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PDAF(相位检测自动对焦)技术详解

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  • 光学成像百科
  • 发布于 2025-09-25
  • 3 次阅读
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一、PDAF 是什么?—— 快速响应的“双眼”对焦系统

PDAF,全称为 Phase Detection Auto-Focus,中文即 相位检测自动对焦。它是一种广泛应用于现代智能手机、数码相机和工业相机中的快速自动对焦技术。

您可以将其通俗地理解为 “仿生双眼测距”:

  • 人眼通过两只眼睛看到的景物细微差异来判断距离。

  • PDAF系统则通过传感器上特殊的对焦像素,像两只小眼睛一样,检测来自同一景物的光线相位差,从而精准、迅速地计算出镜头的移动方向和距离,实现快速合焦。

与传统的“反差式对焦”需要来回寻找对比度最高点相比,PDAF的优势在于能够 “一步到位” ,极大提升了对焦速度。

二、PDAF 是如何工作的?—— 核心原理揭秘

PDAF技术的实现,依赖于图像传感器上专门用于相位检测的像素点(称为掩像素或PDAF像素)。这些像素通常被嵌入在常规的成像像素之间。

其工作流程如下:

1. 光线分离:进入镜头的光线,通过特殊的微透镜,被分别引导至左右两个专用的遮光式PDAF像素上。这两个像素一个“向左看”,一个“向右看”,分别接收来自画面左侧和右侧的光线。

2. 检测相位差:当画面失焦时,左右两个PDAF像素检测到的光信号波形会存在一个位置差,即“相位差”。

  • 如果前景深(焦点在前),会出现特定的相位差。

  • 如果后景深(焦点在后),则会出现相反的相位差。

3. 计算与驱动:处理器根据相位差的大小和方向,直接计算出镜头需要移动的精确距离和方向。

4. 快速合焦:系统驱动对焦马达,将镜头一次性地移动到计算出的正确位置,完成对焦。

整个过程在毫秒级别内完成,实现了近乎“零犹豫”的快速对焦体验。

PDAF 原理图-1.jpg

三、PDAF 的主要优势与局限性

✅ 巨大优势

对焦速度极快:是其最核心的优势,特别适合拍摄运动物体。

追焦性能好:在视频录制或连续自动对焦模式下,能持续跟踪移动主体。

弱光下表现更稳定:相比反差对焦在暗光下容易“拉风箱”,PDAF指令更明确。

⚠️ 局限性

需要硬件支持:必须在传感器上制造特殊的PDAF像素,增加了设计和制造成本。

可能影响画质:早期的PDAF像素不参与成像,可能导致轻微的摩尔纹或解析力下降,但新一代技术(如2x2 OCL)已极大改善了此问题。

对精度要求高:系统校准要求高,否则会出现对焦不准的问题。

四、PDAF 与反差式对焦(CDAF)有什么区别?

这是理解PDAF价值的关键对比:

特性

PDAF(相位检测对焦)

反差式对焦(CDAF)

原理

通过检测相位差直接计算焦点位置

通过反复移动镜头,寻找图像对比度最高的点

速度

极快,一步到位

较慢,需要来回搜索,存在“拉风箱”现象

精度

高

非常高

应用

主流智能手机、高端相机、运动相机

早期的智能手机、低端摄像头、网络摄像头

比喻

北斗导航:直接告诉你去目的地需要前进100米。

盲人摸象:向前走一点,感觉不对;再向后走一点,找到最清晰的位置。

五、PDAF 技术的应用场景

  • 智能手机摄影:这是PDAF最普及的应用,是实现手机抓拍、人像模式虚化的重要基础。

  • 工业视觉与安防监控:用于对运动中的产品进行快速检测,或对移动目标(如车辆、行人)进行持续跟踪对焦。

  • 无人机与运动相机:在高速运动场景下,保证拍摄画面的清晰稳定。

  • 数码单反/微单相机:通常采用更精密的专用PDAF模块,是专业摄影的基石。

六、总结

PDAF(相位检测自动对焦) 是一项通过硬件层面创新来实现快速对焦的关键技术。它通过传感器上的专用像素检测相位差,直接指令镜头马达运动,克服了传统反差对焦的迟滞问题,已成为现代成像设备不可或缺的核心能力。

标签: #CDAF 1 #反差对焦 1 #图像传感器 1 #对焦技术 1 #自动对焦 1 #相位检测对焦 1 #PDAF 1
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