Dual pixel что это: Что такое технология Dual Pixel и как она улучшает фазовый автофокус

Что такое технология Dual Pixel и как она улучшает фазовый автофокус

Технология двухпиксельной автофокусировки становится всё более популярной функцией у камер флагманов. Dual Pixel обещает более быструю фокусировку во время съёмки, особенно в условиях низкого освещения. Но как она работает?

Мы постарались собрать только самую важную информацию, чтобы кратко изложить принцип работы Dual Pixel и почему он не используется в сенсорах на 108 Мп.

Что такое Dual Pixel и как он работает

Автофокусировка Dual Pixel — это расширение фазовой автофокусировки. Если PDAF (Phase-Detection Autofocus) используется в смартфонах с 2014 года, то технология Dual Pixel — с 2016 года, и впервые на мобильных устройствах появилась в Samsung Galaxy S7. Хотя дебютировал двухпиксельный автофокус ещё в 2013 году с зеркальной камерой Canon EOS 70D.

Технология PDAF работает следующим образом: камера получает два изображения одного кадра —  с левой и правой половин линзы (в случае со смартфоном используются выделенные пиксели). Если изображения смещены друг от друга, значит, объект не в фокусе. Как это работает, наглядно показано на примере человеческого глаза:

Работа фазового автофокуса на примере человеческого глаза

При использовании Dual Pixel для механизма фазовой фокусировки используются каждый пиксель, что значительно повышает точность и скорость по сравнению со стандартным PDAF. Это часто достигается с помощью микролинз, размещённых сверху пикселей. При фотографировании процессор сначала анализирует данные фокусировки с каждого фотодиода, а затем объединяет сигналы для записи полного пикселя, используемого в конечном изображении.

На приведённом ниже изображении показано различие между PDAF и Dual Pixel.

Недостатком двухпиксельной технологии является сложность реализации и, соответственно, более высокая цена. Именно по этой причине их используют в основном в флагманских моделях, и то не во всех. Например, в 108-мегапиксельном датчике Samsung Galaxy S20 Ultra нет Dual Pixel из-за слишком высокого разрешения датчика. Зато технология есть Galaxy S20, поэтому автофокус в более дорогом S20 Ultra хуже.

Dual Pixel улучшает PDAF

Технология Dual Pixel обеспечивает гораздо более быструю фокусировку и способность точнее удерживать фокус на быстро движущихся объектах, чем PDAF. Это особенно актуально, когда вам нужно быстро достать смартфон из кармана и что-то снять. Как это работает, продемонстрировано в GIF от Android Authority:

Слабым местом фазового автофокуса являются условия низкой освещённости, поскольку фотодиоды определения фазы состоят из половины пикселя, поэтому шум затрудняет получение точной информации. Dual Pixel сглаживает шум, позволяя сфокусироваться даже в тёмном помещении. 

Надеемся, выше представленная информация дала понять, что лучше выбирать смартфон или камеру с двухпиксельной автофокусировкой, если для вас важная скорость фокуса. Если информация оказалась полезной, пишите в комментариях, позже разберём лазерную или контрастную системы фокусировки.

Улучшенная технология автофокусировки изображения – Samsung Newsroom Россия

Есть несколько факторов влияют на качество и четкость снимков и самый важный из них, это скорость работы системы автофокусировки камеры. Автофокус, эта краеугольный камень технологии мобильной фотографии, который гарантирует, что вы сможете запечатлеть интересный сюжет именно в тот момент, когда он произошел, и получить четкое изображение.

 

В камерах смартфонов Galaxy Samsung усовершенствовала технологию автофокусировки до уровня Dual Pixel Pro.

 

 

Что такое фазовая автофокусировка?

Для начала разберемся в принципах работы технологии фазовой автофокусировки (Phase Detection Autofocus или PDAF).

 

Подобно тому, как люди используют оба глаза для фокусировки на изображениях объектов, система PDAF работает, сравнивая разность фаз двух изображений, воспринимаемых левыми и правыми пикселями, что позволяет камере вычислить расстояние до объекта съемки, где эти фазы совпадают.

 

В обычных системах определения фазы используются специальные выделенные пиксели для автофокусировки изображения, распределенные по всему сенсору. Количество таких пикселей обычно составляет лишь небольшую часть от общего числа пикселей. Для получения и сравнения изображения, воспринимаемого левым и правым пикселом, “смотрящим” влево и вправо, соответственно, половина каждого пикселя заблокирована металлической “перегородкой”, так что они воспринимают свет только с одной стороны объектива. Использование большего количества этих выделенных пикселей автофокусировки может ускорить определение фазы, но также может уменьшить количество света, воспринимаемого сенсором, что приведет к потере качества изображения. Hовая технология Dual Pixel переводит систему автофокуса на новый уровень.

 

Технология Dual Pixel Autofocus использует каждый пиксель

В технологии Samsung Dual Pixel каждый пиксель сенсора используется для определения фазы и для получения информации о цвете, что значительно повышает и скорость и точность автофокусировки по сравнению с обычными системами.

 

Каждый пиксель сенсора Dual Pixel содержит два фотодиода – левый, воспринимающий свет слева от объектива и правый для приема света справа от объектива. При съемке сюжета производится сравнение фаз света от каждой пары фотодиодов, благодаря чему автофокусировка осуществляется в считанные миллисекунды. А поскольку каждый пиксель сенсора используется как для автофокусировки, так и для получения информации о цвете, сенсор может обеспечить мгновенную фокусировку объектива без потери качества изображения.

 

Dual Pixel Pro – это технология автофокусировки нового поколения

Dual Pixel Pro использует зеленые пиксели, которые разделяют фотодиоды с диагональной структурой. Эти диагонально-разделенные пиксели сравнивают разность фаз между верхней и нижней частью пиксела в дополнение к разности фаз между левой и правой частью пиксела.

 

В результате технология Dual Pixel Pro обеспечивает быструю и точную автофокусировку даже в сложных условиях, таких как низкий уровень освещенности или при съемке быстро движущихся объектов.   Помимо этого, она устраняет ряд ограничений технологии Dual Pixel, в которой левый и правый фазовый фотодиод-датчик, например, не способен зафиксировать разность фаз света от объекта с текстурой в виде чередующихся темных и светлых горизонтальных полос, а следовательно, не может сфокусировать изображение таких объектов.

Добавление верхнего и нижнего датчика фазы означает, что ваша камера может лучше распознать такие текстуры и быстро сфокусировать объектив если, например, объект съемки носит рубашку в полоску с горизонтально расположенными полосами.

 

Самые ценные мгновения, от быстрого взгляда до праздничного фейерверка, часто мимолетны. Сенсоры ISOCELL с системой автофокусировки Dual Pixel Pro никогда не позволят вам упустить возможность сохранить в памяти самые дорогие моменты вашей жизни.

Что такое Dual Pixel CMOS AF

Dual Pixel CMOS AF — это сенсорная технология автофокусировки определения фазы, разработанная для плавного и качественного слежения за объектом во время видеосъемки и быстрой автофокусировки при съемке фотографий в режиме ЖК-видоискателя.

Эта технология, разработанная компанией Canon, подходит для создания профессиональных четких эффектов, а также сохранения четкости объекта, который движется к пользователю, и размытого фона.

Зачем создана технология Dual Pixel CMOS AF?

При выделении объекта съемки с помощью ограничения глубины резкости требуется сохранить контроль над фокусом, если при этом главный объект съемки находится в движении или изменяется плоскость фокусировки. Система автофокусировки Dual Pixel CMOS AF делает управление фокусировкой при видеосъемке проще и удобнее. Кроме того, технология Dual Pixel CMOS AF значительно повышает удобство фотосъемки в режиме Live View, приближая эффективность съемки в этом режиме к съемке с использованием видоискателя.

Принцип работы

Все эффективные пиксели на поверхности CMOS-сенсора изображений состоят из двух отдельных фотодиодов, которые считываются отдельно для АФ выявления фазы и вместе для обработки изображения. CMOS-сенсор автофокуса Dual Pixel работает на 80% высоты и ширины экрана ЖК-видоискателя и обеспечивает высокую точность изображения.

В отличие от других методов сенсорной автофокусировки, которые назначают определенным пикселям сенсора автофокуса или обработки изображения, пиксели сенсора, созданного на основе технологии Dual Pixel, могут использоваться как пиксели обработки изображения и как пиксели автофокусировки обнаружения фазы. Таким образом, пиксели автофокуса не требуют дополнительной обработки изображения — обеспечивая благодаря этому быструю фокусировку и максимальное качество изображения при фото- и видеосъемке.

Чтобы выявить фазу на плоскости изображения, левый и правый фотодиоды считываются отдельно, а полученные в результате паралаксни изображения используются для вычисления разницы фазы.

С помощью этой техники вычисления разницы фазы АФ можно вычислить положение фокуса объектива.

Для сравнения, если метод автофокусировки выявления контраста для фокусного положение во время движения объектива используется стандартным образом, скорость автофокусировки уменьшается и становится менее плавной.

Что такое PDAF и Dual Pixel? Или как работает автофокус на смартфонах

Оценка этой статьи по мнению читателей:

В первой части статьи мы подробно рассмотрели базовые понятия о том, что такое матрица, каким образом она формирует изображение. В частности, было рассказано о популярных технологиях Quad Bayer и Tetracell, которые используются на современных смартфонах в матрицах с высоким разрешением (от 48 мегапикселей).

В этой части мы затронем еще несколько интересных технологий, связанных с процессом фокусировки и получения изображения. Понимание этих вещей не только удовлетворит праздное любопытство, но и принесет практический смысл, позволяя вам более осознанно подходить к выбору смартфона с хорошей камерой даже в средне-бюджетном ценовом сегменте.

Перед тем, как приступить к основной теме, хочу предупредить, что многое, о чем будет говорится ниже я привожу лишь в качестве иллюстрации. Принцип работы некоторых систем я буду сильно упрощать, чтобы статья была понятной и доступной широкому кругу читателей.

Как смартфоны научились фокусироваться и делать изображение резким

Вы задумывались над тем, как смартфон понимает, какую часть изображения необходимо сделать резкой и как именно он это делает?

Аналогия с нашими глазами здесь не совсем уместна, так как глаза делают резким то изображение, которое мы хотим разглядеть. В отличие от смартфона мы отлично распознаем то, что видим, фокусируясь на желаемом предмете. А вот для смартфона наша фотография — это бессмысленный набор цветных точек. И камера не понимает, на чём ей следовало фокусироваться, чтобы не испортить очередной кадр.

