Lấy nét theo phase là gì

Chế độ tự động lấy nét autofocus trên smartphone là gì? Tại sao các nhà sản xuất luôn đưa ra ý tưởng và cách thức khác nhau để cải thiện công nghệ lấy nét tự động.

Xem thêm: Công nghệ nhận diện khuôn mặt trên smartphone hiện nay

Vậy hãy cùng Hnam tìm hiểu công nghệ lấy nét tự động nhé để xem nó có tầm quan trọng như thế nào trong việc lựa chọn smartphone cho phù hợp.

Lấy nét tự động là gì?

Lấy nét tự động (Auto Focus) là sử dụng các cảm biến để cảm nhận ánh sáng từ đó điều chỉnh tiêu cự của ống kính tập trung vào một điểm được xác định. Lấy nét tự động có hai loại: lấy nét tự động chủ động và lấy nét tự động bị động.

Trong đó lấy nét tự động bị động có cấu tạo và cơ chế hoạt động dựa vào một cảm biến được đặt trong máy để kiểm tra độ nét của vật thể được lựa chọn bằng cách phân tích ánh sáng môi trường phản xạ hoặc phát ra từ chính vật thể đó.

Còn hệ thống tự động lấy nét thụ động lại được chia thành 2 loại dựa trên nguyên tắc phân tích ánh sáng: lấy nét theo pha (phase dectection auto focus) và lấy nét theo cách so sánh độ tương phản (contrast detection auto focus).

Lấy nét theo so sánh độ tương phản

Lấy nét theo độ tương phản sẽ phải phụ thuộc nhiều vào điều kiện ánh sáng. Nếu ánh sáng tốt thì khả năng lấy nét sẽ nhanh chóng và hiệu quả.

Còn về tốc độ lấy nét theo độ tương phản phải tuỳ thuộc vào điều kiện ánh sáng và cảm biến của máy ảnh. Nếu ánh sáng tốt, thì điểm nét sẽ rõ hơn và nếu cảm biến nhanh như vậy camera có thể bắt điểm tương phản để lấy nét nhanh hơn.

Tuy nhiên công nghệ lấy nét tự động theo độ tương phản khả năng lấy nét chậm nhất hiện nay. Nên công nghệ lấy nét này khó sử dụng khi người chụp và đối tượng ảnh di chuyển.

Lấy nét theo pha

Ưu điểm cảu lấy nét theo pha là người chụp có thể lấy nét liên tục cả khi đối tượng chuyển động.

Nhược điểm của lấy nét theo pha sẽ bị hạn chế khi chụp ở môi trường thiếu sáng.

Trong camera khi lấy nét theo pha, cặp cảm biến (sensor) cảm quang một chiều sẽ được bố trí để chúng chỉ có duy nhất 1 hàng điểm ảnh.

Và mỗi cặp sensor cảm quang tạo nên một điểm lấy nét tự động.

Mỗi hình ảnh được tách làm hai hình ảnh riêng biệt với sự giúp đỡ của hai ống vi kính (micro len) khác nhau và được hội tụ lại vào 2 sensor cảm quang.

Đồng thời cơ chế lấy nét theo pha có tốc độ cao do module lấy nét được thiết kế độc lập và thuật toán so sánh trùng/lệch pha không quá phức tạp.

Cơ chế lấy nét theo pha đòi hỏi thiết kế cồng kềnh, phức tạp vì phải tốn thêm không gian cho buồng gương lật và module lấy nét riêng.

Lấy nét laser

Khả năng của tốc độ lấy nét laser rất nhanh vì vậy nó giúp cho việc đo khoảng cách cũng gần như ngay lập tức và chính xác không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng.

Lấy nét laser được xem là công nghệ lấy nét tự động nhanh nhất hiện nay tuy nhiên cần sự tác động của người dùng.

Song điểm yếu của lấy nét laser trên các camera khá yếu (không gây hại đối tượng chụp cả khi chiếu thẳng vào mắt người).

