровое значение. Значения эти сравниваются. Если они равны – объект находится в фокусе. Если одно из них больше другого – фокус находится дальше или ближе объекта, а значит – процессору нужно подать сигнал мотору объектива на перефокусировку.
Собственно, схема с вычислением равенства – это классическая схема работы фазового автофокуса. Она была реализована с помощью специального светочувствительного чипа ещё в зеркалках прошлого века и продолжает активно использоваться и поныне. Для её работы свет направляется на чип фокусировки зеркалом.
Фазовый автофокус для аппаратов без зеркала реализован уже в этом веке. Для его работы на отдельные участки матрицы внедрялись специальные фотодиоды, связанные с вычислительным блоком процессора. На эти фотодиоды, стоящие в матрице на соседних местах, пропускался свет через маску, отсекающую половину потока. Технология не идеальная, но и сегодня – вполне пригодная и популярная в современных беззеркалках. Её минус – это небольшая зона фокусировки по отношению к площади кадра и плохая работа при недостатке света. Световой поток уменьшается вдвое за счёт маскирования – поэтому недостаток освещённости оказывается катастрофичным.
Схема конструкции Dual Pixel AF CMOS
Технология Dual Pixel AF, где каждый фотодиод получает весь световой поток, идущий извне, способна работать в весьма жёстких условиях освещения. По словам инженеров Canon, новой матрице достаточно потока на уровне EV 0, а диафрагму объектива можно зажимать до значения F/11.
Кроме того, фотодиоды Dual Pixel AF CMOS стоят относительно друг друга ближе, чем выделенные сенсоры современных фазовых автофокусных систем, реализованных на матрицах беззеркалок. А значит – точность Dual Pixel AF CMOS выше, а эффективность – лучше.
Наконец, ещё раз напомним, что способными к фазовой фокусировке на матрице Dual Pixel AF CMOS являются все ячейки (пары фотодиодов под одной микролинзой) – что даёт наибольший на сегодня охват площади кадра в 80 процентов.
Схема работы Dual Pixel AF CMOS
Однако у технологии Dual Pixel AF есть и спорные моменты.
Во-первых, по словам инженеров Canon, она совместима не со всеми ныне существующими объективами Canon EF(-S). Точные цифры выглядят так: из 156 объективов Canon EF(-S) полной совместимостью отличаются 103 модели. Среди них – все новые объективы, выпущенные в «цифровую эру» линейки зеркальных камер EOS. Остальные 53 объектива могут использовать фазовый автофокус матрицы Dual Pixel AF CMOS в гибридном фазово-контрастном режиме. Как будет работать Dual Pixel AF с объективами сторонних производителей (Tamron, Tokina, Sigma…) – неизвестно.
Видео работы автофокуса Canon EOS 70D в режиме визирования по дисплею
Во-вторых, технология Dual Pixel AF фактически удваивает количество мегапикселей на матрице. То есть на площади, соответствующей типоразмеру APS-C, у Canon EOS 70D расположено 40 миллионов элементов. Это означает сокращение площади каждого фотодиода – и, как следствие, теоретическое ухудшение соотношения сигнал/шум.
Разобравшись с конструкцией новой матрицы и работой технологии Dual Pixel AF, скажем напоследок, что она предназначена для использования фазовой фокусировки в режимах видеосъёмки и фотосъёмки при визировании по информационному дисплею. Классическое использование аппарата с визированием через оптический видоискатель основано на фазовой фокусировке с помощью специализированного чипа – как это и должно быть у настоящей зеркальной камеры.
Canon EOS 70D как эволюция
Вычислительным центром Canon EOS 70D ожидаемо стал процессор DiGiC 5+, ранее использованный в топовой Canon EOS-1D X и полнокадровых Canon EOS 5D Mark III и Canon EOS 6D. В связке с Dual Pixel AF CMOS этот процессор позволяет использовать при съёмке чувствительность до 12800 единиц ISO с возможностью применения программного режима «ISO 25600».
Система фазового автофокуса (традиционная, а не Dual Pixel AF) аппарата взята от модели EOS 7D – она покрывает площадь кадра ромбовидной зоной, состоящей из 19 активных точек фокусировки. Каждую точку обслуживает крестоообразный датчик. Система имеет несколько режимов работы – от фокусировки по центральной точке до фокусировки в рамках группы активных точек. Наконец, автофокус Canon EOS 70D интеллектуально чувствителен к изменению ориентации аппарата, автоматически перестраивая активную зону фокусировки из ландшафтного в портретный режим и обратно.