Конечно, существует такое понятие, как семантическая сегментация. Но несмотря на активное развитие машинного обучения и нейронных сетей, современные смартфоны еще не научились определять предметы на фото так же хорошо, как это делают люди, чтобы использовать для фокусировки искусственный интеллект.

Четкая или размытая фотография?

Для того, чтобы фотография получилась четкой, необходимо соблюсти всего одно условие — лучи света, отраженные от снимаемого объекта, должны пересекаться в точке на матрице.

Чтобы лучше это понять, вспомним, как вообще свет попадает на матрицу и формирует там изображение. Представим, что мы хотим сфотографировать цветок. Внутри камеры смартфона вначале располагается объектив с линзами, а затем матрица:

Лучи света, отраженные от каждой точки этого цветка, попадают на матрицу смартфона, проходя через линзы объектива. И когда лучи света проходят через объектив, они преломляются, пересекаясь в одной точке. В этой точке изображение и будет максимально резким и четким.

К примеру, вот как свет, отраженный от красного лепестка, оказался на матрице смартфона:

Не обращайте внимание на то, что картинка на матрице получилась перевернутой. Ведь текст, который вы сейчас читаете (как и весь окружающий мир), вы точно также видите перевернутыми. Просто мозг скрывает это от вас, «на лету» переворачивая обратно сформированное на сетчатке глаза изображение.

Хрусталики наших глаз напоминают по форме линзу, выпуклую с двух сторон — как та, что используется в объективе камеры смартфона и показана на наших картинках. А когда через такую линзу проходят лучи света, они, как уже было сказано, преломляются под определенными углами, из-за чего изображение получается перевернутым. Эти углы подчиняются определенным правилам (законам физики). Они очень просты для понимания, но в рамках этой статьи мы не будем их рассматривать, чтобы сэкономить время.

Ровно таким же образом на матрице формируются и другие части нашего цветка, например, зеленый стебель:

В рассмотренном примере цветок на матрице получился четким, то есть, в фокусе. Но если бы наш цветок находился чуть дальше, лучи проходили бы через линзу немножко под другим углом, соответственно, угол преломления также слегка бы отличался и пересекались бы эти лучи еще до попадания на матрицу. А на матрицу вместо одной точки падало бы множество лучей, накладываясь друг на друга с небольшим смещением, что делало бы общую картинку размытой (не в фокусе):

В реальной жизни, когда объект отдаляется от нашего глаза, мозг просто слегка изменяет форму хрусталика, растягивая его или, наоборот, сжимая. Из-за этого меняется угол преломления лучей, которые в итоге пересекаются в одной точке прямо на сетчатке. А те объекты, что находятся ближе или дальше, оказываются размытыми, так как лучи света, отраженные от них, пересекаются еще до сетчатки или в условной точке за нею.

Но смартфон не может изменять форму линзы, растягивая ее, как хрусталик, ведь она сделана из стекла. Вместо этого смартфон перемещает линзу внутри объектива вперед или назад таким образом, чтобы лучи снова пересеклись в одной точке — на матрице. Проблема со смартфоном заключается лишь в том, как определить, в какую сторону двигать эти линзы и как понять, что нужный объект уже в фокусе.

Контрастный автофокус (CDAF). Или определяем резкость «на глаз»

Еще недавно смартфоны вообще не умели фокусироваться. К примеру, первые два поколения iPhone не имели системы автофокусировки. Она появилась лишь в 2009 году с выпуском iPhone 3GS.

Сегодня все бюджетные и многие средне-бюджетные смартфоны используют самый старый, простой и надежный метод фокусировки под названием контрастный автофокус.

Суть его работы очень проста. Вы выбираете пальцем на экране смартфона нужную область фокусировки или смартфон самостоятельно выбирает центральную часть кадра, после чего камера пытается сделать так, чтобы объект в этой части кадра был в фокусе.

Но делает он это не так как люди. Мы понимаем, что цветок находится в фокусе, когда отчетливо видим его очертание, смартфон же просто оценивает гистограмму изображения (график распределения яркости). Ведь, как уже было сказано ранее, для смартфона все предметы — это просто пятна различной яркости.

Лучше всего это понять на следующем примере. Ниже вы можете увидеть изображение одного и того же цветка с разной степенью резкости, а под каждым цветком — его гистограмму (график распределения яркости), с которой и работает смартфон:

По горизонтали на маленьких гистограммах представлены уровни яркости изображения — от ее полного отсутствия слева (черный цвет) до самого яркого участка справа (белый цвет). А по вертикали отображается количество пикселей в кадре соответствующей яркости.

А теперь обратите внимание на закономерность — чем более размыта картинка, тем меньше здесь контрастных четких контуров темного цвета. На самом размытом цветке (первый слева) вообще отсутствуют черные/темные цвета, то есть, контуров нет вообще и график очень сильно смещен вправо.

Что же делает смартфон? Он берет небольшой участок изображения (на котором мы хотим сфокусироваться или же центральную часть кадра) и оценивает его гистограмму. Затем смартфон начинает передвигать лизну внутри объектива вперед и анализирует, как меняется распределение яркости. Если контраст падает (то есть, разброс по яркости уменьшается), смартфон начинает передвигать линзу в обратную сторону, пока не найдет самый высокий контраст. А в конце, чтобы наверняка не промахнуться, передвигает линзу еще немножко дальше. Если контраст снова начинает падать — возвращается обратно в ту позицию, где контраст был максимальным.

Что не так с контрастным автофокусом и почему он используется только на дешевых смартфонах?

Я думаю, вы уже догадались по описанию работы контрастного автофокуса, что с ним не так. Смартфон понятия не имеет, четкая ли сейчас картинка и в каком направлении нужно переместить объектив, чтобы еще увеличить резкость.

Для этого он начинает просто передвигать линзу вперед-назад, чтобы оценить, меняется ли контраст сцены. А в это время мы видим на экране «прыгающий» автофокус. То есть, изображение на доли секунды становится то размытым, то снова резким.

Если при съемке фотографий это не является проблемой, то при записи видео контрастный автофокус может хорошенько подпортить результат. Вероятно, вы не раз замечали, как картинка на видео периодически «дергается» и фокус то пропадает на мгновение, то снова появляется. Когда вы снимаете видео на смартфоне с контрастным автофокусом и вся сцена идеально сфокусирована, смартфон все равно будет периодически передвигать линзу, чтобы убедиться, что в данный момент времени картинка максимально резкая. И это будет хорошо заметно на записи.

Другими словами, контрастный автофокус очень плохо справляется с видеозаписью и вам следует об этом помнить, если вы любите снимать видео на смартфоне.

А продолжают его использовать по той причине, что это самый простой и дешевый метод фокусировки, не требующий никакого дополнительного оборудования. Но если вы хотите иметь более быстрый и качественный автофокус, необходимо при выборе смартфона искать в его характеристиках аббревиатуру PDAF.

Что такое PDAF (или фазовый автофокус) на современных смартфонах?

Сам термин PDAF (Phase-Detection Autofocus) переводится с английского, как фазовый автофокус. Впервые этот метод фокусировки появился на зеркальных фотоаппаратах достаточно давно. Но первым в мире смартфоном с PDAF автофокусом, если мне не изменяет память, стал Samsung Galaxy S4, вышедший в 2014 году. Затем последовал iPhone 6 от компании Apple и с тех пор все флагманские смартфоны стали выпускаться с PDAF.

Принцип работы фазового автофокуса выглядит следующим образом. Когда объект находится в фокусе, отраженные от него лучи света будут в равной степени освещать противоположные стороны объектива. Если объект не в фокусе, лучи света по-разному проходят через края линзы.

Другими словами, чтобы сфокусироваться, камера должна получить два изображения одного и того же кусочка кадра — одно изображение с левой половины линзы, а другое — с правой. Если изображения будут немного смещены относительно друг друга, значит, снимаемый объект не в фокусе.

Рассмотрим простой пример:

Здесь мы видим изображение, полученное с одной стороны линзы (A) и с противоположной (B). Если эти сигналы сравнить, то мы увидим небольшое смещение (C). Так как камера хорошо знает свои параметры (размер объектива и линз, фокусное расстояние), ей не составляет труда определить расстояние, на которое нужно переместить линзу, чтобы сигналы с противоположных сторон объектива совпадали.

В этом и заключается главное преимущество фазового автофокуса над контрастным. При фазовом автофокусе камере достаточно одного кадра, чтобы рассчитать, в какую сторону и как далеко нужно переместить линзу. А при контрастном автофокусе, каким бы идеальным он ни был, приходится проверять множество кадров при разных положениях линзы, чтобы поймать самый высокий контраст.

Неужели у смартфона две матрицы!?

Действительно, каким образом смартфон получает две картинки с противоположных сторон линзы? Ведь, когда свет проходит через объектив, он освещает всю матрицу сразу. Все верно, но здесь есть один небольшой трюк.

В типичной матрице с PDAF автофокусом не все пиксели используются для получения картинки. Среди «обычных» пикселей встречаются пиксели PDAF, которые не участвуют в построении изображения, а служат лишь для фокусировки. Чтобы понять, в чем разница между этими пикселями, давайте посмотрим на их схематическое изображение:

Обычный пиксель (слева) и PDAF-пиксель (справа)

Слева изображен обычный пиксель. Здесь мы видим, как лучи света с противоположных сторон объектива (A и B) падают на микролинзу (C), прикрывающую сам фотодиод (E). Затем идет цветной фильтр (D), который пропускает только свет определенного цвета (в данном случае, красного). Если все это кажется вам немного сложным, почитайте первую часть статьи.

Справа изображен PDAF-пиксель, который имеет ряд отличий. Прежде всего, здесь нет цветного фильтра по нескольким причинам. Во-первых, цвет совершенно не играет никакой роли при оценке смещения изображения, а во-вторых, цветной фильтр пропускает только треть света, падающего на микролинзу.

Черная область на картинке справа (D) — это перекрытие половины фотодиода, которое блокирует весь свет, падающий с левой половины линзы объектива. То есть, этот пиксель содержит только те лучи света, что прошли через правую половину объектива. Если мы возьмем еще один PDAF-пиксель и перекроем другую половину его фотодиода, он будет содержать только те лучи, что прошли также через другую половину объектива. Такая пара PDAF-пикселей и содержит информацию с противоположных сторон объектива, которую мы можем теперь сравнивать.

