和拍照发虚说拜拜 浅析双核对焦技术

在光线昏暗或是拍摄运动物体，又或是随手抓拍的过程中，手机记录下来的画面经常是发虚的。究其原因，手机对焦速度不够快总是逃不脱干系。为此，手机的对焦技术也在不断革新之中，继我们熟悉的反差、激光、相位对焦之后，一项名为双核对焦的技术再度来袭。

反差对焦的耗时尴尬

每一款手机摄像头都支持反差对焦，它的基本原理是由摄像头模组内的音圈马达反复推动镜头，不断伸缩以寻找到对焦点与环境有颜色反差的边缘，从而判断用户此次想要拍摄的对象在哪里。

问题来了，如果我们要拍摄的对象颜色和背景色非常接近，那就会出现对不上焦的问题。此外，由于反差对焦的过程中镜头需要反复伸缩全程数次（专业名词叫“反复震荡”）才能找到对焦点，耗时相对很长，也因此容易失去捕捉精彩瞬间的机会，或是出现照片发虚的问题（图1）。

激光对焦望远兴叹

想解决反差对焦总是需要反复推动镜头这种物理位移寻找对焦点的繁琐，提前预知对焦点位置，再控制音圈马达直接捕捉对焦点就是最佳解决方案。于是，通过激光辅助对焦的技术便出炉了。

简单来说，激光对焦就是在摄像头旁边加入激光发射器，借助激光的超高速和反射原理，可快速锁定对焦物体的距离，从而让镜头一步到位移动到指定的位置完成拍摄过程（图2）。激光对焦除了速度快外，在弱光或纯色环境下适应性最强。可惜，激光对焦存在严重的距离限制，通常超过2米的距离，激光对焦就会失效，手机摄像头也会自动切换到反差对焦的模式，只能“望远兴叹”。

相位对焦及时补位

考虑到激光对焦存在距离限制，于是基于CMOS传感器的相位对焦技术便顺应接班。相位对焦的基本原理是在感光元件上预先设定多组对焦像素，专门用来进行相位检测，通过像素之间的距离及其变化判断对焦的偏移值，从而通知音圈马达将镜头直接推向准确对焦点。

需要注意的是，相位对焦技术的每一个对焦像素都是由屏蔽了1/2面积的像素点构成。其中，左侧的像素点只负责拍摄左侧的图像，而右侧像素点则仅负责右侧的图像（图3），系统通过对比（合成）左右图像来判断焦点的位置。

和反差对焦相比，相位对焦的最大优势就是快，但依然存在弱光下容易失效的遗憾。在“没有最快，只有更快”理念的鞭策之下，相位对焦的接班人——双核对焦技术也在手机领域现身了。

双核对焦快上加快

双核对焦的基本原理和相位对焦相似，只是它重构了对焦像素的组合方式：让对焦像素不再分散排布，而是紧挨在一起，而且不再屏蔽1/2的面积（图4）。如此一来，双核对焦技术就能通过左右2个完整的像素点进行对焦。

如果将对焦像素比作人眼，那相位对焦就像是通过2对被遮住一半视线的眼睛来进行对焦，每对眼睛都会失去50%的取景范围和进光量，最终将2对眼睛看到的画面进行合成对比进而实现最终的对焦（图5）。

而双核对焦，就像是直接通过1对完整的眼睛来进行对焦，视野范围和进光量都能在相位对焦的基础上翻倍（图6）。如此一来，不仅可以明显提升对焦速度，还能有效解决在光线不足或移动拍摄的情况下拍照容易发虚的问题。

双核对焦技术的分类

双核对焦技术最早出现在佳能7D mark2和70D等相机身上，而手机领域首度引入这个概念的则是三星旗下的Galaxy S7家族。需要注意的是，Galaxy S7的摄像头（IMX260传感器）采用了“全像素双核”，其1200万像素传感器中的每一个像素点都内置2个光电二极管，而且都能用于对焦（图7）。换句话说，Galaxy S7的传感器拥有1200万个对焦像素。

OPPO R9s则是手机领域第二款引入双核对焦概念的产品。和Galaxy S7的“全像素双核”不同的是，R9s属于“部分像素双核”，其内置的IMX398传感器中大概有90万个像素用于对焦。

这两种双核对焦方案谈不上孰优孰劣，虽然Galaxy S7使用的IMX260传感器对焦像素更多，但它的像素却只有1200万像素，限制了拍摄照片的最高分辨率。而OPPO R9s的IMX398传感器虽然对焦像素偏少，但它的像素值却达到了1600万像素，在很多消费者都习惯以“像素值论英雄”的大环境下，这种更高像素的双核传感器显然更具噱头。

小结

毫无疑问，在手机整体性能趋于饱和的今天，更高端处理器仅能换来理论跑分成绩的提升，对实际体验的影响却逐渐减低。此时，更持久的续航时间、更高品质的拍照效果就成为了智能手机差异化突围的方向。不知道在双核对焦之后，未来还会有哪些能进一步改善手机拍照潜力的技术出现呢？让我们拭目以待吧。