Класс аппарата можно подчеркнуть, присоединив к нему ручку вертикального хвата
Экспозамер Canon EOS 70D обеспечивает хорошо себя зарекомендовавшая технология Focus Color Luminance (iFCL), разбивающая площадь кадра на 63 зоны.
Затворная система Canon EOS 70D имеет штатные для среднего любительского класса параметры: она способна отрабатывать выдержки от 1/8000 секунды в режиме обычной съёмки и от 1/250 – при съёмке с синхронизацией импульса встроенной вспышки.
Скорость серийной съёмки Canon EOS 70D заявлена на уровне 7 кадров в секунду (при использовании карт с соответствующей скоростью обмена данными). Объём буфера аппарата позволяет делать серию из 16 кадров в формате RAW или 65 кадров в формате JPG в качестве Fine.
Самое большое приобретение режима видеосъёмки Canon EOS 70D – это, конечно, матрица Dual Pixel AF CMOS. Помимо неё и сопутствующего ей быстрого и точного фокуса аппарат может похвастаться максимальным разрешением 1920 на 1080 точек и записью со скоростью 30 кадров в секунду. Формат выходного материала - H.264. Звук записывается либо на пару встроенных микрофонов (о них мы говорили выше), либо на внешний микрофон.
Аккумулятор Canon EOS 70D
В качестве источника питания в Canon EOS 70D применяется аккумуляторная батарея Canon LP-E6. Производитель использовал её и ранее – в моделях EOS 5D Mark II, EOS 7D, EOS 60D, EOS 5D Mark III и EOS 6D. Согласно замерам CIPA, батарея позволяет Canon EOS 70D сделать 920 кадров.
Canon EOS 70D должен появиться в магазинах в августе-сентябре этого года. Для США его цена заявлена на уровне 1200 долларов. Для Европы она составит от 1100 евро до 1080 фунтов стерлингов. Цену в России Сфтщт не озвучил, но предположительно она окажется равна 50-55 тысячам рублей.
Итоги. Рывок ещё возможен
Несколько опоздав с выходом на перспективный рынок беззеркальных камер, Canon решила, что лучшее решение – вести двойную игру. Исходя их этой доктрины естественными кажутся и выход сверхкомпактной зеркалки EOS 100D, и срезание цен на беззеркальную EOS M (300 долларов в легендарном магазине “B and H”), и – вместе с этим – революционные изыскания по фазовому автофокусу в Canon EOS 70D. Похоже, Canon решила или разрушить рынок беззеркалок, или войти туда триумфатором.
Canon EOS 70D. В фокусе борьбы за новые рынки
В самом деле, создание Dual Pixel AF CMOS трудно переоценить. На сегодняшний день это - самая многообещающая и эффективная по совокупности возможностей разработка в сфере автофокусировки. А ведь ещё недавно именно фокусировка была слабым пунктом в противостоянии зеркальных аппаратов и «системных» камер.
По большому счёту, для окончательной победы цифровых фотоаппаратов без зеркала над морально устаревшей схемой визирования и фокусировки рынку нужен лишь пример модели с электронным видоискателем столь же удобным, быстрым и надёжным как оптический. Если в одной из следующих камер Canon продемонстрирует его – то поздний старт компании на рынке фотоаппаратов XXI века окажется несущественным недоразумением, не помешавшим некогда бесспорному лидеру вернуть все утраченные позиции.
При съемке на смартфон (да и не только) очень важно, чтобы фотографии получались четкими и ясными. Для этого объект снимка должен быть в фокусе до того, как вы нажмете на кнопку «Сделать фото». В последнее время многие производители смартфонов работают над улучшением технологий автоматической фокусировки, и сегодня мы рассмотрим плюсы и минусы каждой, и чем они отличаются. Как обычно все подробности под катом.
При выборе камерофона многие уделяют внимание количеству мегапикселей - мол, у кого их больше, тот и круче. Однако зачастую важнее и полезнее взглянуть на другие факторы, которые оказывают не менее серьезное влияние на качество фотографий. Среди них - тип автофокуса камеры смартфона. В эту область сейчас активно погрузились Apple, Samsung, LG и другие производители, причем многим действительно удалось значительно продвинуться вперед.
Что такое автофокус, и почему он нам нужен?
