PDAF چیست و چگونه کار می‌کند؟

سریع، دقیق و مدرن

فوکوس خودکار یکی از قابلیت های کلیدی های عکاسی با موبایل است و تضمین می کند که حتی سریع ترین سوژه ها نیز به صورت واضح و شفاف ثبت شوند. اما آیا می دانستید که فوکوس خودکار انواع مختلفی دارد؟ امروز ما به فوکوس خودکار تشخیص فاز (PDAF) می پردازیم که یکی از رایج ترین انواع فوکوس خودکار است.

بسیاری از دوربین های گوشی های هوشمند مدرن دارای فوکوس خودکار تشخیص فاز هستند. این سریعتر و دقیق تر از تشخیص کنتراست کلاسیک است. تشخیص کنتراست ساده ترین شکل فوکوس خودکار است، اما همچنین کندترین و کمترین دقت را در سوژه های متحرک دارد. پس چه چیزی باعث می شود PDAF بسیار بهتر باشد؟

PDAF چیست و چگونه کار می کند؟

PDAF مخفف فوکوس خودکار تشخیص فاز است. این فناوری از دوربین‌های سنتی و DSLR گرفته شده است. دوربین‌های DSLR از آینه‌ها برای انعکاس نور از سنسور اصلی به یک سنسور تشخیص فاز جداگانه استفاده می‌کنند. گوشی‌های هوشمند فضای کافی برای این قطعات اضافی را ندارند. بنابراین، سنسورهای موبایل از پیکسل‌های تشخیص فاز اختصاصی استفاده می‌کنند که در سنسور تصویر اصلی تعبیه شده‌اند. این رویکرد از دوربین‌های کامپکت گرفته شده است.

ساده ترین راه برای درک نحوه عملکرد PDAF این است که به نوری فکر کنید که از لبه های بسیار شدید لنز دوربین عبور می کند. در فوکوس کامل، نور حتی از این لبه های شدید لنز نیز منکسر شده و در یک نقطه دقیق روی سنسور دوربین به هم می رسد. قرار گرفتن این نقطه فوکوس / ملاقات در جلوی یا پشت سنسور تصویر باعث ایجاد تصویری تار می شود. تنظیم لنز برای تغییر این نقطه کانونی دقیقاً نحوه عملکرد فوکوس دوربین است.

ساده‌ترین راه برای فهمیدن نحوه کار PDAF این است که به نوری فکر کنید که از کناره‌‌های لنز عبور می‌کند. وقتی فوکوس درست باشد، نور حتی از این لبه‌ها هم در یک نقطه دقیق روی سنسور دوربین جمع می‌شود. اگر نقطه فوکوس در جلو یا پشت سنسور باشد، تصویر تار می‌شود. تنظیم لنز برای تغییر نقطه فوکوس، دقیقاً همان چیزی است که فوکوس دوربین را انجام می‌دهد.

به عبارت دیگر، ما می توانیم تشخیص دهیم که آیا یک تصویر در فوکوس است، زیرا حتی نوری که از دو نقطه مختلف روی لنز می آید، در یک نقطه واحد همگرا می شوند. دوربین های فوکوس خودکار تشخیص فاز DSLR و بدون آینه از دو سنسور PDAF اختصاصی برای ثبت تصاویر جداگانه برای مقایسه استفاده می کنند. دوربین های کامپکت و گوشی های هوشمند این امکان را ندارند. در عوض، سیستم این پرسپکتیو دوگانه را با استفاده از فوتودیودهای تشخیص فاز اختصاصی روی خود سنسور تصویر ایجاد می کند.

این فوتودیودها را به صورت فیزیکی طوری طراحی کردند که فقط نور از یک طرف لنز به آن برسد. این باعث می‌شود در یک سنسور تصویر واحد، پیکسل‌های سمت چپ و راست ایجاد شوند. این دو تصویر را می‌توانیم با هم مقایسه کنیم تا فوکوس را تعیین کنیم. اختلاف فاز بین این دو تصویر به ما کمک می‌کند تا نقطه فوکوس را محاسبه کنیم. نمودار سامسونگ در زیر به صورت شهودی این موضوع را با مقایسه پیکسل‌های چپ/راست با چشمان ما توضیح می‌دهد.