Công nghệ lấy nét theo pha ( phase detection autofocus ) hiện được dùng trên nhiều smartphone đến từ Samsung, iPhone hay Sony. Ưu điểm của công nghệ này là khả năng lấy nét liên tục cả khi đối tượng chuyển động. Tuy nhiên, lấy nét theo pha vẫn bị hạn chế khi chụp ở môi trường thiếu sáng. Hãy cùng tìm hiểu về công nghệ này nhé.

Công nghệ lấy nét tự động là một trong những yếu tố quan trọng đối với nhiếp ảnh di động. Nó đảm bảo các bức ảnh chụp ra rõ nét ngay cả khi những đối tượng chuyển động rất nhanh.

Tuy nhiên, công nghệ này cũng có khá nhiều loại và nó phụ thuộc khá nhiều vào cảm biến trong chiếc smartphone cũng như máy ảnh của bạn. Và lấy nét tự động theo pha (PDAF) là một trong những loại phổ biến nhất ở hiện tại.

Lấy nét tự động theo pha xuất hiện trong rất nhiều trong những camera của smartphone. Nó nhanh hơn và chính xác hơn so với lấy nét tương phản cổ điển. Lấy nét tương phản là một trong những loại tự động lấy nét đơn giản và rẻ tiền nhất, nhưng cũng chậm nhất và thiếu độ chính xác nhất đối với các đối tượng đang chuyển động. Vậy điều gì khiến PDAF tốt hơn?

PDAF là gì? Nó hoạt động như thế nào?

Giống như tất cả các công nghệ máy ảnh tốt nhất, PDAF lần đầu xuất hiện trên DSLR. Những chiếc máy ảnh DSLR sẽ sử dụng gương để phản chiếu các bản sao ánh sáng của cảm biến chính tại một cảm biến phát hiện pha chuyên dụng. Những chiếc smartphone không có không gian rộng rãi như vậy để chứa hết tất cả các bộ phận này. Thay vào đó, các cảm biến di động sẽ có những pixel PDAF chuyên dụng được tích hợp bên trong cảm biến hình ảnh. Giải pháp này được mượn từ những chiếc máy ảnh compact.

Để hiểu PDAF hoạt động như thế nào một cách đơn giản nhất, hãy nghĩ đến việc ánh sáng đi qua thấu kính máy ảnh ở những góc xa nhất. Khi đúng nét, ánh sáng từ các cạnh cực xa đó của ống kính sẽ khúc xạ trở lại, giao nhau tại một điểm chính xác trên cảm biến máy ảnh. Nếu hình ảnh bị mờ, tiêu điểm/điểm giao nhau này đang nằm ở phía trước hoặc sau cảm biến hình ảnh. Việc điều chỉnh thấu kính để thay đổi tiêu điểm này chính là cách hoạt động của hệ thống lấy nét trên máy ảnh.

Những photodiode (điốt quang) này về mặt vật lý sẽ che giấu các ánh sáng đó từ chỉ một bên của thấu kính chiếu tới nó. Điều này tạo ra những pixel trái và phải trên cùng một cảm biến hình ảnh, với 2 hình ảnh để có thể so sánh tiêu điểm. Hệ thống sẽ tính toán độ lệch pha giữa 2 ảnh để xác định điểm lấy nét. Biểu đồ của Samsung dưới đây sẽ mang đến một cái nhìn trực quan về điều này bằng cách so sánh các pixel trái/phải với mắt của chúng ta.

Nếu hình ảnh không đúng nét, dữ liệu lệch pha giữa các ảnh sẽ được sử dụng nhằm tính toán khoảng cách mà thấu kính cần di chuyển để đưa về đúng tiêu điểm. Đây chính là thứ giúp cho PDAF lấy nét nhanh hơn so với nhận diện tương phản. Tuy nhiên, với một nửa pixel bị chặn, những photodiode này sẽ nhận ánh sáng ít hơn so với 1 pixel thông thường. ĐIều này có thể trở thành vấn đề đối với việc lấy nét trong môi trường ánh sáng yếu – tình huống mà lấy nét tương phản truyền thống vẫn được tin dùng như một phương pháp lai.