Таких пар PDAF-пикселей на самом деле достаточно много «разбросано» по всей матрице — десятки тысяч. И каждый из них не содержит никакой информации о фотографии. Если ничего не предпринимать, на любом снимке со смартфона при детальном рассмотрении можно было бы отыскать десятки тысяч маленьких черных точек.

Но, к счастью, вы их не найдете. Смартфон прекрасно «знает» позицию каждого PDAF-пикселя и после съемки «зарисовывает» черные точки, примерно подбирая нужный цвет. Если на готовой фотографии PDAF-пиксель окружают зеленые точки, смартфон предполагает, что и на месте PDAF-пикселя должна была быть зеленая точка.

Что такое Dual Pixel от компании Samsung?

Это маленькая революция в области фокусировки камер. Правда, придуманная не компанией Samsung и не для смартфонов.

Впервые автофокус Dual Pixel был представлен компанией Canon в 2013 году с анонсом зеркальной камеры Canon EOS 70D. А спустя 3 года ту же технологию компания Samsung принесла в мир мобильных камер. Первым в мире смартфоном с Dual Pixel PDAF стал Samsung Galaxy S7.

Что интересно, на iPhone этой технологии до сих пор нет. Там используется гибридный автофокус — вначале смартфон примерно «прицеливается» с помощью PDAF, а затем доводит резкость контрастным автофокусом. Дело в том, что точность PDAF-автофокуса при столь редком «вкраплении» PDAF-пикселей ниже точности контрастного автофокуса, хотя он и быстрее. Поэтому, PDAF используется на iPhone лишь для того, чтобы понять, в какую сторону двигать линзы, чтобы фокус не прыгал туда-сюда, как на дешевых бюджетных камерах.

Такой же принцип используется и на других средне-бюджетных аппаратах с PDAF, но без Dual Pixel.

Каждый пиксель — это и PDAF, и обычный пиксель одновременно!

При использовании технологии Dual Pixel, каждый пиксель на матрице (или 80-90% всех пикселей) используется для работы фазового автофокуса. Но в таком случае, кто же тогда будет делать снимок, если все пиксели используются для фокусировки?

Давайте схематически изобразим Dual Pixel и все вопросы сами отпадут:

Здесь мы видим те же лучи света с противоположных сторон объектива (A и B), микролинзу (C) и цветной фильтр (D). Однако дальше картина немного отличается. Вместо одного фотодиода, собирающего весь свет, размещаются 2 отдельных фотодиода (E и F). А микролинза спроектирована так, чтобы на каждый отдельный фотодиод конкретного пикселя попадала только часть лучей с одной из сторон объектива.

Таким образом, каждый пиксель содержит информацию о фазе световых лучей. Здесь больше нет никаких перекрытий фотодиодов, блокирующих 50% всего света. Для фокусировки камера использует информацию с каждого фотодиода по отдельности (левая и правая стороны объектива), а во время съемки, сигналы с двух фотодиодов объединяются в один.

Камера не теряет информацию, так как здесь нет отдельных PDAF-пикселей, не захватывающих изображение. Также областью фокусировки является вся матрица, а не 5% ее пикселей.

В реальности, на матрице Samsung Galaxy S10 или Note10 с разрешением 12 мегапикселей используется 24 миллиона фотодиодов. Но работают они по отдельности только при фокусировке, а во время съемки сигнал обрабатывается совместно, да и линз с цветными фильтрами на такой матрице 12 миллионов.

Получается, на 108-Мп матрице в реальности используется 216 мегапикселей?

Нет. Размер одного пикселя на любой современной матрице с высоким разрешением (48/64/108 Мп) составляет рекордные 0.8 мкм. Если предположить, что каждый пиксель содержит еще по 2 отдельных фотодиода, мы получим размер каждого из них по 0.4 мкм. Но до этого технологии еще не дошли.

Чтобы ответить на этот вопрос, предлагаю взглянуть на реальную фотографию небольшого участка матрицы от Sony под микроскопом:

Матрица Sony

То, что вы видите — это реальные микролинзы, прикрывающие пиксели. Под ними расположены цветные фильтры и фотодиоды. Обратите внимание на крупный пузырек в центре кадра. Это микролинза PDAF-пикселя, скрывающая под собою два фотодиода.

Если мы посмотрим под микроскопом на матрицу Samsung, то увидим немножко другую картину:

Матрица Samsung, вид сверху

Здесь уже показан вид сверху. Но мы не видим никаких больших пузырьков, как у Sony, а вместо этого в центре находятся половинки пикселей. Это и есть «классические» PDAF-пиксели, у которых просто одна половина перекрыта, чтобы на них попадали только те лучи света, что прошли через одну половину объектива.

И пусть вас не смущает то, что на этой матрице идут подряд 4 пикселя, у которых перекрыта правая половина. Все дело в том, что перед вам — Tetracell матрица, у которой 4 пикселя объединяются в один. Соответственно, и PDAF-пиксели размещаются по такому же принципу. Подробно о Tetracell-матрицах было рассказано в первой части статьи.

Вместо заключения…

Надеюсь, эта часть не была слишком перегруженной и дала базовое понимание того, как устроен автофокус на современных смартфонах.

Dual Pixel — это логическое продолжение и развитие технологии PDAF-автофокуса. Если выбирать между смартфоном с PDAF и Dual Pixel, предпочтение следует однозначно отдавать Dual Pixel. К слову, такие матрицы используются далеко не только на флагманах от Samsung. Вы можете встретить технологию Dual Pixel на таких аппаратах, как:

• Asus ROG Phone
• Google Pixel 3a
• Google Pixel 3
• Google Pixel 2
• HTC Exodus 1
• HTC U12+
• LG V50
• LG G8 ThinQ
• Meizu 16X
• Motorola Moto Z3 Play
• Motorola Moto G6 Plus
• Nokia 8.1 aka Nokia X7
• Sony Xperia 1
• Vivo V15
• Xiaomi Mi 8 Pro
• и многих других

Если вы хотите более детально погрузиться в то, как устроены и работают камеры смартфонов, тогда рекомендую почитать мой цикл статей «Камера смартфонов для чайников«. Там вы найдете ответы на все вопросы, связанные с камерами и узнаете много всего нового и интересного.

Автор статьи: Алексей Сало, главный редактор Deep-Review; Фото на обложке (c) Thor Alvis, все иллюстрации в статье принадлежат Deep-Review.

 

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

 

Все, что вы хотели знать про Dual Pixel

Все чаще мы видим в характеристиках камеры смартфона опцию Dual Pixel. Но не все знают, что значит эта технология. Давайте узнаем о ней подробнее.

---

Все чаще мы видим в характеристиках камеры смартфона опцию Dual Pixel. Но не все знают, что значит эта технология. Давайте узнаем о ней подробнее.

Не секрет, что производители всеми способами стараются улучить качество фотографий при сохранении габаритов имеющихся камер. В ход идут абсолютно разные разработки, начиная от второго сенсора и заканчивая программными примочками. Одной из популярных технологий является Dual Pixel. Что это такое?

Dual Pixel. Особенности.

Зачастую в составе цифрового модуля используется фазовый автофокус, состоящий из фотодиодов. Раньше эти датчики занимали лишь 10% сенсора, поскольку раскатать их по всей матрице технически было невозможно. Dual Pixel предусматривает размещение фотодиодов по всей поверхности матрицы, что в свою очередь позволяет быстро и легко фокусироваться на объекте, находящемся в любом участке кадра (даже на краю).

Главным преимуществом технологии Dual Pixel является то, что камера смартфона теперь идеально «понимает» расположение объекта съемки. Это делает автофокусировку быстрой и легкой. Пока фазовый автофокус страдает от недостатка «материала», Dual Pixel справляется со своей задачей практически мгновенно.

Эта особенность заметна при видеосъемке, когда фокус практически в доли секунды переключается с одного объекта на другой. Перемещаясь в кадре, объект съемки всегда будет в фокусе, что обеспечит должную резкость и надлежащее качество материала. Современная технология автофокусировки уменьшает количество смазанных снимков.

Почему мы так долго ждали эту технологию?

Даже при имеющихся технологиях производство камер для смартфонов имеет свои сложности. Поскольку корпус устройств достаточно тонкий, сами модули обязаны быть маленькими. Однако уменьшать фотоэлементы до минимума нельзя, так как это повлияет на качество съемки (наверняка вы читали наш материал про разрешение и размер пикселя камеры. Если нет – переходите по ссылке). Раньше оснащать камеры фотодиодом было невозможно, так как пиксели на тех матрицах были крохотными.

Современные матрицы имеют достаточно широкую диафрагму, что увеличивает светосилу. Также производители активно используют более крупные сенсоры. Теперь можно сохранять прежние разрешения и одновременно с этим снабжать каждый пиксель фотодиодом. Кроме того, производители перестали наращивать разрешение камеры, а сделали ставку на совершенно новые технологии. И Dual Pixel – одна из них.

В каких камерах есть Dual Pixel?

Традиционно новые технологии – прерогатива топовых устройств. Dual Pixel использован во всех последних флагманских устройствах Samsung. К сожалению, только южнокорейский вендор делает ставку на новую технологию. 

Dual Pixel присутствует лишь в Google Pixel 2. Остальные производители пока что игнорируют эту разработку, поскольку она запатентована Samsung и все модули следует заказывать именно у этой компании. К слову, Sony на данный момент занимается разработкой аналогичной технологии.

Стоит ли ради Dual Pixel покупать новый смартфон?

Если вы не планировали покупать новый топовый аппарат, то приобретать его исключительно ради Dual Pixel не стоит. Кредит или рассрочка на дорогой смартфон ради одной фото-примочки – не лучшее решение. Другое дело, если вы рассчитывали на такую сумму и хотите обзавестись новеньким флагманом.

Dual Pixel в Samsung S7, или все о технологии автофокуса

Мы уже привыкли, что обычные смартфоны способны делать отличные фотографии, которые по качеству не уступают цифровому фотоаппарату.

Что касается топовых смартфонов, то в них используются самые свежие разработки. Уровень снимков, сделанных с их помощью, настолько высок, что не отличим от зеркальных камер. Функционал смартфонов приближается к профессиональным фотоаппаратам.