При помощи системы автоматической фокусировки камеры объектив настраивается таким образом, чтобы сфокусироваться непосредственно на объекте, обеспечивая тем самым разницу между четким снимком и упущенной возможностью.
Упрощенно принцип работы камеры состоит в том, что лучи света отражаются от фотографируемых объектов и затем попадают на сенсор, который преобразовывает поток фотонов в поток электронов. После этого ток преобразовывается в набор битов, данные обрабатываются и записываются в память камеры. Особой популярностью у производителей смартфонов сейчас пользуются CMOS-сенсоры, которые преобразуют заряд в напряжение прямо в пикселе, обеспечивая впоследствии прямой доступ к содержимому произвольного пикселя.
В теории все работает так: линзы фокусируют свет на сенсоре, сенсор затем создает цифровую фотографию.
В реальности же все происходит не так просто. Угол входящих лучшей света зависит от дистанции, на которой находится фотографируемый объект. На диаграмме ниже продемонстрированы линзы, фокусирующие лучи света на голубом объекте: зеленый и красный объект оказываются не в фокусе и будут размыты на финальном снимке. Если мы хотим сфокусироваться на зеленом или красном объекте, необходимо изменить дистанцию между линзами и сенсором.
На заре камерофоностроения большинство устройств имели фиксированный фокус. В современных же смартфонах предусмотрена возможность регулировать расстояние между линзами и сенсором. Поэтому вы получаете качественные детализированные снимки. Сейчас для реализации автофокуса в смартфонах в основном используют три метода: контрастный, фазовый и лазерный.
Контрастный автофокус
Контрастный автофокус относится к пассивному виду автофокуса. До сих пор это решение применяется в большинстве смартфонов - во многом потому, что является одним из самых простых. При помощи сенсора происходит замер количества света на объекте, после этого он же перемещает линзу в зависимости от контраста. Если контраст максимальный, то и объект съемки находится в фокусе.
Вообще, контрастный автофокус вполне неплохо справляется со своей задачей и имеет большой жирный плюс - он довольно прост и не требует какого-то сложного «железа» для своей работы.
Но есть у него и несколько недостатков. В частности, контрастный автофокус работает медленнее остальных - обычно ему требуется около секунды, чтобы сфокусироваться на объекте. За это время вы можете перехотеть делать снимок, или момент будет упущен, если хотели заснять, к примеру, быстро движущийся объект. Это происходит из-за того, что львиную долю времени занимает процесс «сдвиг точки фокусировки/линз объектива - оценка контрастности - сдвиг - оценка контрастности». Кроме того, у контрастного автофокуса отсутствует возможность следящей фокусировки, да и в условиях плохого освещения он вряд ли вас впечатлит. Поэтому данный тип автофокуса на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах, таких как Lenovo A536 , ASUS Zenfone Go и других.
Фазовый автофокус: быстрая и продвинутая альтернатива
Одним из первопроходцев здесь была компания Samsung, которая позаимствовала технологию у цифровых зеркальных фотокамер и оснастила фазовым автофокусом свой смартфон Galaxy S5. Суть в том, в данном случае применяются специальные датчики - они ловят проходящий световой поток от разных точек изображения, используя линзы и зеркала. Внутри датчика происходит деление света на две части, каждая из которых попадает на сверхчувствительный сенсор. Расстояние между потоками света измеряется датчиком, после чего он сам определяет, насколько нужно сдвинуть линзу для точной фокусировки. Так, например, Samsung Galaxy S5 требуется всего 0,3 секунды, чтобы сфокусироваться на объекте.
Визуально принцип работы фазового автофокуса представлен ниже.
Первое и главное преимущество фазового автофокуса - он намного быстрее контрастного, это просто must have для съемки движущихся объектов. Кроме того, камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков, отсюда получаем возможность следящего автофокуса.
Но есть и минусы. Фазовый автофокус, как и контрастный, также не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях недостаточного освещения. Также для него необходимо более мощное «железо», поэтому он, как правило, доступен в смартфонах сегмента high-end. Среди них Huawei Honor 7 , Sony Xperia M5 и Samsung Galaxy Note 5 , которые, кстати, можно найти в М.Видео.