Như bạn có thể thấy, chúng ta không cần sử dụng mọi pixel trên máy ảnh để tìm ra tiêu điểm. Một số dải pixel trên cảm biến sẽ làm điều đó. Thông thường, chỉ có 5% đến 10% pixel của cảm biến được dành riêng cho việc tự động lấy nét. Tuy nhiên, các dải dọc có thể khiến máy ảnh gặp các vấn đề trong việc lấy nét theo đường ngang, thế nên, những cảm biến tốt thường sử dụng các mẫu lấy nét chéo.

Ưu và nhược điểm của PDAF

So với tự động lấy nét tương phản truyền thống, hệ thống lấy nét theo pha có tốc độ nhanh hơn và thường chính xác hơn. Tự động lấy nét tương phản mất nhiều thời gian hơn bởi nó phải quét qua toàn bộ phạm vi của tiêu điểm để tìm đến vị trí sắc nét nhất. Với PDAF, độ lệch pha ngay lập tức được sử dụng để tính toán khoảng cách thấu kính cần di chuyển nhằm lấy đúng nét.

Tuy nhiên, PDAF trên cảm biến smartphone có một vài nhược điểm so với PDAF của DSLR. Những cảm biến của smartphone có kích thước khá nhỏ, các pixel thậm chí còn nhỏ hơn, có thể gây ra nhiễu. Đây rõ ràng là một vấn đề nghiệm trọng trong những tình huống thiếu sáng. Ngay cả tự động lấy nét theo pha cũng phải mất một vài lần để có thể đạt được đúng nét trong điều kiện này. Dẫu vậy, việc sử dụng kết hợp nhiều cách sẽ giúp tăng tốc độ mọi thứ. Thế nên, những chiếc smartphone thường sử dụng một phương pháp lai để khắc phục nhược điểm này.

Tự động lấy nét theo pha là điều bắt buộc đối với các nhiếp ảnh gia di động nghiêm túc. May mắn thay, công nghệ này xuất hiện trên tất cả các chiếc smartphone cao cấp và thậm chí là ở phân khúc tầm trung được tung ra trong những năm gần đây. Trên thực tế, những camera trên smartphone cao cấp giờ đây còn được tích hợp cả công nghệ lấy nét Dual Pixel tân tiến hơn rất nhiều.

Continuous AF là gì?

Các hình thức Continuous AF/C-AF/AI Servo/AF-C,… đều được xem là cách lấy nét liên tục. Hình thức này cho phép bạn lấy nét liên tục đối tượng khi đối tượng di chuyển trong khung hình, khoảng cách từ máy ảnh đến đối tượng sẽ linh hoạt thay đổi (nghĩa là tiêu cự sẽ tự động điều chỉnh tương ứng).

One Shot AF là gì?

1. One-Shot AF để chụp các đối tượng đứng yên và AI Servo AF để chụp các đối tượng chuyển động. Theo mặc định, máy ảnh của được đặt thành One Shot AF. Ở chế độ này, một khi bạn nhấn một nửa nút chụp và lấy nét (hộp AF màu trắng chuyển sang màu xanh lá), máy ảnh sẽ "khóa nét" và dừng tìm kiếm đối tượng.

PDAF camera là gì?

Lấy nét theo pha (PDAF) là công nghệ được kế thừa từ máy ảnh chuyên nghiệp DSLR. Trong máy ảnh DSLR, có 2 cảm biến: cảm biến lấy nét và cảm biến hình ảnh. Thông thường, cảm biến lấy nét được sử dụng là để phát hiện ảnh pha, còn cảm biến hình ảnh được sử dụng là để phát hiện độ tương phản để lấy nét ảnh tự động.

Lấy nét servo là gì?

AI Servo là chế độ AF tự động duy trì nét ở đối tượng trong khi nút chụp được nhấn hờ. Nó thích hợp cho chụp các vật thể chuyển động, và có thể duy trì nét ở đối tượng ngay cả khi đối tượng tiếp cận máy ảnh ở tốc độ cao.