Среди общих настроек при фотографировании, таких как ISO, выдержка, диафрагма, баланс белого, цветовой баланс, важнейшую роль играет фокусировка на нужном объекте. От правильности ее срабатывания напрямую зависит качество снимка. Именно фокусировка определяет резкость картинки.

Суть работы

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.

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.

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.

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.

HDR+

HDR — высокий динамический диапазон. Режим HDR работает с двумя изображениями, которые имеют различную экспозицию (светлый кадр и темный кадр), комбинируя два кадра в один. Режим HDR+ гораздо сложнее. Он берет не две, а до десяти фотографий, которые сделаны при недостаточной экспозиции, чтобы на выходе при комбинации всех изображений получилась картинка без пересветов. Именно поэтому режим HDR+ работает так долго.

В случае с портретным режимом сделанная фотография первым делом проходит через режим HDR+, а дальше за дело берется ИИ.

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.

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».

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 Google Pixel 2. 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.

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.

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.

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 .

Суть проблемы

На данный момент оптимальным методом автофокусирования изображения является фазовый. Его набор недостатков можно считать минимальным по сравнению с и контрастным типами автофокуса.
Принцип его работы основан на сравнении фаз пучков света, проходящих через точки, расположенные на противолежащих краях объектива. Для этого используются специальные сенсоры, встроенные в матрицу камеры.

Помимо достаточно высокой стоимости аппаратной части , одним из наиболее неприятных минусов является проблема фронт- и бэк-фокуса.

Из-за невозможности равномерно расположить сенсоры по поверхности матрицы на периферии кадра возникают искажения.

Разумеется, до определенной степени они устраняются в процессе обработки снимка программным обеспечением камеры, но разработчики вознамерились решить проблему кардинально. И в целом им это удалось.

Предварительные выводы о Dual Pixel RAW

На данный момент возможность работать с Dual Pixel RAW является скорее технологическим прорывом, нежели широко применимой на практике функцией. В процессе настройки вы можете выбрать лишь одну регулировку из трех. Нельзя одновременно сдвинуть боке и подстроить фокусировку для одного кадра. Сами границы коррекции сравнительно малы. На наш взгляд потенциал есть у микроподстройки фокуса. Эта функция может пригодиться портретным фотографам для идеального попадания в резкость при фокусировке на глазах модели. Также мы обращаем внимание читателей, что Dual Pixel RAW никак не влияет на разрешение снимка. Удвоения разрешения от применения двух раздельных фотодиодов не происходит.

Мы уже привыкли, что обычные смартфоны способны делать отличные фотографии, которые по качеству не уступают цифровому фотоаппарату.

Что касается топовых смартфонов, то в них используются самые свежие разработки. Уровень снимков, сделанных с их помощью, настолько высок, что не отличим от зеркальных камер. Функционал смартфонов приближается к профессиональным фотоаппаратам.

Среди общих настроек при фотографировании, таких как , выдержка, диафрагма, баланс белого, цветовой баланс, важнейшую роль играет фокусировка на нужном объекте. От правильности ее срабатывания напрямую зависит качество снимка. Именно фокусировка определяет резкость картинки.

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 .

Dual Pixel RAW: слабые стороны

Как у каждой медали есть две стороны, так и у DP RAW помимо преимуществ есть и недостатки. Давайте рассмотрим их по порядку.

• редактирование возможно лишь на стадии постобработки. Во время съёмки у вас нет никакой возможности изменить фокусировку или уменьшить блики до тех пор, пока вы не откроете изображение в фоторедакторе. К тому же, в настоящее время единственное программное обеспечение, способное работать с файлами Dual Pixel RAW, это Canon Digital Photo Professional. Однако, по данным Adobe, они ведут активную работу над совместимостью нового формата с их программным обеспечением.
• работа новой технологии Canon сильно зависит от настроек диафрагмы. Чем шире открыта диафрагма – тем выше эффективность использования Dual Pixel RAW. И это вполне логично, поскольку незначительные корректировки сложнее заметить на прикрытой диафрагме, когда глубина резкости значительно больше.
• возможно редактирование только одного параметра из трех. Так что, если вам нужно настроить фокус и уменьшить блики, вам придется выбрать только одну. Конечно, это незначительная проблема, но о ней стоит помнить.
• увеличение размера файлов изображений. К сожалению, при использовании Dual Pixel RAW размер файла фотографии увеличивается почти в 2 раза – с 37 МБ до 67 МБ – а это уже достаточно серьёзная проблема. Например, если вы снимаете свадьбу, то иметь возможность использовать возможности DP RAW – приятный бонус, но вот стоит ли это удвоения размеров отснятого материала – вопрос весьма спорный.
• снижение скорости непрерывной серийной съёмки. Хотя, Canon ничего не говорит о снижении скорости непрерывной серийной съёмки при использовании Dual Pixel RAW, но это вполне ожидаемо.

В качестве бонуса предлагаем вам видеодемонстрацию работы технологии при смене фокусировки:
Больше полезной информации и новостей в нашем Telegram-канале «Уроки и секреты фотографии» . Подписывайся!

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.

Сдвиг эффекта боке

Ещё более сюрреалистичной выглядит функция «сдвиг эффекта боке». Двигая ползунок в фоторедакторе, можно сдвигать фон относительно находящегося в фокусе объекта съёмки. Ощущение, что фотоаппарат «заглядывает за угол», за границу кадра. Безусловно, величина коррекции получается не слишком большой, однако она заметна на снимках.

Скриншоты в процессе обработки:

Как применять эту функцию на практике — решать вам. У нас же есть лишь одно предположение. Сдвиг боке может пригодиться, когда при съёмке в кадре случайно оказался мешающий объект, который частично закрыл собой основной объект съёмки. В редакторе можно получить эффект сдвига точки съёмки. Таким образом мешающий объект может быть передвинут.

Скриншоты в процессе обработки:

Важно отметить, что эффективность инструмента не стоит переоценивать. Сильные пересветы он не убирает. Однако яркость одиночных бликов, а также засветки у ярких объектов можно заметно снизить.

Оригиналы кадров:

Микрорегулировка изображения

Принцип работы этой функции мы так и не смогли выведать ни у представителей Canon, ни в интернете. То, что происходит в процессе «оптимизации Dual Pixel RAW» (именно так называется соответствующий пункт меню), скорее похоже на маленькое чудо. Уже после съёмки у фотографа появляется возможность подвинуть глубину резкости в кадре вперёд или назад.

Величина коррекции оказывается совсем небольшой. При съёмке со 100-мм объективом с дистанции около метра подвинуть ГРИП удалось лишь на 1,5-2 мм в одну и в другую сторону. Это немного, но такой регулировки может оказаться достаточно для микроподстройки при минимальных промахах в автофокусировке, которые в реальной съёмочной практике не редкость.

Оригиналы кадров:

Для эффективного применения функции «оптимизации Dual Pixel RAW» есть конкретные рекомендации, которые нам удалось запросить в Canon. Вот они:

• Съёмка должна производиться с фокусным расстоянием не менее 50 мм и диафрагменным числом не более f/5,6.
• ISO при этом не должно превышать 1600.
• Полученный эффект может различаться в зависимости от ориентации кадра (горизонтальная/вертикальная).
• Для максимальной эффективности необходимо придерживаться следующих параметров («Фокусное расстояние»: «Расстояние до объекта»):

o 50 мм: 1-10 м o 100 мм: 2-20 м o 200 мм: 4-40 м

Соблюдая эти правила, можно немного подкорректировать промах в фокусировке, например, при портретной съемке. На кадрах ниже я смог сделать резче ближний глаз модели уже после съемки.

Сдвиг резкости назад

Сдвиг резкости вперед

Выбор объективов

На первый взгляд может показаться, что у Sony большой выбор объективов, но Canon здесь вне конкуренции. Объективы Canon не очень хорошо работают с камерами Sony.

Наверняка вместе с полнокадровой беззеркалкой Canon будет анонсирован переходник на объективы Canon EF, который позволит работать с объективами с той же производительностью как зеркальные камеры.

Получится, что Canon предложит фотографам работать с имеющимся парком оптики без необходимости в замене всех объективов.

Как работает Dual Pixel RAW?

Принцип работы Canon Dual Pixel RAW основывается на том, что камера за один раз снимает 2 фотографии с разрешением 30,4 мегапикселя каждая, используя левую и правую половинку одного пикселя. Так как, хотя две половинки одного пикселя находятся очень близко друг к другу, они воспринимают снимаемую сцену с немного разных ракурсов, и именно поэтому Canon даёт возможность пользователям считывать информацию с каждой половинки пикселя по отдельности.

Так что, работа Dual Pixel RAW в чём-то напоминает принцип работы камер Lytro, но не столь ярко выражена. Захватывая свет с двух разных ракурсов Canon, лишь слегка намекает на то, что способны делать камеры Lytro, но делает это без ущерба для высокого разрешения в 30,4 мегапикселей.

Удобство использования

Для профессиональной работы я отдаю предпочтение своей Canon 5DS R, вместо Sony A7R III. Камера Canon работает быстрее.

Например, переключение в режим видеосъёмки в Canon вынесено на переключатель, а в Sony нужно крутить диск с режимами съёмки.

Переключение между AF и MF в режиме видео это целая проблема для Sony.

А если установили запись сразу на две карты, то не сможете снимать пока не вставите две карты.

Canon делает это интуитивно и знает, что нужно писать на одну карту без необходимости менять настройки. Эргономика, верхний экран, огромное количество аксессуаров — вот некоторые из причин, почему Canon уходит вперед, когда дело доходит до удобства использования.

Что такое двухпиксельный автофокус? Объяснение технологии камеры

Автофокус Dual Pixel становится все более популярной функцией камеры смартфона, особенно на флагманском рынке. Эта технология обещает гораздо более быструю фокусировку для динамичных снимков, а также превосходную фокусировку в условиях низкой освещенности. Но как это работает?

Автофокус Dual Pixel – это расширение автофокусировки с определением фазы (PDAF), которая уже несколько лет используется в камерах смартфонов. По сути, PDAF использует выделенные пиксели для просмотра влево и вправо на датчике изображения, чтобы вычислить, находится ли изображение в фокусе. Чтобы познакомить вас с этим, обязательно ознакомьтесь с нашим подробным руководством по ссылке ниже.

