相位對(duì)焦——PDAF：它的全稱是PhaseDetectionAutoFocus，字面意思就是“相位檢測(cè)自動(dòng)對(duì)焦”。相位對(duì)焦技術(shù)在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，在智能手機(jī)領(lǐng)域則仍處于起步階段。

　　通常而言相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦方式有兩種：反差對(duì)焦和相位對(duì)焦。反差對(duì)焦的原理是根據(jù)焦點(diǎn)處畫面的對(duì)比度變化，尋找對(duì)比度最大時(shí)的鏡頭位置，也就是準(zhǔn)確對(duì)焦的位置。
 
　　優(yōu)缺點(diǎn)

　　相位對(duì)焦

　　相位對(duì)焦相比反差對(duì)焦，行程縮短速度加快

　　再來說說相位對(duì)焦，它的原理是在感光元件上預(yù)留出一些遮蔽像素點(diǎn)，專門用來進(jìn)行相位檢測(cè)，通過像素之間的距離及其變化等來決定對(duì)焦的偏移值從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)焦。

　　相比反差對(duì)焦，相位對(duì)焦不需要鏡頭的反復(fù)移動(dòng)，對(duì)焦行程短了很多，對(duì)焦過程干凈不猶豫。但另一方面，由于需要利用CMOS上的遮蔽像素點(diǎn)進(jìn)行相位檢測(cè)，故此相位對(duì)焦對(duì)光線強(qiáng)度的要求比較高。

　　相位式優(yōu)點(diǎn)：

　　只需要計(jì)算一次就完成對(duì)焦，對(duì)焦速度極快，并且降低處理器計(jì)算負(fù)擔(dān)。

　　相位式缺點(diǎn)：

　　在弱光環(huán)境下容易對(duì)不上焦。

　　反差對(duì)焦

　　反差對(duì)焦就是通過找對(duì)焦區(qū)域?qū)Ρ榷茸畲蟮狞c(diǎn)作為對(duì)焦準(zhǔn)確的點(diǎn)，而相位對(duì)焦則是找對(duì)焦區(qū)域相差最小的點(diǎn)作為對(duì)焦準(zhǔn)確的點(diǎn)。 反差對(duì)焦耗時(shí)太長(zhǎng)。鏡頭從開始對(duì)焦到最后合焦完畢一直不停移動(dòng)，“走過站”以后的回退過程更是讓對(duì)焦行程增大，反映給用戶的就是對(duì)焦速度較慢。

　　以拍攝一枚硬幣為例，最開始畫面是虛焦的狀態(tài)，隨后鏡頭移動(dòng)，人們可以看到屏幕中的硬幣逐漸清晰起來。直到某一個(gè)位置（合焦?fàn)顟B(tài)）硬幣最為清晰，但攝像頭模組自身是意識(shí)不到此時(shí)已經(jīng)合焦完畢的，鏡頭會(huì)繼續(xù)移動(dòng)，此時(shí)人們會(huì)看到硬幣又變得模糊。這時(shí)攝像頭模組才意識(shí)到鏡頭“走過站了”，于是回退至剛才清晰的焦點(diǎn)位置，這樣一次對(duì)焦就完成了。

　　反差式優(yōu)點(diǎn)：

　　弱光環(huán)境下也能準(zhǔn)確對(duì)焦。

　　反差式缺點(diǎn)：

　　對(duì)焦步驟多，處理器要計(jì)算眾多數(shù)據(jù)，并且對(duì)焦時(shí)間長(zhǎng)。

　　對(duì)焦的過程就是通過移動(dòng)鏡片來使對(duì)焦區(qū)域的圖像達(dá)到最清晰的過程

　　首先要明白一個(gè)概念，圖像的清晰度最好的時(shí)候是對(duì)比度最大的時(shí)候同時(shí)也是像差最小的時(shí)候，反差對(duì)焦就是通過找對(duì)焦區(qū)域?qū)Ρ榷茸畲蟮狞c(diǎn)作為對(duì)焦準(zhǔn)確的點(diǎn)，而相位對(duì)焦則是找對(duì)焦區(qū)域相差最小的點(diǎn)作為對(duì)焦準(zhǔn)確的點(diǎn)（關(guān)于像差可以看看“鏡組對(duì)成像解析力有什么影響？”這個(gè)問題，我有稍作解釋）

　　另外一點(diǎn)，反差對(duì)焦和相位對(duì)焦都只是對(duì)焦系統(tǒng)的一部分，只是用來找鏡片在對(duì)焦過程中的最佳位置，而鏡片是怎么移動(dòng)的不在本問題的范疇之內(nèi)

　　反差對(duì)焦，是通過找對(duì)焦區(qū)域?qū)Ρ榷茸畲蟮狞c(diǎn)作為對(duì)焦準(zhǔn)確的點(diǎn)，但是不同對(duì)焦區(qū)域的對(duì)比度的大小并不是固定的，系統(tǒng)也不知道對(duì)比度什么時(shí)候最大，所以需要來回去移動(dòng)鏡片來尋找（下圖是引用的GIF動(dòng)畫，請(qǐng)單獨(dú)點(diǎn)開看）：


 

　　而相位對(duì)焦，是通過尋找像差最小的點(diǎn)；物體的某一個(gè)點(diǎn)會(huì)從各個(gè)方向發(fā)出光線通過鏡片成像到snesor上面去，只有當(dāng)不同方向的光線成像落到sensor的同一個(gè)位置的時(shí)候才是像差最小的時(shí)候：


 

　　上圖中，紫色是物體的一個(gè)點(diǎn)，黃色是sensor即成像面，1號(hào)藍(lán)色鏡片離sensor太遠(yuǎn)，上下兩條光線所成的像沒有重合；2號(hào)藍(lán)色鏡片和snesor的距離合適，上下兩條光線所成的像重合了沒有相差，所以對(duì)焦成功；3、4號(hào)藍(lán)色鏡片離sensor的距離太近了，上下兩條光線所成的像沒有重合，但是和1號(hào)不同的是相差的方向是不一樣的

　　相位對(duì)焦通過額外的裝置或者特殊的像素點(diǎn)判斷成像相差的情況（上圖用紅色和綠色表示），從而可以知道鏡片該怎么移動(dòng)，該往哪個(gè)方向移動(dòng)該移動(dòng)多遠(yuǎn)都可以知道，所以對(duì)焦的時(shí)候就不需要盲目的來回去移動(dòng)鏡片了

　　通過以上的了解，我們知道了兩種對(duì)焦方式的區(qū)別了，簡(jiǎn)單來說相位對(duì)焦快、反差對(duì)焦慢，但是相位對(duì)焦實(shí)現(xiàn)復(fù)雜需要額外的相位檢測(cè)裝置或者對(duì)sensor的pixel進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并且對(duì)光線的要求比較高，而反差對(duì)焦則實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，只需要通過算法去判斷對(duì)比度就行了，并且對(duì)光線的要求不是那么高

　　目前來說，只要使用了相位對(duì)焦都會(huì)保留反差對(duì)焦進(jìn)行補(bǔ)充，所以叫做混合對(duì)焦.