Почему PDAF на сенсоре значительно медленнее, чем традиционный PDAF?

Теоретически технология похожа, но реализация не совсем такая же.

Не зная точно, какая модель или даже какой производитель сделал вашу камеру, трудно быть точным. Существует большая разница в производительности между разными моделями и объективами.

Все всегда начинается со света, так что давайте начнем с него. Количество света, используемого каждым пикселем массива PDAF на датчике, намного меньше, чем количество света, используемого каждым пикселем выделенного массива PDAF.

• Выделенные пиксели датчика PDAF в несколько раз больше по размеру и, следовательно, более чувствительны, чем пиксели в датчике изображения. Свет, падающий на них, собирается с еще большей площади за счет использования сплиттера и микролинз между отражающим зеркалом и фокусирующей матрицей.
• Пиксели в большинстве камер с PDAF на датчике имеют фильтр Байера или другой вид цветного фильтра над световыми лунками. Это означает, что значительная часть света, падающего на пиксель, не попадает в световую лунку. Традиционные датчики PDAF являются монохроматическими, поэтому нет необходимости в каких-либо цветных фильтрах.
• Получение данных с датчика — еще один потенциальный лежачий полицейский. Поскольку данные от специального датчика PDAF собираются из линий шириной всего в один пиксель, данные могут быть считаны быстрее, чем данные, поступающие от полного датчика, который также используется для измерения и, возможно, также для вычисления баланса белого.
• Большинство камер с PDAF используют гибридную форму, включающую элементы как PDAF, так и CDAF. Любая система CDAF требует больше этапов, чем система PDAF, поскольку это система «перемещай и измеряй», которая повторяет процесс до тех пор, пока не найдет расстояние, дающее наибольший контраст. Система PDAF может измерить один раз, определить, насколько далеко и в каком направлении объектив не в фокусе, а затем переместить объектив. Система CDAF должна выполнить как минимум два измерения, чтобы определить, в каком направлении перемещать линзу, чтобы получить больше контраста, а затем должна производить выборку до тех пор, пока линза не переместится за пределы фокуса и контрастность не начнет падать.
• Наполовину посеребренная часть основного зеркала, через которую должен проходить весь свет, падающий на специальную матрицу датчиков PDAF, действительно уменьшает свет на 50%, но даже с этой потерей специальный датчик по-прежнему получает гораздо больше света на пиксель при той же величине. света, попадающего в эквивалентную линзу.