Важное резюме:объяснение автофокусировки с определением фазы (PDAF)

Что такое автофокус Dual Pixel и как он работает?

PDAF является предшественником автофокусировки Dual Pixel, поэтому важно понимать, как работает первый. PDAF основан на немного разных изображениях, созданных из замаскированных пикселей, смотрящих влево и вправо. Сравнение разности фаз между этими изображениями используется для расчета фокусного расстояния. Эти пиксели определения фазы обычно составляют около 5% от всех пикселей датчика изображения. PDAF стал более надежным и точным за счет использования большего количества выделенных пар пикселей для определения фазы.

Dual Pixel AF фокусируется всего за миллисекунды.

При переходе к Dual Pixel AF каждый пиксель на датчике используется для PDAF и помогает в вычислении разности фаз и фокусировки, значительно повышая точность и скорость по сравнению со стандартным PDAF. Каждый пиксель разделен на два фотодиода, один левый и правый. Часто это достигается с помощью микролинз, размещаемых поверх пикселей. При фотографировании процессор сначала анализирует данные фокусировки от каждого фотодиода, а затем объединяет сигналы для записи полного пикселя, используемого в окончательном изображении.

Samsung

На приведенной выше диаграмме, представленной командой разработчиков датчиков изображения Samsung, показаны различия между традиционными технологиями PDAF и Dual Pixel AF. Единственный реальный недостаток заключается в том, что реализовать эти крошечные фотодиоды и микролинзы с фазовым детектированием непросто или дешево, что становится важным фактором для датчиков с очень высоким разрешением.

Например, 108-мегапиксельный сенсор внутри Galaxy S20 Ultra не использует технологию Dual Pixel, в отличие от моделей Galaxy S20 с более низким разрешением. Автофокус Ultra в результате хуже.

Как Dual Pixel автофокус улучшается по сравнению с PDAF

Несмотря на общие принципы, технология Dual Pixel обеспечивает гораздо более быструю фокусировку и большую способность удерживать фокус на быстро движущихся объектах, чем базовый PDAF. Это особенно полезно для получения идеального снимка. Не говоря уже о том, чтобы просто быстро поднять камеру, зная, что она всегда будет в фокусе. P40 Huawei, например, может похвастаться только миллисекунды фокусировки раз с помощью этой технологии. Вы можете увидеть это в действии на гифке ниже.

Один из самых больших недостатков PDAF – характеристики при слабом освещении. Поскольку фотодиоды с определением фазы состоят всего из половины пикселя, шум затрудняет получение точной информации о фазе при слабом освещении. Dual Pixel улучшает эту ситуацию, снимая гораздо больше показаний по всему датчику, сглаживая шум для быстрой автофокусировки даже в довольно темных условиях. Здесь есть ограничения, но это, пожалуй, самое большое улучшение автофокуса Dual Pixel.

Если вы серьезный мобильный фотограф, лучшая камера – будь то смартфон или зеркалка – с технологией автофокусировки Dual Pixel на борту гарантирует, что вы всегда будете делать самые резкие снимки.

Источник записи: https://www.androidauthority.com

Что такое двухпиксельный автофокус? Объяснение технологии камеры

Dual Pixel Автофокус становится все более популярной функцией камеры смартфона, особенно на флагманском рынке. Эта технология обещает гораздо более быструю фокусировку для динамичных снимков, а также превосходную фокусировку в условиях низкой освещенности. Но как это работает?

Двухпиксельный автофокус — это расширение автофокусировки с определением фазы (PDAF), которая уже несколько лет используется в камерах смартфонов. По сути, PDAF использует выделенные пиксели для просмотра влево и вправо на датчике изображения, чтобы вычислить, находится ли изображение в фокусе.Чтобы познакомить вас с этим, обязательно ознакомьтесь с нашим подробным руководством по ссылке ниже.

Краткое изложение: Описание фазовой автофокусировки (PDAF)

---

Что это и как работает?

PDAF является предшественником автофокусировки Dual Pixel, поэтому важно понимать, как работает первый. PDAF основан на немного разных изображениях, созданных с помощью замаскированных «левосторонних и правосторонних» фотодиодов, встроенных в пиксели датчика изображения. Сравнение разности фаз между этими пикселями используется для расчета необходимого фокусного расстояния.Эти пиксели определения фазы обычно составляют около 5-10% всех пикселей датчика изображения. Использование большего количества выделенных пар пикселей для определения фазы делает PDAF более надежным и точным.

Dual Pixel AF фокусируется всего за миллисекунды.

При переходе к Dual Pixel AF каждый пиксель на датчике используется для PDAF и помогает в вычислении разности фаз и фокусировки. Это улучшает точность и скорость по сравнению со стандартным PDAF. Каждый пиксель разделен на два фотодиода; по одному влево и вправо.Это возможно благодаря размещению микролинз поверх пикселей. При фотографировании процессор сначала анализирует данные фокусировки с каждого фотодиода, а затем объединяет сигналы для записи полного пикселя, используемого в окончательном изображении.

На приведенной выше диаграмме, представленной командой разработчиков датчиков изображения Samsung, показаны различия между традиционным PDAF и технологией автофокусировки Dual Pixel. Единственный реальный недостаток заключается в том, что внедрение этих крошечных фотодиодов и микролинз с фазовым детектированием непросто и не дешево, что становится важным фактором для датчиков с очень высоким разрешением.

Датчик 108MP внутри Galaxy S20 Ultra, например, не использует технологию Dual Pixel, в отличие от моделей Galaxy S20 с более низким разрешением. В результате автофокус Ultra хуже, но Samsung исправила эту проблему с помощью улучшенного датчика изображения внутри Galaxy S21 Ultra.

Подробнее: Galaxy S21 Ultra: Как новый датчик Samsung 108MP улучшает камеру

---

Улучшение автофокусировки Dual Pixel на PDAF

Несмотря на общие принципы, технология Dual Pixel обеспечивает гораздо более быструю фокусировку и большую способность удерживать фокус на быстро движущихся объектах, чем базовый PDAF.Это особенно полезно для получения идеального снимка. Не говоря уже о том, чтобы просто быстро поднять камеру, зная, что она всегда будет в фокусе. Например, Huawei P40 может похвастаться миллисекундным временем фокусировки благодаря этой технологии. Вы можете увидеть это в действии на GIF-изображении ниже.

Один из самых больших недостатков PDAF — характеристики при слабом освещении. Фазовые фотодиоды состоят из половины пикселя. Это означает, что шум затрудняет получение точной информации о фазе при слабом освещении.Dual Pixel улучшает эту ситуацию, снимая гораздо больше показаний по всему датчику, сглаживая шум для быстрой автофокусировки даже в довольно темных условиях. Здесь есть ограничения, но это, пожалуй, самое большое улучшение автофокусировки Dual Pixel.

Если вы серьезный мобильный фотограф, лучшая камера — будь то смартфон или зеркалка — с технологией автофокусировки Dual Pixel на борту гарантирует, что вы всегда будете делать самые резкие снимки. Это, безусловно, функция, на которую стоит обратить внимание, если вы хотите делать самые лучшие фотографии со своего смартфона.

Следующее: Лучшие телефоны с камерой, которые можно купить

Улучшенный автофокус, позволяющий запечатлеть каждый драгоценный момент — Samsung Global Newsroom

Пытаетесь ли вы сфотографировать быстро происходящее действие или просто счастливые моменты с друзьями, есть несколько функций камеры, которые влияют как на пользовательский опыт, так и на конечные результаты так же, как автофокус. Опора технологии мобильной фотографии, автофокус, гарантирует, что вы сможете запечатлеть момент так, как он случился, и получить четкие изображения, которыми можно поделиться.

Чтобы вы никогда не упустили момент, Samsung усовершенствовала свою технологию автофокусировки, представив совершенно новую систему, которая обеспечивает четкое изображение в каждом кадре. Эта система называется Dual Pixel Pro.

Что такое фазовый автофокус?

Чтобы понять, как работает Dual Pixel Pro, важно сначала понять его основную технологию — фазовый автофокус (PDAF).

Так же, как люди используют два глаза для фокусировки, PDAF работает, сравнивая разность фаз в изображениях, генерируемых левыми и правыми пикселями, что позволяет камере вычислить расстояние фокусировки или место, где две фазы совпадают.

В обычных системах определения фазы используются специальные выделенные пиксели с автофокусировкой, встроенные по всему датчику, обычно составляющие лишь небольшую часть от общего числа пикселей. Чтобы создать для сравнения изображения, смотрящие влево и вправо, половина каждого пикселя заблокирована металлом, так что они улавливают свет только с одной стороны объектива.Использование большего количества этих выделенных пикселей автофокусировки может ускорить определение фазы, но также может уменьшить количество захваченного света, что приведет к потере качества изображения. Вот где технология Dual Pixel выводит автофокус на новый уровень.

Использование каждого пикселя с двухпиксельным автофокусом

Благодаря технологии Samsung Dual Pixel каждый пиксель на датчике используется для определения фазы с одновременным получением информации о цвете, что значительно улучшает как скорость, так и точность автофокусировки по сравнению с обычными системами.

Каждый пиксель сенсора Dual Pixel содержит два фотодиода, один левый и один правый. При съемке сцены сравниваются фазы каждой пары фотодиодов, чтобы добиться автофокусировки всего за миллисекунды. Поскольку каждый пиксель датчика используется как для автофокусировки, так и для значений цвета, датчик может обеспечить быструю автофокусировку без потери качества изображения.

Dual Pixel Pro с автофокусом нового поколения

Dual Pixel Pro выводит автофокус на новый уровень.В нем используются зеленые пиксели, разделяющие фотодиоды диагональной структурой. Эти разделенные по диагонали пиксели сравнивают разности фаз между верхним и нижним краями пикселя в дополнение к разностям фаз в левой и правой сторонах.

В результате Dual Pixel Pro обеспечивает быструю и точную автофокусировку даже в сложных условиях, таких как слабое освещение или быстро движущиеся объекты. Он также устраняет определенные ограничения технологии Dual Pixel, которая пытается различать левую и правую стороны узоров, таких как параллельные горизонтальные полосы.Добавление функции определения верхней и нижней фазы означает, что ваша камера может лучше различать эти узоры, что позволяет ей быстро захватывать фокус, даже когда на вашем объекте съемки рубашка с рисунком и горизонтальными линиями.

