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Dual Pixel CMOS AF技术全解析

色影无忌
梁爽
梁爽
2014-06-13

  2013年7月佳能发布了新一代中级单反EOS 70D。作为EOS 60D的升级机型,EOS 70D搭载了新的图像传感器和影像处理器。对焦方面EOS70D与EOS 7D相同。机身背面搭载触摸旋转LCD且内置Wi-Fi功能,此外还支持多重曝光,HDR等功能。最重要的是这款相机支持Dual Pixel CMOS AF(全像素双核CMOS AF)新技术。

 

佳能EOS 70D

  单纯从规格来看佳能EOS 70D颇有些以下犯上的意思,多项性能与EOS 7D持平甚至超越。如果EOS 70D仅仅是一款趋近EOS 7D的机型,那么此次升级就显得很常规化了,事实上该机搭载的Dual Pixel CMOS AF技术是非常具有革命性的。


一.数码单反即时取景下对焦速度成难题

 

  那么什么是Dual Pixel CMOS AF?要了解Dual Pixel CMOS AF,我们首先要了解单反相机相位侦测自动对焦的原理 :

 

数码单反相机切面图

  数码单反相机在使用光学取景器拍摄时,光线从镜头进入相机,由于AF检测模块装在反光镜箱底部,AF单反机的反光镜有一块比较小的副反光镜。主反光镜的中央部分是半透明的,让光线通过这一部分而进入副反光镜,副反光镜再将光线反射至独立的AF检测模块上。

 

  再说AF检测模块,该模块含有线性传感器(CCD感光元件),当调焦准确时,经过分离镜片生成的两束光线投影在CCD阵列上的距离是一定的,从而CCD(记住这是一个阵列)上被光束照射所产生的电荷的那一对CCD元件的位置也是固定不变的。这对CCD元件之间的距离在照相机设计时已经制定好了,作为焦点检测的基准。

 

透镜分离相位检测原理图

 

  调焦准确时见图中(a),我们用AB来表示作为基准的一对CCD元件之间的距离。当调焦不准时,有两种可能性。一种是镜头焦点在被摄体之前,见图中(b)。此时受光的两只CCD元件之间的距离短于AB;另一种情况是镜头焦点在被摄体之后,见图中(c),此时受光的两只CCD元件之间的距离长于AB,根据受光的一对CCD元件之间的距离,就能鉴别出焦点是否准确。从而判断镜片移动量和方向实现自动对焦。这种方式首先硬件上需要一个独立的AF检测模块,其次需要通过反光镜反射给该模块光线进行工作。
然而在实时取景模式下,由于主成像CMOS图像传感器进行光电转换取景,反光镜需要抬起,这样对焦模块就得不到反射的光线,无法工作。大多数数码单反相机此时只能依靠反差检测自动对焦。

 

  反差检测自动对焦系统的原理是根据焦点处画面的对比度变化,寻找对比度最大时的镜头位置,也就是准确对焦的位置。对焦过程中随着对焦镜片开始移动,画面逐渐清晰,对比度开始上升,当画面最清晰,对比度最高时,其实已经处于合焦状态,但相机并不知道,所以会继续移动镜头,当发现对比度开始下降。进一步移动镜片,发现对比度进一步下降,相机知道已经错过焦点,镜片回退至对比度最高的位置,完成对焦。这个过程需要反复“确认”造成对焦速度下降。

 

  简单来说就是相位检测对焦快且坚决,而反差检测对焦慢且犹豫。那么现在问题来了如果是传统单反相机只有使用光学取景器取景才可以使用快速的相位检测对焦,如果想使用LCD显示屏取景拍摄或者录像就只能使用缓慢的反差检测对焦……

 

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