اگر تصویر تار باشد، از اختلاف فاز بین دو تصویر برای محاسبه اینکه لنز باید چقدر حرکت کند استفاده می‌شود. این کار فوکوس PDAF را نسبت به تشخیص کنتراست بسیار سریع‌تر می‌کند. اما چون نیمی از پیکسل‌ها مسدود شده‌اند، این فوتودیودها نور کمتری نسبت به یک پیکسل معمولی دریافت می‌کنند. این می‌تواند در نور کم مشکل‌ساز باشد، جایی که تشخیص کنتراست سنتی اغلب هنوز به عنوان یک راه‌حل ترکیبی استفاده می‌شود. علاوه بر این، نوارهای عمودی به این معنی است که دوربین‌ها ممکن است در فوکوس روی خطوط افقی مشکل داشته باشند، بنابراین سنسورهای بهتر از الگوهای فوکوس متقاطع استفاده می‌کنند.

همانطور که می‌بینید، برای تشخیص فوکوس به همه پیکسل‌های دوربین نیازی نداریم. در عوض، چند نوار پیکسل در سراسر سنسور این کار را انجام می‌دهند. به طور معمول، دوربین‌ها فقط از 5 تا 10 درصد پیکسل‌های سنسور برای فوکوس خودکار استفاده می‌کنند. اما برخی از سنسورهای پیشرفته امروزی با PDAF بهبودیافته، از هر پیکسل برای فوکوس استفاده می‌کنند و آنها را حتی سریع‌تر و دقیق‌تر می‌کند.

مزایا و معایب PDAF

فوکوس خودکار تشخیص فاز (PDAF) در مقایسه با فوکوس خودکار سنتی کنتراست، سریع‌تر و دقیق‌تر است. فوکوس خودکار کنتراست زمان زیادی می‌برد زیرا باید تمام محدوده نقاط کانونی خود را برای پیدا کردن تیزترین فوکوس اسکن کند. این اساساً یک آزمون و خطا است. PDAF از اختلاف فاز برای محاسبه تقریباً فوری فاصله‌ای که لنز باید برای رسیدن به فوکوس حرکت کند، استفاده می‌کند.

فوکوس خودکار تشخیص فاز سریع‌تر و دقیق‌تر از فوکوس خودکار کنتراست سنتی است.

با این حال، PDAF روی سنسور در مقایسه با PDAF DSLR معایبی دارد. ماهیت سنسورهای کوچک گوشی‌های هوشمند و پیکسل‌های حتی کوچک‌تر می‌تواند باعث ایجاد نویز شود که در شرایط کم نور مشکل‌ساز است. حتی فوکوس خودکار تشخیص فاز نیز می‌تواند در شرایط نامناسب چندین بار تلاش کند تا به فوکوس کامل برسد. استفاده از نقاط فوکوس بیشتر به تسریع کار کمک می‌کند. در نتیجه، گوشی‌های هوشمند گاهی اوقات برای رفع این مشکل از یک رویکرد ترکیبی استفاده می‌کنند.

فوکوس خودکار تشخیص فاز یک ویژگی ضروری برای عکاسان موبایل جدی است. خوشبختانه، این فناوری اکنون در تمام گوشی‌های هوشمند رده بالا و حتی اکثر گوشی‌های هوشمند رده متوسط که در چند سال گذشته عرضه شده‌اند، یافت می‌شود. دوربین‌های گوشی‌های هوشمند رده بالا اکنون شامل فناوری‌های فوکوس خودکار پیشرفته‌ای مانند فوکوس خودکار Dual Pixel، Quad Pixel و All Pixel هستند. علاوه بر این، برخی از گوشی‌های هوشمند از فوکوس خودکار لیزری برای کمک به فناوری‌های کندتر استفاده می‌کنند.

سوالات متداول