單眼微單PK季 相位差對焦與反差式對焦
夏昆岡 于 2012.01.07 11:59:38 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創
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微單與單眼相機的對焦方式也存在差異,現在目前主流的微單均采用反差式對焦,而單眼則主要使用相位差對焦方式,這兩種對焦方式有什么差別?是否存在精度、性能上的差異?我們通過了解其工作原理就能獲知一二了。

相位差對焦

如何判斷一個物體的遠近?假設有一張障板,障板外有一只鴨子,障板上有兩個小孔,如果希望同時通過兩個小孔看到鴨子,則必須在兩個點上與鴨子、小孔形成直線,這樣獲得得到了A1、A2的位置,如果挪動鴨子,障板后能看到鴨子的位置會改變,得到了B1和B2。鴨子的位置,讓合適的觀察位置產生了變化,即造成了AB兩組位置的產生,反過來,AB兩組的位置結合小孔的位置,可以逆推鴨子的位置,這就是判斷焦點距離的最基本原理。利用這個原理,相機也可以進行測距,通過控制鏡頭微調,獲取最為清晰的圖像。

在單眼機[以及索尼的SLT單電身]中,往往會內置一個自動對焦模塊[包含AF感應器],它是作為相機的子系統存在的,它的作用就是測距,并給機身傳達微調鏡頭的指令并實現最終的合焦。

在典型的單眼光路設計中,入射光線通過副反光板反射部分光線到自動對焦模塊。

如果把光路簡化,可以得到上圖這樣的光路圖,可以看出AB兩路入射,B沒有在成像面形成清晰投影,相對A路在AF傳感器上投影位置也發生了偏移,分別形成了向上和向下偏移。

投影會在AF傳感器上形成“峰”,不同的投影位置導致的峰的位置也不同,正確的投影,會讓兩個峰完全重合。而B路投影因為分別向上和向下位移,導致兩塊傳感器獲取的峰位置不同,形成非重疊的峰,峰之間的差,就是相位差。相機通過控制鏡頭移動鏡片,將相位差消除,就能獲得清晰投影,實現自動對焦并合焦成功。這套對焦方式,被稱為相位差對焦。[特別說明,此示意圖并不精確,為了表達更簡潔,鏡頭內光路被簡化,AF傳感器的二次成像鏡片也被忽略,但這并不影響基本原理的表達]

為了提高精度,很多相機的中央對焦點采用十字形的設計,這樣做的好處是增加了相位差校驗的次數,對焦精度自然更有保障,更高級的設計是雙十字,傳感器單元交錯排列,這對保證精度更有益。對焦精度是劃分相機檔次的重要性標志。低階機型的輔助對焦點對應的傳感器只有一字型排列。高階相機,幾乎所有的對焦點都是十字形對焦。

光圈大小會影響光線入射角度,大光圈斜射角度大,它對應的傳感單元位于邊緣部分,如果此處傳感單元覆蓋不夠,就會存在對焦精度不夠的問題。一般來說,中央對焦點的覆蓋面積是最大的,主要是為了滿足大光圈的需求。

傳統相位對焦的最大問題是,它需要從光路從分光到自動對焦傳感器,為了保證取景器的明亮程度,傳感器分到的光量約為30%左右,這顯然不如100%光量時的工作狀態好。

一種新的技術就是直接在感光器中整合自動對焦感光器,這樣光照會很充分,自然也有利于提高效率,目前富士、索尼都有類似的感光器技術出現。尼康1系統微單采用的感光器也集成了相位對焦系統,實際使用的效果,對焦效率確實大有提升。但這種新型的相位對焦技術卻不能為單眼所用了。

反差式對焦

微單以及不可換鏡頭的數位相機,主流的對焦方式是反差式對焦,這種技術依賴的是感光器和圖像處理器實現,這種對焦方式是在相機數字化后才開始產生的,它的實現的先決條件之一就是感光器并需可以實時獲取影像。

國外有個關于反差式對焦的GIF演示動畫,我們借用來并稍微整理了一下,通過這張圖,可以了解到反差式對焦的過程。相機會驅動鏡頭,并通過感光器實時獲取影響,并傳遞給圖像處理器,然后計算反差量,對比篩選出反差最大的,并根據反差量最大的值確定是否合焦,這種判斷能獲得非常高的對焦精度,實際使用也是如此。這種對焦技術被稱為反差式對焦。

很顯然,這種對焦方式徹底的終結了自動對焦子系統,簡化了相機結構,也為降低成本和縮小體積埋下伏筆。但反差式對焦普遍存在速度慢的缺點,因為對焦過程中非常依賴感光器,感光器傳回圖像的速度,對對焦速度的影響很大,在反差式對焦方面取得巨大突破的松下,就將感光器的更新頻率提高到了60Hz-120Hz,這確保了圖像處理器在短時間內可獲得大量可對比的影像,算法也是相當重要的一環,奧林巴斯的E-P1相比同時期松下G1,對焦速度明顯慢,兩者差別不在感光器性能,而是圖像處理器配合的算法。不過現在奧林巴斯也邁過了這道坎,其微單的對焦速度比起松下并不遜色了。

反差式對焦不存在預設的對焦點,或者說,滿屏任意部分都可用于對焦,它更適合于一些新的技術結合使用,例如配合觸摸技術快速更改對焦區域。

總的來說,兩者各有優劣,相位差對焦穩定成熟,但本身受成本的影響,難以給用戶提供最好的體驗,用戶常常會在對焦點的數量、對焦點的精度等方面糾結,而反差式對焦快速崛起,已經在速度精度上不輸相位差對焦方式,但還有進步空間。在弱光環境中,感光器會因為提高感光度而產生明顯噪點,這對反差式對焦亦造成影響,效率還有待改善,

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