从无到有 聊一聊手机对焦的那些事

　　2007年1月9日由史蒂夫·乔布斯发布的第一代iPhone这个智能时尚手机配置了2百万像素后置摄像头。当然iphone并不是第一个拥有拍照功能的手机，这里想说的是就连苹果公司这样引领潮流的高科技公司第一款发布的手机虽然能拍照，但是并不支持自动对焦。

　　无自动对焦功能的手机一般是设置小光圈参数，这样就会有很大的景深，所以在绝大多数情况下能够获得清晰图像。当然这种拍照效果并不很好。

　　随着智能手机技术的不断进步，以及销售量的不断扩大，促使厂商把更多的先进技术和功能集成到手机里面来，以增加卖点。于是手机拍照自动对焦技术也就发展起来。

手机对焦示意图

 
一、反差对焦

　　早期手机应用的自动对焦技术是“反差对焦”。该方法是通过检测图像的轮廓边缘实现自动对焦的。图像轮廓边缘越清晰，亮度梯度就越大，也就是边缘处景物和背景之间的对比度就越大。反之，失焦的图像,轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降。利用这个原理，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。

　　可以用五个步骤来描述这个过程：

　　1、脱焦状态下，整个画面一片模糊，像素之间的颜色很均匀；
　　2、镜片组开始移动，画面逐渐清晰，对比度开始上升；
　　3、合焦状态，画面最清晰，对比度最高。但相机并不确定目前是最佳的位置，所以会继续移动镜片组；
　　4、继续移动镜片组发现对比度开始下降。再继续移动镜片组，发现对比度进一步下降，相机知道已经错过焦点；
　　5、镜片组移动退回至对比度最高的位置，完成对焦。
 
　　所以用这种自动对焦技术的手机，每次打开拍照功能的时候，摄像头在接到对焦点的指令之后，需要通过摄像头中的镜片组来前后移动扫描一遍之后才能确认所需要的对焦部位，这也就是为什么我们在手机屏幕中会看到画面不断前后移动的原因。这种技术的最大问题是对焦速度比较慢。当眼睛看到想要拍摄的情景时候，等掏出手机再对焦完毕，想拍的画面早就稍纵即逝了。
 
二、相位对焦

　　为了提高对焦速度，很多主流厂家又采用了相位对焦。相位检测对焦比反差对焦多出一个分离镜片和线性传感器。通过分离镜片分离出2个图像，然后通过线性传感器检测出两个图像之间的距离。

相位对焦示意图

　　相位对焦不再需要跟反差对焦那样通过镜组的前后扫描一遍来寻找对焦点，而是在对焦动作一开始的时候就通过相位检测的信号来判断当前对焦点的位置是靠前还是靠后，并准确的将对焦信息告诉镜头的驱动模块，直接将镜片组推至准确的焦点位置。整个对焦速度自然是会快出很多的。基本上掏出手机打开拍照功能就可以拍照了。

三、相位对焦＋中置式马达

　　尽管相位对焦已经很快了，但是驱动马达移动镜片组还是有一个移动的行程。比如拍摄远距离的物体的时候，相机已经知道对焦点的位置，但是要完成对焦也需要驱动马达把镜片组移动到最远端的位置。而中置式马达等于大家100米赛跑时，你的起点是在50米处，比别人短了一半的距离，自然轻松获胜。而且我们拍照或者自拍的时候基本上焦距的位置都是相对靠中间的。所以这个技术改进还是非常有用的。

　　最近vivo官方微博也正式公布了vivo X5Pro将搭载“极速闪拍系统”，这其中就包含了相位对焦技术和中置式马达。这个新技术还是很令人期待的。