Наличие лазерного автофокуса позволяет. Что такое фазовый автофокус в камере смартфоне? Зачем понадобилась новая технология

Начнем, пожалуй, с того, что же такое автофокус. Это система, которая обеспечивает автоматическую фокусировку объектива фотоаппарата, видеокамеры на объект (или несколько объектов) съемки. Обозначают автофокус чаще всего как AF.

Существует два режима работы автофокуса: пассивный и активный . Смысл в том, что системе требуется определить расстояние от фокальной плоскости до объекта съемки, и активный автофокус добивается этого за счет элементов, взаимодействующих с объектом съемки (ультразвуковой или инфракрасный локаторы), а пассивный не взаимодействует с самим объектом и ничего не излучает — он лишь анализирует световые пучки, попадающие в камеру.

Всю свою работу автофокус выполняет за считанные мгновения и практически без непосредственного участия самого фотографа. Данное устройство предусмотрено во всех современных фотоаппаратах и различается по своему типу. Как правило, выделяются следующие виды:

Фазовый автофокус
Контрастный автофокус
Гибридный автофокус

Рассмотрим каждый из них поподробнее. Работа фазового автофокуса основывается на использовании специальных датчиков, собирающих лучи света из разрозненных фрагментов, которые поступают к ним из разных точек кадра благодаря системам зеркал (в некоторых устройствах они заменены линзами). После этого весь свет разделяется на два потока и отправляется на светочувствительный сенсор. Окончательная наводка происходит в определенный момент, когда разделенные лучи будут находится на заданном устройством датчика расстоянии. Проведя расчет необходимой дистанции, устройство само определяет каким образом нужно изменить положение линз, для того чтобы был получено изображение лучшего качества. К неопровержимым достоинствам автофокуса фазового типа можно смело отнести точность и быстроту фокусировки, особенно это важно, если вы снимаете движущуюся сцену. Большое количество датчиков буквально следит за изображением, добиваясь максимального качества. Фазовый АФ применяется в зеркальных системах.

Следующий вид фокусировки – контрастный автофокус . Его работа основана на специальных светочувствительных элементах, которые проводят исследования контраста снимаемой сцены. Точная фокусировка происходит в тот момент, когда данное изображение обретет максимально отличающуюся от фона резкость и контрастность. Для достижение лучшего результата микропроцессор подобных устройств может смещать линзы из первоначального положения. К достоинства такого типа автофокуса можно отнести простоту, достаточно маленькие размеры и отсутствие необходимости в каких-либо дополнительных датчиках. Благодаря особенностям данной системы её используют в «мыльницах», камерах современных смартфонов и т.п.

Еще один вид, заслуживающий внимание фотографа – гибридный автофокус . Изначальная мысль заключалась в том, чтобы объединить пассивный и активный АФ. Современные же разработки гибридного автофокуса основаны на комбинации фазовой и контрастной технологии. Данный тип автофокуса сегодня внедряют в беззеркальные системы, где такой АФ показывает более убедительные результаты, чем контрастный, который использовался до этого.

Материалы

Статьи и Лайфхаки

Различные виды имеют свои плюсы и минусы. Одной из ключевых характеристик является время срабатывания.

Чтобы добиться минимального значения, использовала в своем смартфоне G3 так называемый лазерный автофокус.

Звучит внушительно, но что эта технология представляет собой в реальности?

Зачем понадобилась новая технология

До недавнего времени в мобильных устройствах использовалось две разновидности автофокуса: фазовый и контрастный. У каждого из них были свои плюсы и минусы.

Фазовая автофокусировка, в которой определение расстояния от объекта до фокальной плоскости осуществляется за счет сравнения расстояния между двумя потоками света, проходящими через крайние точки объектива, достаточно быстрая и точная.

Но при этом для нее требуется сложная аппаратная часть, а кроме того она сильно зависит от светосилы объектива.

Контрастный автофокус работает путем сравнения контраста мелких деталей изображения. Конструкция его существенно проще, но при этом сильно «хромает» точность, а время фокусировки очень большое.

Данная технология используется в бюджетных системах.