Сказав все это, я очень подозреваю, что еще одна важная причина различий заключается в конструкции объективов, прикрепленных к соответствующим камерам.В традиционных цифровых зеркальных фотокамерах скорость PDAF может сильно различаться на одном и том же корпусе в зависимости от используемого объектива. Моторы фокусировки на объективах, разработанных для типичных камер с фазовым автофокусом на датчике, более сопоставимы с объективами DSLR потребительского уровня и даже с фиксированными объективами на мостовых камерах, чем с объективами DSLR более высокого класса. Общая конструкция, вес перемещаемых элементов, размер и тип двигателя, используемого для перемещения объектива, а также микропрограмма, управляющая всем этим, влияют на общую скорость и точность системы механической фокусировки объектива. Если камера PDAF на датчике даже поддерживает сменные объективы, могут быть более быстрые объективы (с диафрагмой и приводом фокусировки), доступные за дополнительную плату. Помните, что диафрагма рассчитывается по фактическому, а не эффективному фокусному расстоянию. Некоторые из рассматриваемых камер, например Fuji X100S, имеют датчики размера APS-C. В этом случае размер апертуры сравним с объективами, используемыми в цифровых зеркальных фотокамерах с матрицей APS-C. Но другие камеры, такие как серия Nikon 1, имеют 1-дюймовые сенсоры с вдвое меньшими линейными размерами и менее 1/3 площади поверхности сенсора APS-C, не говоря уже о том, что они затмеваются полнокадровыми сенсорами 36x24 мм, которые в 7,5 раз больше. .При сравнении объективов для этих камер абсолютный размер диафрагмы меньше для данного диафрагменного числа и угла зрения, потому что меньше фокусное расстояние для того же угла зрения.Масса оптики в таких объективах меньше чем у более типичных объективов DSLR с более быстрой фокусировкой, но место, доступное для двигателя, который приводит в движение эту оптику, также намного меньше. сенсоры с вдвое меньшими линейными размерами и менее 1/3 площади поверхности сенсора APS-C, не говоря уже о том, что они затмеваются полнокадровыми сенсорами размером 36x24 мм, которые в 7,5 раз больше. При сравнении объективов для этих камер абсолютный размер диафрагмы меньше для данного числа f и угла зрения, потому что фокусное расстояние для того же самого угла зрения меньше. Масса оптики в таких объективах меньше, чем у более типичных объективов для цифровых зеркальных камер с более быстрой фокусировкой, но и места, доступного для двигателя, который приводит в движение эту оптику, также намного меньше. сенсоры с вдвое меньшими линейными размерами и менее 1/3 площади поверхности сенсора APS-C, не говоря уже о том, что они затмеваются полнокадровыми сенсорами размером 36x24 мм, которые в 7,5 раз больше. При сравнении объективов для этих камер абсолютный размер диафрагмы меньше для данного числа f и угла зрения, потому что фокусное расстояние для того же самого угла зрения меньше. Масса оптики в таких объективах меньше, чем у более типичных объективов для цифровых зеркальных камер с более быстрой фокусировкой, но и места, доступного для двигателя, который приводит в движение эту оптику, также намного меньше. абсолютный размер диафрагмы меньше для данного числа f и угла зрения, потому что фокусное расстояние для того же самого угла зрения короче. Масса оптики в таких объективах меньше, чем у более типичных объективов для цифровых зеркальных камер с более быстрой фокусировкой, но и места, доступного для двигателя, который приводит в движение эту оптику, также намного меньше. абсолютный размер диафрагмы меньше для данного числа f и угла зрения, потому что фокусное расстояние для того же самого угла зрения короче. Масса оптики в таких объективах меньше, чем у более типичных объективов для цифровых зеркальных камер с более быстрой фокусировкой, но и места, доступного для двигателя, который приводит в движение эту оптику, также намного меньше.

Спасибо jrista за информацию в его комментариях относительно этого ответа. Большая часть правильной информации об этом сильно переработанном ответе принадлежит ему. Все ошибки мои. Б-)

Традиционная система автофокусировки с определением фазы работает в основном в конфигурации с разомкнутым контуром : измерение, отправка фокусного расстояния на объектив. Автофокусировка с определением контраста является замкнутым циклом , она должна измерять контрастность, перемещать объектив, измерять контрастность, перемещать объектив и т. д., что явно намного медленнее.

Причина, по которой обнаружение фазы на датчике не так быстро, как у специального блока обнаружения фазы, заключается просто в том, что он недостаточно точен для использования в режиме разомкнутого контура, поэтому камере необходимо выполнить несколько измерений для точной настройки фокуса.

Причина разницы в точности заключается в том, что специальная система фазового обнаружения имеет ряд линз для направления входящего света на два массива пикселей, которые находятся далеко друг от друга, чтобы измерить разницу в фазе и, следовательно, угол падения, который говорит вам, как далеко от плоскости фокусировки.

Обнаружение фазы на датчике использует ряд специальных пикселей, которые имеют непрозрачную маску на половине. Измеряя разницу в показаниях света от пикселей, у которых затемнена левая сторона, по сравнению с теми, у которых затемнена правая сторона, вы получаете меру угла падения, но это не очень точно, поскольку высота микролинзы над пикселем небольшой, что приводит к гораздо более короткой базовой линии. Базовая линия является ключом к точности, представьте, что вы закрываете один глаз и пытаетесь определить расстояние до чего-либо, двигая головой, если вы можете двигать головой только на крошечную величину, это очень сложно.