فوکوس خودکار با تشخیص فاز چیست و چگونه کار می‌کند؟

خانم افشارخانم افشار
39 بازدید
فوکوس خودکار با تشخیص فاز چیست و چه کاربردی دارد؟

دوربین و کیفیت تصویر یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی است که کاربران هنگام خرید گوشی همراه به آن توجه می‌کنند. شرکت‌های سازنده موبایل سر این موضوع با یکدیگر به رقابت می‌پردازند و سیستم‌های جدید را برای کیفیت بهتر عکس معرفی می‌کنند. یکی از این سیستم‌ها، فوکوس خودکار با تشخیص فاز است.

همان‌طور که گفتیم فناوری فوکوس خودکار یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های دوربین موبایل است. این فناوری باعث می‌شود عکس‌هایی که از سوژه موردنظر خود می‌گیرید‌، حتی آن‌هایی که به سرعت در حال حرکت هستند، واضح و شفاف باشند.

این فناوری بسته به نوع سنسورهای داخلی گوشی انواع مختلفی دارد. در ادامه، با این فناوری که یکی از رایج‌ترین و موفق‌ترین‌های آن‌هاست، بیشتر آشنا خواهیم شد. پس تا انتها با ما همراه باشید.

نام اصلی این فناوری، Phase Detection Auto-Focus است که با مخفف این عبارت، یعنی PDAF نیز شناخته شده و در بسیاری از تلفن های همراه هوشمند، به خصوص رده بالا یافت میگردد. این نوع فوکوس سریع‌تر و دقیق‌تر از تشخیص کنتراست کلاسیک عمل می‌کند.

تشخیص کنتراست ساده‌ترین و ارزان ترین شکل فوکوس خودکار است. اما عملکرد آن در رابطه با سوژه‌های متحرک نسبتا کند بوده و دقت کمی نیز دارد.

PDAF چیست و چگونه کار می‌‌کند؟

طرح اولیه PDAF مانند دیگر فناوری‌های موفق، از دوربین‌های قدیمی و فناوری DSLR (Digital Single Lens Reflex به معنای دوربین دیجیتال تک لنزی بازتابی) گرفته شده است. دوربین‌های DSLR از آینه ‌های درونشان برای بازتاب پرتوهای نور از سنسور اصلی به سنسور تشخیص فاز اختصاصی استفاده می‌کردند.

برای این که نحوه عملکرد سیستم فوکوس خودکار با تشخیص فاز را بهتر درک کنید، به تصویر زیر توجه نمایید:

نحوه عملکرد فوکوس خودکار با تشخیص فاز

نور با عبور از لنز دوربین می‌شکند و به دو دسته پرتو تبدیل میشود. در نتیجه آن، دو تصویر تشکیل می‌گردد. اگر دوربین در حالت فوکوس کامل باشد، این دو دسته پرتو روی سنسور یا حسگر نور در یک نقطه- که نقطه کانونی نام دارد- جمع می‌شوند. به این حالت هم‌پوشانی می‌گویند.

اما اگر نقطه تلاقی به‌ درستی روی سنسور تشکیل نگردد و پرتوها روی هم قرار نگیرند، تصویری که ثبت می‌کنید، تار خواهد بود. دوربین بر اساس تفاوت موقعیت نقطه فوکوس بین این دو تصویر، جهت و میزان جابه‌جایی حرکت لنز را برای دستیابی به فوکوس محاسبه کرده و به آن دستور حرکت می‌دهد.

دوربین‌های DSLR و فوکوس خودکار تشخیص فاز، بدون آینه از دو سنسور اختصاصی PDAF برای ثبت تصاویر جداگانه و مقایسه آن‌ها استفاده می‌نمایند. اما گوشی‌های هوشمند این حجم از فضا را برای همه این قسمت‌ها ندارند.

به همین دلیل در موبایل‌ها، پیکسل‌های فوکوس خودکار با تشخیص فاز را درون سنسور تصویر قرار دادند. رویکردی که از دوربین‌های کامپکت گرفته شده است.

در گوشی‌های همراه و دوربین‌های کامپکت PDAF، این کار به وسیله پیکسل‌های فوکوس که روی سنسور تصویر قرار دارند، امکان پذیر می‌شود. این پیکسل‌ها درصد کمی از کل پیکسل‌های روی سنسور اصلی دوربین را تشکیل می‌دهند و به جای ثبت تصویر، برای فوکوس آن در نظر گرفته شده‌اند.

پیکسل‌های فوکوس، به ‌شکل جفت هستند. هر جفت از پیکسل‌ها روی سنسور نزدیک به یکدیگر قرار داشته و به‌شکلی مات شده‌اند؛ یعنی یک پیکسل فقط از قسمت بالا یا سمت چپ لنز، نور را دریافت می‌کند؛ در حالی که پیکسل دیگر فقط از قسمت مقابل آن یعنی پایین یا سمت راست نور را دریافت می‌نماید.

از آن جایی که این دو پیکسل نزدیک به یکدیگر قرار دارند، اگر تصویر در حالت فوکوس کامل باشد، باید از سمت لنز مقداری مساوی از نور را دریافت کنند و همچنین بین تصاویر ایجاد شده اختلاف فازی وجود نداشته باشد.