Разработчики мобильных устройств желали получить решение, совмещавшее достоинства обоих типов, да еще и не зависящее от освещенности.

Как работает лазерный автофокус

Особо мудрить не пришлось: за основу был взят лазерный дальномер, активно применяющийся уже много лет в самых различных областях.

В нем измерение расстояния производится за счет измерения времени прохождения светового импульса от прибора к объекту и обратно к сенсору.

Габариты смартфона не позволяют установить такой же мощный лазерный излучатель, как в дальномере, способный измерять расстояние в пределах километра.

Но даже скромные полупроводниковые лазеры класса 1, использованные в гаджетах, оказались очень полезны.

Полученная скорость работы была просто фантастической: LG G3 для фокусирования требовалось всего 0,276 с, а в более поздних моделях это время сократилось до 0,25 с.

Но есть и существенный недостаток. Эффективное расстояние, на котором способно работать такое устройство, составляет около метра. При фокусировании камеры на более отдаленных объектах устройство переключается на другой тип автофокуса.

Плюсы и минусы

Плюсы лазерного автофокуса :

Очень высокая скорость работы, превышающая таковую у фазового автофокуса.
Простая аппаратная часть, не увеличивающая стоимость устройства.
Отсутствие зависимости работы автофокусировки от условий освещенности.

Минусы :

Небольшое расстояние, на котором способен работать автофокус.

Безопасен ли лазерный автофокус

У некоторых особо технически «грамотных» людей любой лазер немедленно ассоциируется с гигантскими боевыми роботами, в крайнем случае – с комплексом «Пересвет».

Отсюда и возникает паранойя, заставляющая шарахаться даже от перевернутой компьютерной мышки.

Любое мобильное устройство настолько жестко тестируется на безопасность, что даже при малейшем намеке на угрозу эту технологию не допустили бы к использованию.

В заключение

К моменту написания статьи число моделей, оснащенных лазерным автофокусом, уже исчисляется десятками. Не исключено, что спустя несколько лет он будет стоять даже на ультрабюджетниках.

Но в любом случае эта технология в силу присущих ей ограничений является не заменой, а дополнением к другим видам автофокусировки, пускай и очень полезным.

Лазерные станки с ЧПУ можно встретить на любом более-менее крупном производстве. Это объясняется большим количеством преимуществ лазерных технологий перед любыми другими методами резки материалов. Высокоточное оборудование с большой скоростью может резать практически любое сырье, обеспечивая гладкую, без сколов, кромку, которая не нуждается в дополнительной обработке. Толщина реза при этом очень мала, поэтому заготовки на листе можно размещать практически вплотную друг к другу, экономя материал и делая производство безотходным. Еще одним плюсом станков такого типа является бесконтактная резка и полное отсутствие термического или иного воздействия на поверхность.

Как работает лазерный станок с ЧПУ

Режущим элементом станка является лазерный луч. Через систему отражающих зеркал он доходит до фокусировочной линзы, размещенной в подвижной головке, которая перемещается над рабочим столом. Линза направляет пучок на поверхность материала, формируя на заготовке пятно нужного размера. Диаметр луча при этом остается стабильный, так как толщина линзы и фокусное расстояние остаются неизменными при условии, что поверхность материала идеально ровная.

Зачем нужен автофокус?

Правильно подобранное фокусное расстояние - это залог качественной резки материала. При работе с разными по толщине материалами интервал между линзой и поверхностью каждый раз приходится замерять и настраивать вручную. Для этого под рабочий материал подкладываются деревянные или металлические листы. В противном случае лазерное пятно будет размытым, что неизбежно повлечет за собой брак при резке. Для автоматической подстройки линзы под разную высоту стола на лазерную головку устанавливают съемный датчик автофокуса.

На первых двух изображениях лазерный поток сфокусирован за пределами рабочей поверхности. На третьем рисунке подобрано наилучшее расстояние между линзой и столом.

Принцип работы автофокуса в лазерных станках

Датчик автофокуса представляет собой сенсор или электронный щуп, который замеряет расстояние до рабочего поверхности. Плоскость стола поднимается по оси Z до тех пор, пока датчик не определит оптимальное расстояние до фокусирующей линзы. Установленные координаты заносятся в память блока управления оборудованием. В дальнейшем для каждого материала с конкретной толщиной выбирается соответствующий параметр фокусировки, и рабочий стол автоматически подстраивается по высоте.