Одни производители пошли дальше и решили использовать в смартфонах лазерный автофокус (об этом чуть позже), другие же активно занялись совершенствованием технологии фазового автофокуса. Так, например, Apple в своем iPhone 6s и iPhone 6s Plus использует так называемые «фокусные пиксели» - суть в том, что технология использует часть пикселей в качестве фазового сенсора, и съемка на смартфоны от Apple получается действительно быстрой. По сути это тот же самый фазовый автофокус, здесь уже надо отдать должное маркетологам.
А вот технология Dual Pixel, которую компания Samsung применяет в своих смартфонах Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge, действительно отличается от фазовой фокусировки в камерах других смартфонов. Она хоть и является разновидностью фазового автофокуса, но все же имеет некоторые отличия и тонкости. В смартфонах фазовый автофокус несколько ограничен - чтобы присвоить каждому пикселю фокусный сенсор, нужно сильно его уменьшить, отсюда получим шумы и нечеткость фотографий. Обычно датчиками оснащают около 10 % светочувствительных точек, некоторые производители, впрочем, не выходят и за 5 %.
В Dual Pixel же каждый пиксель оснащен отдельным датчиком из-за увеличения размеров пикселей. Процессор обрабатывает показания каждого пикселя, но делает это настолько быстро, что автофокусировка все равно занимает десятые доли секунды. В Samsung говорят, что технология Dual Pixel подобна фокусировке при помощи человеческого глаза, но это опять же маркетинговый ход.
Тем не менее надо признать инновационность данного подхода к фазовому автофокусу в современных смартфонах. Сейчас это настоящий эксклюзив для Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge .
Лазерный автофокус: самый активный
Как и фазовый, лазерный автофокус относится к активному типу автофокуса. Этим направлением долгое время занималась компания LG, которая сперва реализовала лазерный автофокус в своем смартфоне G3. В основе работы технологии лежит принцип лазерного дальномера: лазерный излучатель освещает объект, а сенсор замеряет расстояние до него и время поступления отраженного лазерного луча.
Одно из главных преимуществ данного автофокуса - время. Как говорят в LG, весь процесс автофокусировки при помощи лазера занимает 0,276 секунды. Значительно быстрее контрастного автофокуса и немного пошустрее, чем фазовый.
Очевидный плюс лазерного автофокуса - он невероятно быстрый и хорошо отрабатывает в условиях недостаточного освещения. Но работает он только на определенной дистанции - самый лучший эффект достигается, если расстояние от смартфона до объекта составляет менее 0,6 метра. А после пяти метров - привет, контрастный автофокус.
Лазерным автофокусом оснащены преимущественно смартфоны LG - к примеру, LG G4 . Но есть и исключения: тот же One Plus 2 или Asus Zenfone 2 Laser . Впрочем, у последнего все ясно из названия, да и цена привлекательная для такого набора возможностей.
Двойная камера: смело, но не всем понятно
В какой-то момент производители поняли, что надо бы сделать что-нибудь диковинное, за пределами фазового или лазерного автофокуса. Так на свет появились двойные камеры: для получения четких снимков используется не один, а сразу два объектива. В то время, как одна камера с фиксированным фокусом получает снимок удаленных предметов, другая фокусируется на объектах, которые расположены рядом.
Важное преимущество двойной камеры - возможность быстро сделать снимок, а фокус сделать потом, прямо как в камере Lytro. Но если говорить о более аккуратном фокусе, здесь двойная камера явно проигрывает фазовому фокусу.
Пока что не очень много смартфонов на рынке доступны с двойной камерой - это устройства от HTC (например, One M9+), Honor 6 Plus и другие. Ходят слухи, что и Apple в своем новом iPhone решится на использование двойной камеры.
Технология инфракрасного автофокуса, которую компания Lenovo показала на MWC в прошлом году, работает по сути как лазерный автофокус, но по скорости он примерно в два раза быстрее контрастного. Протестировать её можно на примере Lenovo Vibe Shot .
Что же выбрать?
Поскольку смартфон каждый выбирает под свои нужды, сложно посоветовать что-то такое, что подойдет сразу всем. Кто-то в восторге от настраиваемого после съемки автофокуса у Huawei, другие считают оптимальным Dual Pixel. Если брать в целом, на данный момент фазовый автофокус является верным решением для большинства флагманов, и производители нам с вами постоянно это доказывают.
Производители компактных устройств всеми силами стараются добиться улучшения качества снимков без увеличения размеров модуля камеры. Для этого вовсю внедряются необычные технологии, которыми раньше не могли похвастать даже зеркальные фотоаппараты. В частности, всё чаще можно встретить в описании смартфона упоминание о Dual Pixel. Что же это за технология?
Обычно в цифровых фотокамерах используется фазовый автофокус, состоящий из так называемых фотодиодов. Беда в том, что эти датчики раньше нельзя было разместить на всей поверхности матрицы. Обычно фотодиодами покрыты около 10% поверхности сенсора, из-за чего камера не может автоматически сфокусироваться на объекте, расположенном где-нибудь в углу.
Технология Dual Pixel заключается в том, что фотодиодом обладает абсолютно каждый пиксель матрицы. Создание такого сенсора становится более дорогим, но зато отныне камера получает возможность сфокусироваться на любом объекте, даже на разместившемся на краю кадра.
Основное преимущество Dual Pixel
На самом деле технологию внедрили не только ради того, чтобы камера идеально «понимала» расположение объекта съемки. Многие пользователи знакомы с тем, как долго некоторые фотоаппараты и смартфоны справляются с автофокусировкой. Это происходит именно из-за того, что фазовому AF приходится работать с недостаточным количеством материала. Системе сложно понять, стал ли объект съемки резким. Если же в работе находится камера Dual Pixel, то она справляется со своей задачей практически мгновенно.
Ускорение автофокусировки особенно заметно при видеосъемке. Фокус от одного объекта к другому может переходить практически мгновенно. Но ещё важнее то, что человек или автомобиль будет уверенно держаться в зоне резкости даже в случае перемещения по кадру. Что касается фотографирования, то этот процесс теперь занимает меньше времени. Также лучшая автофокусировка уменьшает количество смазанных снимков.
Почему появления технологии пришлось ждать так долго?
Производство матрицы для камеры или любого другого портативного устройства имеет ряд технологических сложностей. В частности, современные смартфоны имеют минимальную толщину, из-за чего встраиваемый в них сенсор должен быть маленьким. Но фотоэлементы нельзя уменьшать до бесконечности, иначе матрица перестанет нормально улавливать свет. Если бы каждый пиксель придумали снабжать фотодиодом лет восемь назад, то ничего хорошего из этого не вышло бы. Дело в том, что пиксели на тех матрицах были очень крохотными, а в данном случае их бы пришлось уменьшить ещё сильнее.
К счастью, технологии постепенно совершенствуются. Сейчас смартфоны снабжаются объективом с достаточно широко раскрывающейся диафрагмой, что увеличивает приток света к сенсору. А ещё производителям стали доступны более крупные матрицы. При сохранении прежнего разрешения вполне можно снабдить каждый пиксель фотодиодом. Именно поэтому в последнее время производители смартфонов перестали повышать разрешение камеры - вместо этого была сделана ставка на новую технологию, значительно ускоряющую работу системы автофокусировки.
В каких камерах присутствует технология Dual Pixel?
Многие компании до сих пор используют обычный модуль камеры. И это при том, что впервые технология Dual Pixel стала применяться ещё несколько лет назад. Сначала нововведением оснащались сенсоры для зеркальных и системных фотоаппаратов. Позже эту технологию позаимствовали и создатели смартфонов. В частности, упоминание о Dual Pixel легко можно встретить в описании топовых аппаратов от Samsung . Например, данная технология внедрена в Samsung S8. А вот в недорогих устройствах используется рядовая матрица, без такого полезного улучшения.
Ставку на новую технологию пока делает только южнокорейский гигант. Такая конструкция матрицы запатентована, поэтому у других компаний есть лишь один выход - заказывать модули камеры у Samsung. Пока на это решились только создатели . Впрочем, в будущем всё может измениться, так как собственный аналог Dual Pixel разрабатывает компания Sony . Напомним, сейчас это один из самых крупных производителей мобильных модулей камеры.
Стоит ли ради Dual Pixel покупать новый смартфон?
Однозначно нет! Выбирать аппарат с поддержкой новой технологии стоит в том случае, если требуется получение и остальных функций флагмана. Также покупать подобный девайс стоит только если у вас есть достаточная сумма. Не нужно залезать ради какого-нибудь Samsung Galaxy S8 или Google Pixel 2 в кредит.
Пользователь обязательно почувствует поддержку камерой технологии Dual Pixel. Однако это не значит, что съемка станет приносить большее удовольствие. Просто данный процесс будет занимать меньше времени. Что касается качества фотографий, то на этот параметр вышеупомянутая технология влияет лишь косвенно.