От взгляда любимого человека до впечатляющего фейерверка — наши самые ценные воспоминания часто мимолетны. Датчики изображения ISOCELL, оснащенные системой автофокусировки Dual Pixel Pro, гарантируют, что ваши любимые моменты никогда больше не пройдут мимо вас.

Dual Pixel Autofocus: что это такое и в каких камерах он есть?

Dual Pixel Auto Focus: снимок экрана из видеоролика Canon.

Компания Canon представила двухпиксельную автофокусировку с фазовым определением (DPAF) в 2013 году с камерой EOS 70D, назвав эту технологию «революционной».

С тех пор DPAF стал функцией большинства новых моделей камер, выпускаемых Canon, от кинокамеры EOS C300 за 10 000 долларов до EOS 1DX MarkII профессионального уровня, беззеркальной камеры Canon EOS M6 и потребительской камеры EOS Rebel T7i.

DPAF также используется в камерах смартфонов Samsung и других компаний, а несколько крупных компаний-производителей камер подали патенты на аналогичные типы датчиков.

Но что такое автофокус с двумя пикселями?

Действительно ли это революционно?

Предлагает ли другой производитель аналогичную технологию?

Что такое автофокус Dual Pixel?

В этих новых датчиках изображения Canon CMOS каждый пиксель имеет два фотодиода, которые могут работать по отдельности или вместе. Над каждым диодом есть отдельная линза.

Когда свет проходит через эти линзы и попадает на диоды, процессор анализирует сигнал каждого диода для фокусировки и, как только фокусировка достигнута, сигналы затем объединяются для записи изображения.

Таким образом, каждый пиксель сенсора выполняет двойную роль.

Именно эта двойная роль отличает датчики DPAF.

В других типах датчиков изображения некоторые пиксели используются для фокусировки, а остальные записывают изображение, но ни один из них не делает и то, и другое.

В датчиках изображения Canon 80% пикселей (по горизонтали и вертикали) играют эту двойную роль.

Размер сенсора на EOS 5D Mark IV, например, составляет 6720 x 4480 пикселей. При 80% покрытии (5376 x 3584) более 19 миллионов пикселей имеют DPAF.

Для сравнения: сенсор Sony a7R iii имеет размер 7952 x 5304 пикселей и 399 точек автофокусировки с определением фазы.

В то время как беззеркальные камеры в течение некоторого времени использовали автофокусировку с определением фазы в датчиках изображения, в зеркальных фотокамерах обычно используется отдельный датчик автофокусировки с определением фазы для фокусировки, когда зеркало опущено и используется видоискатель, и переключаются на автоматическую фокусировку с определением контраста на экране. фактический датчик изображения, когда зеркало поднято, и вы используете Live View или записываете видео.

И видео — это то место, где DPAF действительно может сиять, обеспечивая быструю и точную фокусировку без увеличения и уменьшения объектива в поисках фокусировки.

DPAF также упрощает отслеживание движущихся объектов и делает их более точными.

Кроме того, вы можете легко управлять фокусировкой и переключаться между объектами во время видеосъемки с помощью сенсорного экрана в режиме live view.

Для фотосъемки вы можете нажать в любом месте ЖК-экрана на задней панели камеры и получить быструю и точную фокусировку.

Dual Pixel Auto Focus: каждый пиксель содержит два фотодиода, которые работают независимо. Снимок экрана с видео Canon.

Какие камеры имеют DPAF?

Следующие камеры Canon имеют DPAF:

• Кинокамеры C100, C200 и C300
• Беззеркальные камеры M5, M6 и M50
• 1 зеркалки DX Mark II, 5D Mark IV, 6D Mark II, 7D markII, 70D, 77D, 80D, Rebel T71 (также известный как EOS 800D) и Rebel SL2 (EOS 200D)

Камеры в некоторых смартфонах также имеют DPAF:

• Компания Samsung представила DPAF в смартфонах Galaxy S7 и S7 Edge.Датчики DPAF также есть в S8, S8 +, S9 и S9 +.
• Смартфоны Google Pixel 2 оснащены датчиками DPAF.
• В телефоне HTC U11 также есть датчик DPAF.

Ряд веб-сайтов, которые следят за рыночными сообщениями о том, что Fuji, Nikon, Olympus и Panasonic подали патенты на системы с двухпиксельной автофокусировкой (или очень похожие).

Действительно ли DPAF меняет правила игры?

Прежде чем судить о двухпиксельной автофокусировке, вы должны понять, как работает автофокус и что DPAF делает иначе.

В DSLR есть два датчика: датчик фокусировки и датчик изображения.

Когда вы используете видоискатель для компоновки изображения, зеркало опущено.

Это зеркало отражает изображение сцены, которую вы собираетесь снимать, в пентапризме и в видоискателе.

Небольшой полупрозрачный кусочек в зеркале также позволяет отражать изображение сцены до датчика автофокусировки (который отличается от датчика изображения, который делает снимок).

Если, с другой стороны, вы создаете композицию с использованием Live View, то зеркало поднято, фокусировка выполняется через датчик изображения, а датчик автофокусировки не используется.

Обычно датчик фокусировки использует определение фазы, а датчик изображения использует определение контраста для автоматической фокусировки.

Обнаружение контраста смотрит на микроконтраст по краям.

Он может определить, резкий ли край или нет, но не может определить, фокусируется ли объектив спереди или сзади.

Таким образом, он дает команду объективу двигаться вперед и назад, чтобы определить, в какую сторону и как далеко двигаться, чтобы получить фокус.

Этот процесс медленный по сравнению с автоматической фокусировкой с определением фазы. Однако, поскольку он использует реальный датчик, вы можете быть уверены в точной фокусировке.

Как работает автофокус с определением фазы. Снимок экрана с видео Canon.

Автофокусировка с определением фазы работает как старые камеры с дальномером, когда вы видите два изображения и настраиваете фокус, пока не объедините их в одно целое.

При обнаружении фазы датчик фокусировки принимает сигнал от двух слегка разделенных диодов и сравнивает их.

Если сигнал совпадает, и свет от каждого из них попадает в одно и то же место, фокусировка достигается.

Если сигналы разнесены и свет не совпадает, система определения фазы измеряет, насколько далеко друг от друга и в каком направлении, а затем плавно перемещает линзу вперед или назад к точке, где достигается фокусировка.

(я должен отметить, что датчик фазового определения в зеркальной фотокамере может немного смещаться во время производственного процесса, что может привести к тому, что изображения будут немного не в фокусе.Это будет раздражать, но это можно исправить.)

Обнаружение фазы заметно быстрее, чем автоматическая фокусировка с определением контраста, что полезно при съемке спортивных состязаний, дикой природы, свадеб и т. Д.

Не имеет значения для неподвижных объектов, таких как пейзажи.

Это имеет большее значение при видеосъемке, когда вы хотите, чтобы фокусировка происходила быстро и плавно.

Датчик фокусировки зеркалки будет иметь определенное количество точек определения фазы для автофокусировки.

Например, EOS 5D Mark IV имеет 61 точку автоматической фокусировки.В моем Nikon D750 их 51.

Однако, если я использую Live View (с определением контрастности на датчике изображения), я не ограничен 51 точкой — я могу сфокусироваться в любом месте экрана Live View.

В отличие от этого, беззеркальные камеры

имеют только один датчик, который обычно использует автофокус с определением фазы. Sony a7R iii имеет 399 точек фокусировки.

Olympus OM-D EM-1 MK II имеет 121 точку фокусировки.

Каждая из этих точек фокусировки представляет собой пиксель, который не записывает данные изображения.

Он просто используется для фокусировки, а данные изображения интерполируются из ближайших пикселей.

Хотя это может незначительно повлиять на качество изображения, этого недостаточно, чтобы заметить.

Скорость и точность фокусировки более чем компенсируют любую незначительную потерю качества изображения.

Действительно ли DPAF революционен?

Dual Pixel Auto Focus — безусловно, интересная технология.

С каждым пикселем на датчике, способным записать ваше изображение, качество изображения могло бы быть немного лучше, но с сегодняшними датчиками вы, вероятно, никогда не заметите разницы.

Для пейзажного фотографа это не веская причина покупать новую камеру, хотя было бы неплохо.

Если вы делаете портреты или фотографируете события и свадьбы, вы, вероятно, будете составлять композицию и фокусироваться через видоискатель и не будете использовать DPAF.

Но для видеооператоров это может быть большим!

Большинство профессиональных видеооператоров использовали ручную фокусировку, чтобы объектив не искал фокусировку.

В Голливуде для каждой сцены измеряется расстояние от камеры до объекта и отмечается фокусировка для любого места, где будут находиться актеры.

По мере развертывания сцены оператор камеры вручную перемещает объектив в эти заранее определенные точки фокусировки.

Видеооператоры, использующие DSLR для записи видео, часто перед записью каждого кадра следили за правильной фокусировкой.

Напротив, двухпиксельная автоматическая фокусировка может дать вам мгновенную и точную фокусировку без рывков объектива вперед и назад.

Вы можете коснуться ЖК-экрана и быстро и легко установить фокус на другом объекте.

Благодаря функции DPAF с определением фазы камера будет реагировать плавно и почти мгновенно.

У камеры гораздо меньше шансов потерять фокус, когда человек или объект пересекает вас и ваш объект, или когда в сцене есть яркий свет или высококонтрастная область.

Canon также утверждает, что система DPAF намного быстрее и лучше удерживает движущиеся объекты в фокусе.

Люди, которые в настоящее время используют беззеркальные камеры для фотографий или видео, вероятно, не найдут DPAF веской причиной для покупки новой камеры или системы.

Многие производители беззеркальных камер снимают видео в формате 4K, но не все зеркалки Canon.И 399 точек фокусировки Sony a7Riii кажутся вполне достаточными.

В камерах смартфонов DPAF будет иметь те же преимущества, что и в цифровых зеркальных фотокамерах, особенно с видео.

Кроме того, DPAF может помочь имитировать боке, которое часто не удается получить с помощью камер смартфонов.

(Глубина резкости камер смартфонов огромна из-за их небольших датчиков изображения и близости к объективу.)

Apple и другие производители использовали двойные камеры для достижения тех же эффектов.

По мере того, как все больше людей начинают использовать телефоны для записи видео, а телефоны становятся все более совершенными и функциональными, это может быть хорошим аргументом в пользу продажи.

DPAF идет!

Dual Pixel Auto Focus обеспечивает достаточное преимущество, над которым работают большинство компаний, производящих камеры, и производителей телефонов.

Было зарегистрировано

патентов, и ходят слухи о том, какие камеры получат это и когда.

Вероятно, вы получите его в следующий раз, когда обновите свое снаряжение.

Смогу ли я продать все, чтобы получить камеру DPAF сейчас?

№

Это «приятно иметь», а не «должно быть».«Однако, если бы я снимал много видео, у меня мог бы возникнуть соблазн.

Будет ли он в каждой камере в ближайшие несколько лет? да. И это будет хорошо.

Отказ от ответственности: Improve Photography является участником программы Amazon Services LLC Associates среди других партнерских программ, партнерской рекламной программы, предназначенной для предоставления сайтам средств для получения рекламных сборов за счет рекламы и ссылок на Amazon.com и другие веб-сайты.

Canon U.S.A., Inc. | Введение в двухпиксельный автофокус (DPAF)

Введение в двухпиксельный автофокус (DPAF)

Автор: Руди Уинстон

12 апреля 2017 г.

Независимо от того, являетесь ли вы фотографом-любителем или съемочной группой из одного человека, фокус имеет решающее значение для успешной съемки. Системы автофокусировки предыдущих поколений в целом выполняли удовлетворительную работу, но возросшие требования и более сложные технологии потребовали более комплексного решения.

Вот почему в 2013 году Canon представила автофокус Dual Pixel CMOS.Мы считаем, что это кардинально изменит правила игры как для видео, так и для фотографов. Преимущества Dual Pixel Autofocus (DPAF) для стрелков любого уровня подготовки огромны и разнообразны. В этой статье будут объяснены возможности DPAF, а также приведено несколько реальных примеров того, насколько революционной может быть эта новая технология для ваших фотографических проектов.

Dual Pixel AutoFocus впервые появился в EOS 70D. Его преемник, EOS 80D, представляет собой зеркальную камеру, которая удобно расположена между профессиональной и промежуточной областями линейки Canon.Двойной пиксельный автофокус был позже представлен в линейке Cinema EOS в камерах C100 и C300, а также в 7D Mark II и нескольких других более поздних моделях, включая EOS M5 и M6.

Проще говоря, DPAF выводит автофокусировку на новый уровень. Он обеспечивает плавную и стабильную фокусировку для широкого спектра фото- и видеоприложений. Каждый пиксель датчика изображения CMOS имеет два отдельных светочувствительных фотодиода, которые преобразуют свет в электронный сигнал. Независимо, каждая половина пикселя улавливает свет через отдельные микролинзы, расположенные поверх каждого пикселя.Во время обнаружения автофокуса две половины каждого пикселя — два фотодиода — отправляют отдельные сигналы, которые анализируются для получения информации о фокусировке. Затем, мгновением позже, когда записывается фактическое изображение или видеокадр, два отдельных сигнала от каждого пикселя объединяются в один для целей захвата изображения. Это значительно увеличивает скорость автофокусировки по большей части области фокусировки. Результатом является автофокусировка с определением фазы, которая исследует сцену и распознает не только, находится ли объект в фокусе или нет, но и в каком направлении (близко или далеко) и насколько.

В текущих моделях примерно 80% области съемки видоискателя — как по горизонтали, так и по вертикали — покрывается DPAF, поэтому, пока объект остается в этом месте, результат будет невероятно резким и непрерывным автофокусом. DPAF также отлично отслеживает движущийся объект как в режиме видео, так и в режиме неподвижного изображения, редко переживая тот очень неприятный момент, когда ваша камера начинает искать новую точку фокусировки. Во многих конкурирующих системах, считывающих автофокусировку с датчика изображения, рассеянные отдельные пиксели используются исключительно для фазовой автофокусировки (а часто они вообще не используются для захвата изображений).С технологией Canon Dual Pixel CMOS AF огромная разница в том, что КАЖДЫЙ пиксель на датчике может предоставить информацию об автофокусировке, а затем мгновенно позже получить фактические данные изображения. Образно говоря, вместо сотен потенциальных «точек фокусировки» DPAF представляет собой систему с миллионами точек обнаружения фокусировки.

Многие пользователи DSLR-видео — например, видеоблогеры, создатели документальных или короткометражных фильмов — в значительной степени состоят из одной команды. У них нет роскоши в виде тонны оборудования, и, скорее всего, у них нет бюджета, чтобы взять с собой старомодный съемник фокусировки / первый кондиционер, предназначенный исключительно для решения задачи сохранения резкости предмета.

Однако с камерой с функцией DPAF, такой как EOS 7D Mark II, например, целый мир возможностей для съемки открывается перед одним видео-шутером. Это позволяет отслеживать объект на больших расстояниях, почти никогда не теряя фокус, когда другой объект ненадолго проходит перед ним. В большинстве случаев, независимо от того, двигаетесь ли вы, или объект движется, или и то, и другое, вы можете быть уверены, что получите сверхчеткое изображение. Даже нежелательные объекты, которые находятся намного ближе к камере, чем основной объект, будут в значительной степени игнорироваться системой DPAF, пока они полностью не затенят или убедительно не захватят кадр.

DPAF можно использовать несколькими способами в зависимости от модели камеры и выбранного режима. Например, на EOS-1D X Mark II сенсорный дисплей с высоким разрешением позволяет пользователю сфокусироваться на определенной области кадра. Для EOS 70D простое прикосновение к сенсорному экрану переключает точку фокусировки с одной секции на другую. EOS 7D Mark II использует джойстик для перемещения точки автофокусировки.

Использование блокировки автофокусировки позволяет в любой момент остановить непрерывный DPAF, изменить композицию кадра и снимать или записывать видео с фокусировкой, заблокированной на этом расстоянии.Независимо от того, какая у вас модель или выбранный режим, параметры в настройках камеры позволят вам воспользоваться дополнительными возможностями DPAF.

Для фотографов и видеооператоров, которые в основном снимают быстро движущиеся объекты — спорт, дикую природу и / или детей — DPAF может стать спасением. Поместите объект в эти 80% видоискателя, а DPAF сделает все остальное. Как только вы укажете предпочтительную точку фокусировки — быстрый широкий приемник, несущийся по полю, этот величественный орел, парящий над головой, ваша 5-летняя дочь, исполняющая свой любимый танец, — DPAF отследит движение и сделает кристально чистый кадр. выстрел или видео.

Но что, если кто-то или что-то встанет на пути вашего предполагаемого объекта? С некоторыми камерами EOS более высокого класса с Dual Pixel CMOS AF у вас есть отличный контроль в камере над тем, как AF будет действовать в этих ситуациях. При настройке видеозаписи и включенной серво-автофокусировке видео можно отрегулировать отслеживающую чувствительность серво-автофокуса, изменяя скорость попытки автофокусировки повторно сфокусироваться на внезапно появившемся новом объекте. Изменение чувствительности в сторону заблокированного направления означает, что оно будет сопротивляться нежелательным изменениям.А перемещение в направлении «Отзывчивый» заставит Movie Servo AF быстрее реагировать на новые объекты — например, при быстром панорамировании от одного объекта к совершенно другому. Вы найдете это в таких камерах, как EOS 80D, 7D Mark II и EOS 5D Mark IV.

Dual Pixel CMOS AF и съемка в режиме Live View для фотоснимков работают вместе, как арахисовое масло и желе. Каждый раз, когда вы работаете на штативе или в любой ситуации, когда смотреть в видоискатель на уровне глаз непросто, Live View может значительно облегчить жизнь.А DPAF полностью меняет качество съемки в режиме Live View. Он быстрый, отзывчивый и позитивный.

Камеры с сенсорными ЖК-мониторами, такие как EOS 80D и 5D Mark IV, позволяют просто коснуться объекта на экране, и DPAF может немедленно сфокусироваться на нем. Коснитесь другой части сцены, и она снова сфокусируется, плавно и позитивно. Комбинация Live View и DPAF может побудить вас искать возможности использовать штатив, как только вы это испытаете. И камеры с поворотными ЖК-мониторами с переменным углом наклона, такие как EOS 80D и 77D, подчеркивают это, упрощая съемку под большими и низкими углами, даже когда вы держите их в руках.

Обнаружение лиц — это функция, которая предлагалась на профессиональных и потребительских камерах в течение многих лет, но часто затруднялась из-за ограничений существующей технологии. В предыдущих системах автофокусировки с фиксированными местоположениями точек автофокусировки фотографам приходилось выбирать ближайшую точку над обнаруженным лицом. Это может привести к неудобству фотографа или объекта съемки.

Однако с двухпиксельной автофокусировкой распознавание лиц имеет очень мало ограничений.Если лицо, на котором вы хотите сфокусироваться, находится в пределах вышеупомянутых 80% видоискателя, система DPAF обнаружит его, поместит на нем точку фокусировки и удерживает фокус на лице в широком диапазоне движений. Вы сможете запечатлеть дружелюбное лицо, не беспокоясь, если оно слишком далеко отошло от точки автофокусировки, поскольку вы удобно создали его прямо поверх него.

Макрофотографы также могут в полной мере воспользоваться DPAF. Снимки натюрморта на штативе всегда будут четкими.Вы можете выбрать один апельсин в той вазе с фруктами, которую снимаете, и это будет тот апельсин, который светится наиболее ярко.

И если вы заинтересованы в добавлении более высокой степени сложности — в зависимости от того, с чем вы работаете с точки зрения передачи — вы можете отслеживать тот же оранжевый, если камера сдвинута, или даже если кто-то буквально поднимает оранжевый и перемещает его в другое место (конечно, при условии, что он находится в пределах 80% диапазона видоискателя).

Система DPAF совместима с более чем 100 объективами Canon EF и EF-S, включая основные, широкоугольные, телеобъективы и супертелеобъективы.Это означает, что ваша сумка для фотоаппарата, вероятно, содержит один или два объектива, которые будут работать синхронно с DPAF.

А если в ваш арсенал объективов входят объективы Canon STM или объективы с Nano USM, специально разработанные для почти бесшумной работы, вы можете использовать DPAF для захвата захватывающих видеоматериалов, сохраняя при этом высокое качество звука в камере.

Независимо от вашей специальности или предпочтений при съемке, система Dual Pixel AutoFocus может предложить что-то интересное.Это потребовало полного переосмысления возможностей автофокусировки камеры и привело к полному отказу от многих предположений о цифровой зеркальной фотографии. Оптический видоискатель больше не должен рассматриваться как «правильный способ» для фотосъемки, а Live View не может считаться второстепенной функцией. DPAF также открывает широкий спектр возможностей в режиме видео DSLR, которые ранее были недоступны для навыков видеооператора-любителя или видеооператора среднего уровня. Короче говоря, DPAF меняет то, что возможно для фотографов и видеооператоров любого уровня подготовки, и создает новые захватывающие формы фотографического самовыражения.

Объяснение автоматической фокусировки Dual Pixel от Samsung и почему она сейчас лучшая

Вчера компания Samsung анонсировала все пикантные подробности о своих грядущих смартфонах Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge, и для нас, гиков, камера была одним из самых интересных моментов анонса.

Samsung использует сенсор Sony IMX260 1 / 2,5 дюйма. По сравнению с Galaxy S6, новый сенсор имеет более крупные отдельные пиксели (1,44 мкм), а оптика имеет более широкую апертуру (f / 1.7). Samsung также немного уменьшил высоту выступа камеры на задней панели, и теперь он составляет всего 0,46 мм. Камера Galaxy S7 duo также оснащена функцией автофокусировки Dual Pixel.

Среди этих лакомых кусочков технология автофокусировки Dual Pixel отошла на второй план, но мы думаем, что это самый продвинутый аспект модуля. По сути, Dual Pixel — это та же технология Phase Detect, которую смартфоны, зеркалки и беззеркальные камеры высшего уровня уже довольно давно используют в той или иной форме.

Однако Samsung решила назвать его иначе, чем обычный автофокус с определением фазы, потому что их последняя реализация не похожа ни на что, что мы видели раньше на смартфонах. Это Phase Detection 2.0 для мира смартфонов.

В прошлом году мы видели нашу долю смартфонов, рекламирующих автофокусировку Phase Detect. Все они используют решение гибридной автофокусировки, которое сочетает в себе преимущества систем автофокусировки с определением контраста и определения фазы. Где действительно проявляется фазовое обнаружение, так это при хорошем освещении , где он позволяет гибридным системам автофокусировки получать точную фокусировку быстрее, чем обычные системы обнаружения контраста.

В своей реализации для смартфонов фазовое обнаружение обычно основывается на специальных фотодиодах, встроенных в пиксели сенсора. Apple даже зашла так далеко, что назвала их «пикселями фокусировки», когда анонсировала iPhone 6 — собственный термин, который они придумали для описания традиционных технологий.

Эти фотодиоды, однако, немного разбросаны по поверхности сенсора, и только 5-10% от общего числа пикселей сенсора включены в определение фазы.

Теперь, благодаря технологии Dual Pixel, Samsung встроил фотодиод с определением фазы в пикселей на каждые пикселей на сенсоре камеры.

Камера может быстро получить точную фокусировку на любых объектах в кадре независимо от его положения. Система работает впечатляюще хорошо — даже по стандартам специализированных камер.

И это тоже молниеносно — взгляните:

Технология

Dual Pixel не нова — она ​​уже используется в ведущих датчиках цифровых зеркальных и беззеркальных камер, но она превосходит все, что мы видели на телефонах с камерой.Одно можно сказать наверняка — мобильная фотография в этом году выйдет на качественно новый уровень.

Samsung представляет новый 50-мегапиксельный сенсор с двухпиксельным автофокусом нового поколения

Компания Samsung анонсировала следующее поколение своего 50-мегапиксельного сенсора под названием ISOCELL GN2. Он следует за прошлогодним GN1 и обещает значительные улучшения автофокусировки благодаря новому усовершенствованию определения фазы, которое компания называет Dual Pixel Pro.

Dual Pixel — это технология, которая чаще всего ассоциируется с камерами Canon и разделяет пиксель, чтобы позволить ему определять изменение фазы на попиксельной основе, а не полагаться на пиксели обнаружения с вкраплениями фазы на датчике, что приводит к потере качества изображения. поскольку эти пиксели не используются для захвата данных изображения.

Как объясняет Canon:

Каждый пиксель на датчике изображения CMOS имеет два отдельных светочувствительных фотодиода, которые преобразуют свет в электронный сигнал. Независимо, каждая половина пикселя улавливает свет через отдельные микролинзы, расположенные поверх каждого пикселя. Во время обнаружения автофокуса две половины каждого пикселя — два фотодиода — отправляют отдельные сигналы, которые анализируются для получения информации о фокусировке. Затем, мгновением позже, когда записывается фактическое изображение или видеокадр, два отдельных сигнала от каждого пикселя объединяются в один для целей захвата изображения.Это значительно увеличивает скорость автофокусировки по большей части области фокусировки. Результатом является автофокусировка с определением фазы, которая исследует сцену и распознает не только, находится ли объект в фокусе или нет, но и в каком направлении (близко или далеко) и насколько.

Samsung говорит, что концепция аналогична тому, как работают человеческие глаза. Каждый глаз видит несколько разные версии одной и той же сцены и фокусируется, сравнивая эти два различия и находя среднее значение. Точно так же обнаружение фазы работает путем сравнения разности фаз в изображениях, созданных левыми и правыми пикселями, что позволяет камере вычислить фокусное расстояние или место, где две фазы совпадают.

Предыдущая двухпиксельная компоновка

В этом двухпиксельном автофокусе первого поколения пиксель был разделен пополам. В Dual Pixel Pro это разделение смещено по диагонали, так что пиксели могут видеть не только разницу фаз между левой и правой стороной пикселя, но также сверху и снизу.

«Dual Pixel Pro выводит автофокус на новый уровень», — пишет Samsung. «Он использует зеленые пиксели, которые разделяют фотодиоды с диагональной структурой. Эти разделенные по диагонали пиксели сравнивают разности фаз между верхним и нижним краями пикселя в дополнение к разностям фаз в левой и правой сторонах.”

Samsung Dual Pixel Pro

В результате получился сенсор с быстрой и точной автофокусировкой в ​​различных условиях. Samsung заявляет, что такая компоновка делает фокусировку при слабом освещении или на быстро движущихся объектах еще более надежной и устраняет ограничения оригинальной технологии Dual Pixel.

Технология Dual Pixel Pro использует 100 миллионов фотодиодов с определением фазы, которые распознают фазы как по вертикали, так и по горизонтали для более быстрой и точной автофокусировки.

«Технология Dual Pixel… пытается различить левую и правую стороны рисунков, таких как параллельные горизонтальные полосы», — объясняет Samsung.«Добавление функции определения верхней и нижней фазы означает, что ваша камера может лучше различать эти узоры, что позволяет ей быстро захватывать фокус, даже когда на вашем объекте съемки рубашка с рисунком и горизонтальными линиями».

Новый датчик также способен создавать 100-мегапиксельные изображения.

«В режиме 100MP GN2 тщательно переупорядочивает цветные пиксели, используя интеллектуальный алгоритм повторной мозаики, создавая три отдельных слоя из 50-мегапиксельных кадров зеленого, красного и синего цветов», — говорит Samsung.«Эти кадры затем масштабируются и объединяются в одну фотографию со сверхвысоким разрешением 100 МП».

GN2 также может увеличить свой динамический диапазон с помощью того, что Samsung описывает как функцию «смещенного HDR». Он использует рольставни над одними и теми же массивами пикселей для захвата нескольких кадров с короткой, средней и длинной выдержкой на одном изображении. Это корректировка режима HDR в реальном времени на предыдущих датчиках, которые должны быть активными дольше, и в результате эта новая технология HDR снижает потребление энергии датчиком на 24%.

Как и ожидалось, GN2 использует технологию Smart ISO Pro, о которой компания объявила ранее в феврале. Вы можете узнать больше о Smart ISO Pro здесь, но вкратце, это технология, которая интеллектуально устанавливает коэффициент преобразования датчика и создает готовое изображение, считывая показания как с высоким, так и с низким ISO, чтобы мгновенно создавать изображения с высоким динамическим диапазоном с меньшим количеством движений. артефакты.

Наконец, GN2 позволит снимать видео 1080p Full HD со скоростью до 480 кадров в секунду и видео 4K снимать со скоростью до 120 кадров в секунду, что соответствует скорости высокопроизводительных специализированных камер.

Samsung заявляет, что ISOCELL GN2 в настоящее время находится в массовом производстве, что означает, что он может начать появляться в новых смартфонах уже в ближайшие несколько месяцев, и одним из очевидных кандидатов станет следующее устройство Samsung Note, которое, вероятно, появится в конце этого года.

(через GSM Arena)

Quad Pixel AF может стать продолжением Canon Dual Pixel AF

Canon может разрабатывать датчик с четырехпиксельной автофокусировкой в ​​качестве дополнения к своей очень популярной технологии Dual Pixel AF.В недавно опубликованном патенте показан датчик, в котором каждый пиксель разделен не на две, а на четырех областей.

Впервые представленная в 70D APS-C DSLR еще в 2013 году, технология Dual Pixel AF разделяет каждый пиксель сенсора на два светочувствительных фотодиода. Поскольку каждая половина независимо обнаруживает свет через отдельные микролинзы, сигналы можно анализировать для получения информации о фокусе. Результатом этого является система фазового автофокуса, которая обеспечивает быструю и точную автофокусировку как для фотографий, так и для видео.

Canon News обнаружила патент Canon в Японии (201

78), который описывает конструкцию четырехпиксельного датчика автофокусировки.

«Прямо сейчас Canon использует двухпиксельные датчики автофокусировки, — пишет Canon News , — но если вы когда-либо пытались использовать EOS R или EOS M в альбомной ориентации для фокусировки на горизонтальной линии, вы быстро поймете, что датчики фазового детектирования движутся только в одном направлении и имеют небольшую чувствительность в другом направлении смещения на 90 градусов.”

Новый дизайн решит эту проблему. В патенте описывается 20,7-мегапиксельный сенсор, который содержит 83 миллиона точек обнаружения фокуса.

«Размер пикселя составляет 4 микрометра, что составляет примерно 22 мм по ширине (5575 × 3725) или, другими словами, датчик размера APS-C», — говорится в сообщении Canon News .

Canon может стремиться к снижению плотности пикселей на сенсорах в пользу создания еще более совершенной системы автофокусировки.

«Canon использует технологию 180 нм для своих датчиков APS-C, которые могут включать медную проводку», — пишет Canon Rumors .