При фотосъёмке на смартфон каждый желает получить качественные снимки, где фотографируемый объект будет чётким и резким, то есть в фокусе. Современная техника, включая мобильные устройства, позволяет сфокусироваться в ручном или автоматическом режиме, причём даже профессионалы чаще прибегают к автофокусировке. Девайс без участия пользователя размещает линзы на нужном фокусном расстоянии, позволяющем запечатлеть объект съёмки без смазывания, и хотя при наведении камеры фокусировка выполняется в одно мгновение, в это время происходит множество незаметных глазу процессов и вычислений.
Сегодня многие производители смартфонов совершенствуют технологии автоматической фокусировки, что позволяет делать качественные чёткие снимки, даже если объект находится в движении. И продвинутые пользователи при выборе мобильного устройства больше обращают внимание на тип автофокуса камеры, чем число мегапикселей. О том, какие бывают разновидности автофокусировки, что их отличает, и как они работают и поговорим.
Система автофокусировки присутствует в любом современном смартфоне, включая бюджетные варианты. С её помощью объектив камеры настраивается так, чтобы практически мгновенно сфокусироваться на одном или нескольких объектах съёмки фото или видео, упрощая процесс и снимая с пользователя задачу наведения резкости вручную, как при съёмке на профессиональный зеркальный фотоаппарат.
Автоматическая фокусировка позволяет легко делать чёткие детализированные снимки путём наведения камеры на объект и нажатием соответствующей кнопки. В составе автофокуса — датчик, система управления и привод, отвечающий за перемещение оправы объектива или линз.
Камера устроена так, что лучи света, отражающиеся от объектов съёмки, улавливаются сенсорами, преобразующими поток фотонов в поток электронов, далее ток преобразуется в биты, эта информация обрабатывается и отправляется уже в память девайса. Как работает автофокус? Здесь всё зависит от его типа. Линзы фокусируют лучи, отражённые от объектов, при этом, когда наведён фокус камера будет ориентироваться на расстояние до изображаемого объекта и интенсивность освещения, сенсор же в свою очередь создаст цифровой фотоснимок. В отличие от ранних моделей смартфонов, сегодня девайсы дают возможность регулировки расстояния между линзами и сенсоров, что позволяет получить более качественные снимки.
Современные камерофоны оснащены высокочувствительными сенсорами и специальными алгоритмами, способствующими фокусировке камеры даже при недостаточном освещении. В продвинутых устройствах также внедряется система искусственного интеллекта, настраивающая параметры съёмки и фокусировки на получение максимально качественного кадра, а также опция автофокусировки в движении, позволяющая фокусироваться на движущемся объекте, отслеживая его перемещения, благодаря чему становится возможным поймать удачный кадр и при условии движения объектов съёмки.
Автофокус на сегодняшний день реализован в трёх актуальных вариантах: контрастный, фазовый и лазерный. Рассмотрим, чем отличается каждый из них.
Технология базируется на работе светочувствительных элементов, анализирующих контрастность кадра. Фокусировка обеспечивается путём смещения линз объектива для достижения нужного контраста картинки. Когда методом оценки данного параметра и смены положения линз удалось достичь максимального контраста, это означает, что объект съёмки в фокусе. При этом фотокамера анализирует небольшой участок матрицы.
Так, контрастный автофокус относится к пассивному типу автоматической фокусировки, данное решение отличается простотой реализации и применяется на бюджетных смартфонах. Срабатывает автофокусировка медленнее других технологий ввиду необходимости несколько раз смещать линзы до достижения результата. На эти движения и оценку контрастности, выполняемую в несколько этапов, уходит около секунды и это немного, если речь о съёмке способных замереть для фото, неподвижных или малоподвижных объектах, однако при таком раскладе легко упустить момент, не получится и снимать в движении, поскольку фотография будет смазанной. Контрастный автофокус также не наделён опцией следящей фокусировки, да и качество фотоснимков сильно пострадает при плохом освещении.
До недавнего времени этот тип автофокуса был привилегией флагманских смартфонов, теперь же автофокусировка на основе сканирования световых фаз применяется в большинстве девайсов.
Фазовый автофокус в смартфоне (PDAF) — это активный тип автоматической фокусировки, наиболее актуальный сегодня и обеспечивающий высокую скорость работы, а также возможность фокусироваться на движущихся объектах. Технология заимствована у цифровых зеркальных фотоаппаратов, изначально она предназначалась именно для фототехники, где проявила себя наилучшим образом, а уже позднее перекочевала и во флагманские мобильные устройства.
Принцип работы данного типа фокусировки следующий:
Поскольку все эти действия (расстояние между потоками замеряется и по результатам оценки положение линз корректируется системой, т. е. разделённые лучи достигают заданного датчиками расстояния) осуществляются в один приём, это значит, что фазовый автофокус будет работать в разы быстрее, чем контрастный. Для фокусировки на объекте ему потребуются доли секунды. Охват объекта резкостью происходит в любой точке кадра, причём при наличии нескольких объектов в кадре, одинаково удалённых от объектива, все они попадают в зону высокой чёткости. Камера оценивает движение при помощи датчиков матрицы, в результате чего появляется возможность следящего автофокуса.
При всех своих достоинствах фазовый тип автоматической фокусировки тоже не совершенен. Его недостатком является ночная съёмка, при которой в диафрагму объектива поступает недостаточное количество света, то обуславливает снижение скорости фокусировки. К тому же реализация данного типа автофокусировки достаточно сложна, требуется точная установка системы призм и зеркал, а также тщательная программная настройка. И всё же, несмотря на минусы технологии, как правило, она обеспечивает создание высококачественных снимков. Сегодня в дополнение к автофокусу производителями применяются специальные алгоритмы, встраивается система искусственного интеллекта, что позволяет значительно повысить качество съёмки. Технология совершенствуется, поскольку многие производители пошли по пути её развития или применения разновидностей фазового автофокуса.
Наиболее продвинутым на сегодня является лазерный автофокус. Он, как и фазовый, относится к активному типу и использует тот же принцип работы, что и оптические дальномеры. Так, излучателем освещается объект, в то время как сенсором замеряются расстояние до него и время отражённого лазерного пучка.
Лазерный тип автофокуса не зависит от освещённости и работает пошустрее фазового, действуя на коротком расстоянии. Наилучший результат возможен при удалении снимаемого объекта на 0,6 метров. При съёмке же тех, что находятся уже на удалении 3-4 метра и более, система будет использовать другой тип фокусировки. Процесс автофокусировки занимает ещё меньше времени (задача выполняется всего за 0.276 секунды), позволяя делать высококачественные снимки, причём скорость не утрачивается и в ночное время суток или в условиях плохой видимости в связи с погодными явлениями.
Подводя итоги, отметим, что на сегодняшний день самой актуальной для камер смартфонов является фазовая технология автофокусировки. Невысокие показатели качества при недостатке освещения нивелируются присутствием дополнительных вспомогательных программных хитростей, как, например, интеллектуальные алгоритмы, обуславливающие лучшую работу независимо от условий съёмки.
Телефон новый приобретал именно для качественных фотографий, качественный автофокус был одним из критериев.