نمودار زیر از سامسونگ با مقایسه پیکسل‌های چپ و راست با چشم انسان این موضوع را به خوبی توضیح می‌دهد:

چگونگی عملکرد فوکوس خودکار با تشخیص فازی

اگر تصویر خارج از فوکوس باشد، دوربین از اطلاعات مربوط به اختلاف فاز بین تصاویر برای محاسبه میزان جابه‌جایی مورد نیاز لنز برای فوکوس کامل استفاده می‌کند. به این دلیل است که قابلیت فوکوس خودکار با تشخیص فاز در مقایسه با سیستم تشخیص کنتراست سریع‌تر عمل خواهد کرد.

چون نیمی از پیکسل‌ها مات هستند، پیکسل‌های فوکوس یا فوتودیودها نور کمتری دریافت می‌کنند و عکس در مقایسه با حالتی که با استفاده از پیکسل‌های معمولی ثبت می‌شود، نور کمتری خواهد داشت.

این موضوع باعث می‌شود فوکوس تصویر در نور کم با مشکل مواجه شود. در حالی که تشخیص کنتراست سنتی هنوز هم در این شرایط به عنوان یک راه حل ترکیبی مورد استفاده قرار می‌‌گیرد.

در سنسور تشخیص خودکار دو نوع سنسور خطی و متقاطع وجود دارد. سنسورهای خطی، افقی یا عمودی هستند. در نتیجه فقط برای تشخیص یکی از این دو نوع خط در تصاویر به درد می‌خورند.

سنسورهای متقاطع از دو سنسور خطی ساخته شده‌اند و به ‌شکل یک صلیب روی هم قرار دارند. این سنسورها قادر به تشخیص خطوط عمودی و افقی سوژه هستند و در نتیجه دقت بالاتری برای دستیابی به فوکوس خواهند داشت.

همان‌طور که گفتیم، برای تشخیص فوکوس به همه پیکسل‌های دوربین نیاز نداریم و معمولا فقط بین ۵ تا ۱۰ درصد از پیکسل‌های سنسور برای فوکوس خودکار استفاده می‌گردند.

با این حال برخی از سنسورهای پیشرفته امروزی با سیستم فوکوس خودکار با تشخیص فاز می‌توانند از همه پیکسل‌های سنسور استفاده کرده و عملکرد سریع‌تری را فراهم آورند. همچنین قادر خواهند بود در شرایط کم‌نور هم تصویری با کیفیت بالا ثبت کنند.

فوکوس خودکار با تشخیص فاز چگونه کار میکند؟

مزایای فوکوس خودکار با تشخیص فاز

این سیستم در مقایسه با فوکوس خودکار سنتی سریع‌تر و دقیق‌تر عمل می‌کند. فوکوس خودکار بر اساس کنتراست به زمان بیشتری نیاز دارد؛ زیرا باید کل محدوده کانونی را بررسی کرده تا واضح ترین فوکوس را پیدا نماید.

فوکوس خودکار بر اساس کنتراست در واقع با آزمون و خطا فوکوس کامل را پیدا می‌کند. یعنی با جابه‌جا کردن لنز و مقایسه تصویر در تمام فواصل دیگر بهترین حالت را پیدا کرده و آن‌جا ثابت می‌شود. به همین علت پیدا کردن فوکوس در این سیستم طول می‌کشد.

اما همان‌طور که قبلا اشاره کردیم در سیستم PDAF از اختلاف فاز برای محاسبه فاصله لنز و تشخیص فوکوس استفاده می‌‌گردد و در نتیجه این سیستم بسیار سریع‌تر عمل خواهد کرد.

معایب فوکوس خودکار تشخیص فازی

با وجود مزایای قابل توجه فوکوس خودکار با تشخیص فازی در مقایسه با DSLR، این سیستم معایبی هم دارد. مثلا سنسورها و پیکسل‌های کوچک گوشی‌های هوشمند ممکن است باعث تشکیل نویز در عکس‌ها شوند و این موضوع در شرایط کم‌نور می‌تواند مشکل‌ساز باشد.

با این وجود، تعبیه فناوری PDAF برای دوربین تلفن‌های همراه ضروری است. خوشبختانه امروزه همه گوشی‌های رده‌بالا و حتی میان‌رده ها از این فناوری استفاده می‌کنند.

فوکوس خودکار لیزری

یکی دیگر از انواع سیستم‌های فوکوس خودکار، فوکوس خودکار لیزری است. در این سیستم دوربین مجهز به فرستنده و گیرنده لیزری است.

موبایل از فرستنده لیزری که کنار دوربین موبایل قرار دارد نور مادون قرمز ساطع می‌کند. این نور پس از برخورد با سوژه موردنظر تجزیه شده و بازتاب آن به گیرنده لیزری برمی‌گردد.

فوکوس لیزری در PDAF

در نتیجه این اتفاقات که در کسری از ثانیه انجام می‌شوند، فاصله و تمام زوایای سوژه عکاسی تحلیل شده، اطلاعات آن به دوربین باز می‌گردد و فوکوس خودکار اتفاق میافتد.

از جمله تلفن های همراه هوشمندی که به قابلیت PDAF مجهز اند، عبارتند از:

سخن نهایی

در این مطلب فناوری فوکوس خودکار با تشخیص فاز یا PDAF و نحوه عملکرد آن را شرح دادیم. ورود این تکنولوژي به دنیای دوربین‌های موبایل تحول عظیمی را به وجود آورد و بسیاری از مشکلاتی را که در عکاسی با موبایل وجود داشت، حل کرد. دوربین بسیاری از گوشی‌های هوشمند که از این فناوری استفاده می‌کنند، می‌توانند تصاویر با کیفیت‌تری ثبت کرده و لحظات شما را ماندگارتر سازند.

دسته بندی مقالات بررسی موبایل و تبلت نرم افزار
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت