Algorithmus vor dem Drücken des Auslösers

Algorithmus vor dem Drücken des Auslösers - Fokus

2024-07-12

Fokusalgorithmen können in Entfernungs-, Phasen- und Kontrastalgorithmen unterteilt werden.

Unter anderem verwendet die Entfernungsmessungsmethode Laser (TOF, Time of Flight) und andere aktive Methoden, um die Entfernung des Objekts zu ermitteln und dann zu fokussieren. Die beiden letztgenannten werden häufiger verwendet.

Kontrast-CDAF (Kontrasterkennung). Autofokus）

Der Kontrasttyp ist im Bild oben dargestellt. Sie können sehen, dass das Objektiv offensichtlich über eine „balgartige“ Hin- und Herbewegung verfügt und das Ergebnis mit dem besten Kontrast durch Durchqueren erzielt wird. Diese Fokussierungsmethode ist relativ genau, benötigt aber viel Zeit.

CDAF verwendet speziell den Hill-Climbing-Algorithmus. Der Bergsteigeralgorithmus besteht aus zwei Prozessen: Die erste Stufe heißt Grobsuche und die zweite Stufe heißt Feinsuche. Wenn der Algorithmus den Motor so steuert, dass er das Objektiv in eine Richtung bewegt, nimmt der Bildkontrast allmählich zu und dann ab, ähnlich wie beim Besteigen eines Berges.

Phasen-PDAF (Phasenerkennungs-Autofokus)

Lassen Sie uns zunächst den binokularen Effekt und die Messung des Daumenabstands verstehen.

Da sich die beiden Augen in unterschiedlichen Positionen befinden, sind ihre besten Fokuspunkte unterschiedlich und jedes erfordert einen bestimmten Lichtwinkel, um das klarste Bild zu erzeugen. Verwenden Sie daher beim Messen des Daumenabstands jeweils zwei Augen, um auf den Daumen zu blicken. Entlang der Verlängerungslinie in dieser Richtung können zwei verschiedene Punkte im Ziel ermittelt werden. Die Länge dieser beiden Punkte/Pupillendistanz = Zieldistanz/Armlänge.

Zhihu Daily - Zhihu

Da mit der Daumenbereichsmessung Entfernungen gemessen werden können, gilt das Gleiche auch für PDAF. PDAF misst die Schärfe des ROI-Bereichs basierend auf der Phasendifferenz des Pixelpaars (PD Pixel Pair).

Was ist also Phasendifferenz? Wie nutzt PDAF die Phasendifferenz?

Obwohl im Bild oben nur eine Lichtlinie gezeichnet ist (symmetrisch), handelt es sich tatsächlich nicht um eine Lichtlinie, sodass die Reaktion auf dem Sensor mit dieser als Spitze verteilt ist. Wenn die Fokussierung nicht gut ist, gibt es zwei Wellenberge, die schlechter fokussiert sind als Teilbild 3, und der Abstand zwischen den beiden Wellenbergen ist weiter entfernt. Bei perfekter Fokussierung überlappen sich die beiden Peaks.

Aufgrund der Symmetrie sind die Formen der beiden Wellen gleich, es gibt jedoch einen relativen Versatz. Dieser Versatz ist die Phasendifferenz. Die Phasendifferenz kann positiv oder negativ sein und die Klarheit ist am höchsten, wenn die Phase 0 ist.

Da es vor Verlassen des Werks kalibriert wird, müssen Sie nur die Phasendifferenz kennen, und der Motor weiß sofort, in welche Richtung und wie weit er das Objektiv schieben muss. Deshalb fokussiert PD schneller. Die Fokussierungsgeschwindigkeit von PDAF ist mehr als doppelt so hoch wie die von CAF und ist mittlerweile der Mainstream bei Mobiltelefonen.

So funktioniert der Phasendetektions-Autofokus

Basierend auf der Idee der Differenzierung können Wellen durch zwei verschiedene Punkte dargestellt werden. Um diese beiden Punkte zu konstruieren, sind verschiedene PD-Sensoren erschienen. Entsprechend der Anzahl der PD-Punkte kann es in spärlich und global unterteilt werden. Wir alle nehmen All-Pixel als Beispiel.

Dual-PD

Dual PD unterteilt jedes Pixel weiter. Die Bedeutung von Dual ist „doppelt“, da es ebenfalls zu Shield PD gehört, aber im Vergleich zu den früheren L und R sind sie weit voneinander entfernt. Die linke und rechte PD von Dual PD liegen unter derselben Mikrolinse:

Unter jedem Farbfilter befinden sich zwei Dioden:

Während der Fokussierungsphase werden die beiden Fotodioden getrennt abgebildet. Während der eigentlichen Bildgebungsphase nach der Fokussierung werden die beiden Fotodioden kombiniert, sodass es nicht zu Störungen durch Phasenunterschiede kommt.

Wenn Dual-PD-Technologie und Quad-Bayer kombiniert werden, handelt es sich um Octa PD:

OCL

OCL ist die Abkürzung für „On-Chip Lens“ und bezieht sich auf die Mikrolinse auf dem lichtempfindlichen Element, die sich mehrere benachbarte Pixel teilen. Es gibt 2x1OCL und es gibt 2x2OCL.

2x2ocl bezeichnet die Kombination aus OCL-Technologie und Quad-Bayer. Vier Quadranten desselben Farbkanals teilen sich eine Linse:

Bei guten Lichtverhältnissen können durch Remoisc hochauflösende Bilder erzielt werden. Bei schlechten Lichtverhältnissen kann durch Bining eine bessere Bildqualität erzielt werden.

Der Unterschied zwischen den beiden

Beide verfügen über eine Vollpixel-PD-Fokussierung. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Quelle der Phasendifferenz eine andere ist. Octa PD ist eine traditionellere Dual-PD und 2x2OCL ist der Unterschied in den vier Quadranten, der durch die gemeinsame Linse verursacht wird.

Ersteres profitiert davon, dass bei der eigentlichen Bildgebung zwei Dioden vorhanden sind, die zur Eliminierung der Phasendifferenz kombiniert werden können, sodass die vier Werte desselben Farbkanals aufgrund von Quad Raw einheitlicher sind. Die 2x2OCL-Phasendifferenz kann nicht beseitigt werden, und die vier Quadranten desselben Farbkanals ändern sich während der Bildgebung regelmäßig mit dem Bildgradienten, was der nachfolgenden Bildverarbeitung nicht förderlich ist.

Da Octa PD zwei Dioden integrieren muss und über eine größere Anzahl von Mikrolinsen verfügt, wird diese Technologie im Allgemeinen bei größeren OCL-Sensoren eingesetzt. Wie nachfolgend dargestellt:

In der Praxis wird die PD-Fokussierung im Allgemeinen zunächst verwendet, um das Objektiv schnell in eine ungefähr genaue Position zu bringen. Anschließend wird eine Kontrastfokussierung durchgeführt, damit das Bild wirklich den idealen Zustand mit hohem Kontrast erreicht.

Referenz:

https://www.ovt.com/products/ov50a/

Sony stellt 2x2 On-Chip-Objektivtechnologie für Quad-Bayer-Sensoren vor, die eine bessere AF-Leistung verspricht - GSMArena.com-Neuigkeiten

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