Виды датчиков автофокуса

В зависимости от технологии определения фокусного расстояния автофокус может быть:

электронно-механический - представляет собой выдвижной упор, который крепится на режущую головку. Электронный индикатор отображает интервал между линзой и столом.

Съемный электронный датчик автофокуса можно убрать с режущей головки сразу после измерения фокусного расстояния

световой - в этом случае сенсорные датчики установлены не на головке, а в боковых панелях корпуса. Материал раскладывают на рабочем поле, после чего запускают процесс подъема стола. Точка фокусировки определяется при достижении поверхности материала световых сенсоров.

Датчики светового барьера в оборудовании для лазерной резки с ЧПУ

ультразвуковой - сонар встроен прямо в головку. Для автофокусировки программе указываются параметры линзы, после чего сенсор сканирует расстояние до поверхности и высчитывает, до какого уровня требуется поднять рабочую плоскость.

Ультразвуковой автофокус является наиболее передовой технологией по настройке фокусного расстояния в лазерных станках

Наличие системы автофокусировки на лазерном станке позволяет пропустить этап ручной подгонки уровня стола до фокусной плоскости, что значительно ускоряет рабочий процесс и исключает ошибку оператора при выборе наилучшего параметра фокусировки.

Компания ASUS в новых моделях ZenFone сделала ставку на «фишки» камеры. Вы ведь догадались, как появилось название ZenFone 2 Laser? Причина этому кроется в системе лазерной фокусировки камеры, что редкость в недорогих устройствах, и даже есть не в каждом флагмане 2015 года. Но чтобы было немного интересней, хочется начать разговор с устаревшего типа фокусировки и его недостатках, чтобы после этого перейти к преимуществам системы лазерного автофокуса.

Наиболее распространенное решение для наведения на резкость в камерах смартфонов - контрастный автофокус. Название этой технологии отражает принцип ее работы. Речь идет о постоянном считывании и анализе изображения с матрицы, в результате чего происходит перемещение объектива вперед и назад в поисках зоны с наибольшим контрастом. Очевидный недостаток такого типа автофокуса - медлительность. Положение объектива в точке с наибольшим контрастом определяется только после получения информации о его полном перемещении. Если в некоторых ситуациях такое поведение системы фокусировки может быть допустимым, то в случае с мобильной съемкой нам требуется нечто иное. Достал смартфон, быстро сделал классный кадр и убрал его обратно - на все эти действия должно уходить как можно меньше времени. Иначе у вас всегда будет вероятность пропускать классные моменты или получать на выходе нечто размытое. Разве такой мы представляем себе мобильную съемку?

Решением проблемы медлительности контрастной фокусировки стало использование других технологий, которые позволяют сократить «пробег» объектива в процессе наведения на резкость и дать нам возможность быстро реагировать на появление каких-нибудь неожиданных ситуаций. В последние несколько лет одним из важнейших параметров в камерах смартфонов стала скорость фокусировки, и это тот редкий случай, когда гонка за количественными показателями действительно необходима и оправданна. Одним из способов сократить время наведения на резкость стало использование лазера, работа которого напоминает функционирование дальномера. Излучатель, расположенный около камеры смартфона, отправляет тончайший луч света, который отражается от поверхностей и возвращается обратно к источнику. За счет этого происходит определение расстояния до объектов и вычисляются необходимые параметры фокусировки. В результате сильно сокращается путь объектива для наведения на резкость - камера сразу понимает направление движения для фокусировки.

К сожалению, с учетом компактных размеров корпуса смартфона лазерная фокусировка недостаточно мощная, так что на больших дистанциях и при съемке на открытых пространствах ASUS ZenFone 2 Laser все-таки приходится переключаться на контрастный автофокус. Тем не менее, наличие лазера нельзя назвать маркетинговой функцией. Устройство действительно очень быстро фокусируется при съемке объектов, которые находятся на небольшом расстоянии. Кроме того, скорость и точность работы лазерного автофокуса не идет ни в какой сравнение с контрастным при съемке в сумерках и темноте. Если камера не может определить четкость границ плохо освещенных объектов, то луч света лазерного автофокуса безошибочно вычисляет расстояние и за доли секунды обеспечивает наведение на резкость.

Если же говорить о техническом оснащении ASUS ZenFone 2 Laser, кроме окошка лазерного автофокуса, на задней панели находится камера с разрешением 8 или 13 Мп (в зависимости от модели), диафрагмой F2.0 и двухцветной вспышкой RealTone. Последняя служит для того, чтобы объекты на фотографиях с использованием дополнительного источника освещения не получались неестественно бледными. Особенно это актуально при съемке людей, ведь именно внешний вид кожи становится одной из главных проблем при использовании вспышки. Что касается сенсора, разрешения достаточно для получения качественных и хорошо детализированных фотографий.

Что касается фронтальной камеры, на лицевой стороне ASUS ZenFone 2 Laser находится модуль с разрешением матрицы 5 Мп и диафрагмой F2.0. Объектив широкоугольный и обеспечивает угол обзора 85°, что пользуется спросом при съемке автопортретов - хочется ведь не только себя крупным планом показать, но также уместить в кадре друзей или достопримечательности на фоне. Впрочем, если угла обзора все-таки не будет хватать, на выручку придет программная функций создания панорамных селфи. Просто нужно немного поводить устройством по горизонтали при съемке, и тогда в памяти ASUS ZenFone 2 Laser останется фотография большой компании или чего-то очень интересного и масштабного на фоне вашего лица.

Интерес также представляет программное обеспечение камеры ASUS ZenFone 2 Laser. Для основной доступно семнадцать режимов съемки, начиная от обычных «Авто», HDR и ручного режима, заканчивая созданием GIF-анимаций, супер разрешением и эффектом миниатюры, он же Tilt Shift. Фронтальная камера имеет меньше доступных опций: Улучшение портрета, Панорама селфи, Авто, Ночь, HDR, Эффект, Слабое освещение, Анимация GIF и Замедленная съемка. Об этом и всех опциях основной камеры читайте ниже.

Авто

При выборе автоматического режима у пользователя нет доступных опций. Просто прицеливаетесь, нажимаете на кнопку съемки и получаете результат. Все параметры выбираются автоматически. Этот режим лучше всего подходит для повседневной съемки, когда пользователю не нужны художественные эффекты, а вместо этого важнее сделать кадр как можно быстрее.

Вручную

В ручном режиме есть возможность самому выбирать такие параметры съемки как баланс белого, экспозиция, светочувствительность, выдержка и фокусное расстояние. Пользователь может оставить один или несколько этих параметров на откуп автоматике, либо все настроить по своему выбору. В частности, это будет полезно для фотографий с большой выдержкой, когда вы снимаете со штатива или подставки.

HDR

Расширенный динамический диапазон пригодится в тех случаях, когда не хочется жертвовать ни светлыми, ни темными участками кадра. Лучше всего это работает при съемке городских и природных пейзажей, когда часть объектов оказывается на солнце, а некоторые - в тени.

Улучшение портрета

В режиме «Улучшения портрета» по шкале от 1 до 10 можно менять такие параметры как «румянец», «мягкая кожа», «тон кожи», «большие глаза» и «тонкие щеки». Выкрученные на максимум ползунки дают гротескный результат - пользователь становится похож то ли на инопланетянина, то ли на карикатуру самого себя. Делиться такими снимками вы вряд ли станете, но живот надорвать от смеха после кривляний перед камерой точно можно. А если не ставить значения параметров ближе к максимуму, отлично маскируются небольшие недостатки кожи и селфи становятся лучше, но в то же время естественными.

Супер разрешение

Камера ZenFone 2 Laser позволяет делать несколько кадров и программно соединять их для получения очень детализированных фотографий с разрешением, в разы превышающим заявленные 13 Мп. Таким образом, лучше всего снимать неподвижные сцены с большим количеством деталей, например, архитектуру.

Слабое освещение

При недостаточном освещении специальный режим повышает экспозицию для получения более светлых кадров, повышается детализация, а также происходит программное снижение шумов на фотографии. В некоторых ситуациях этот режим очень спасает.

Ночь

В отличие от предыдущего, режим «Ночь» позволяет владельцу ZenFone 2 Laser делать снимки едва ли не в полной темноте. На этот моменте, надо сказать, что чудес не бывает, и идеального качества картинки вы не получите, однако сможете хоть как-то сохранить памятные моменты. Пусть даже фотографии будут низкого качества, это лучше, чем просто черный прямоугольник, который получается у большинства других смартфонов.

Глубина резкости

Иногда при съемке макро, то есть очень близко расположенных объектов, хочется еще сильнее выделить передний план и минимизировать внимание, которое привлекает к себе задний. Специальный режим съемки в ZenFone 2 Laser позволяет сделать фон еще более размытым, а также программно менять силу этого эффекта на готовой фотографии.

Эффект

Режим «Эффект» - фильтры для творческой съемки, например, есть черно-белый режим, негатив, сепия, добавление сердечек на фотографии и другие опции для простейшей обработки изображений.

Селфи

Если вам хочется сделать качественный автопортрет, не нужно переключаться на фронтальную камеру, вместо этого можно воспользоваться основной. При этом можно быть уверенным, что никто не останется за кадром. В режиме «Селфи» выберите количество людей, которое должно быть на снимке, и переверните смартфон экраном от себя. Как только все лица поместятся в кадр, ASUS ZenFone 2 Laser запустит обратный отсчет и звуковым сигналом подаст знак о съемке. После этого будет сделано три кадра, а вы сможете выбрать среди них лучший и воспользоваться эффектами режима «Улучшение портрета».

Анимация GIF

В некоторых случаях фотографий бывает мало, а видео - много. Например, если речь идет о смешных ситуациях с детьми или животными. Решить эту проблему позволяет режим «Анимация GIF», который делает анимированные картинки.

Панорама

Режим панорамной съемки в особых представлениях не нуждается. ZenFone 2 Laser отлично справляется со своими обязанностями, обеспечивая качественную склейку отдельных кадров в одну большую фотографию.

Миниатюра

Эффект размытия Tilt Shift, из-за которого предметы на фотографиях становятся похожими на крошечные миниатюры в музее, достигается при использовании специальных объективов. Но в смартфоне ZenFone 2 Laser реализован программный аналог этой функции, который добавляет размытие по краям кадра и оставляет четкой лишь небольшую полосу. Для художественных снимков, особенно с высоты, этот режим станет лучшим выбором.

Перемотка

Если у вас включен режим «Перемотка», но вы не смогли в нужный момент нажать на кнопку спуска затвора, не стоит переживать из-за потерянной возможности сделать крутой кадр. ZenFone 2 Laser позволяет немного отмотать время назад, поскольку записывает в память картинку немного раньше, чем вы нажмете кнопку съемки.

Интеллектуальное удаление

Бывает, что шикарный кадр испорчен случайным похожим или автомобилем. ZenFone 2 Laser умеет справляться с такой несправедливостью и убирает с фотографии лишние предметы.

Улыбочку!

При съемке людей чаще всего мы делаем несколько кадров, чтобы выбрать среди них лучший. Проблема в том, что лишние фотографии часто остаются и занимают место в памяти смартфона. Специальный режим «Улыбочку!» делает пять кадров, среди которых вы выбираете лучший, а неудачные автоматически удаляются с устройства.

Замедленная съемка

На самом деле этот режим относится скорее к видео, чем к фотографии, если говорить о результате, а не процессе создания. «Замедленная съемка» на самом деле ни что иное как таймлапс, то есть через равные промежутки времени смартфон делает фотографии, а потом склеивает их в ролик с ускоренным видео.

В итоге получается, что ASUS ZenFone 2 Laser в плане возможностей фотосъемки - один из лучших смартфонов в своем классе. Технические параметры камеры в этом устройстве отлично сочетаются с возможностями программного обеспечения и предлагают пользователям не просто делать качественные снимки, но также пробовать что-то новое в мобильной фотографии, экспериментировать с различными режимами и настройками, а главное - не упускать отличные кадры.