全像素对焦和双核对焦 智能手机上的全像素双核对焦是什么

在我们浏览智能手机相机参数的时候，尤其是旗舰手机，经常会看到一个叫做Dual Pixel AF的功能，翻译过来就是双像素自动对焦，我们一般也称其为全像素双核对焦。那么，在智能手机上相机功能变得越来越重要的时候，全像素双核对焦能发挥什么作用，它的原理是什么？

顾名思义，全像素双核对焦是为了提高智能手机的相机自动对焦能力，它能够为运动拍摄提供更快的对焦速度，在弱光环境下也有卓越的对焦能力。在介绍它之前，我们首先应该从PDAF（PhaseDetectionAutoFocus），也就是相位对焦说起。相对来说，我们对PDAF并不陌生，因为它在智能手机上已存在多年，而在一定程度上，全像素双核对焦是PDAF功能的延伸。

虽然我们经常在智能手机中看到PDAF功能，但对于PDAF的原理我们或许还知之甚少。它是一种自动对焦方式，在它出现之前，我们智能手机上大多采用的是反差对焦，也就是根据焦点处画面对比度的变化，寻找对比度最大时的镜头位置从而完成自动对焦。而PDAF的原理是在感光元件上预留一些遮蔽像素点，专门用来进行相位检测，通过像素之间的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。相比反差对焦，PDAF不需要镜头反复移动，对焦行程短了很多，对焦过程干脆不拖延。而另一方面，由于需要利用CMOS上的遮蔽像素点进行相位检测，故而PDAF对光线强度的要求比较高。

并且，PDAF的相位检测像素通常只占图像传感器所有像素的5%左右，这也是为什么在弱光下PDAF并不能很好的发挥作用。作为PDAF的延伸，全像素双核对焦让传感器上的每一个像素都被用于相位对焦，大大提高了精度和速度。它“将每个微透镜下的光电二极管都一分为二，这样，一次同时可捕捉两个视差图像。全像素双核CMOS AF会利用来自这两个图像的信号来完成相差检测自动对焦。而且重要的是，汇集两个光电二极管的图像信号便可作为一个像素进行输出。由于1个像素就能兼备自动对焦和图像捕捉功能，所以这种结构可以应用到所有像素中。既保持了画质又可增加用于自动对焦的像素数，画质基本没有受到影响。”

所以，与普通的PDAF相比，全像素双核技术的对焦速度更快，对移动的物体保持对焦的能力更强，这对于不足后完美的运动镜头尤其有用。并且全像素双核对焦改善了PDAF上弱光表现差的问题，即使在相当黑暗的环境中也能快速自动对焦。

值得一提的是，全像素双核对焦技术最早由佳能公司在EOS 70D上推出，后来由三星首先应用在三星Galaxy S7/S7 Edge上。但是它也有一个缺点，那就是实现这些微小的相位检测光电二极管和微型镜头并不容易，也不便宜，所以在非常高分辨率的传感器中一般不会出现。比如Galaxy S20 Ultra上的1.08亿像素传感器就没有使用全像素双核对焦技术，而分辨率较低的Galaxy S20则使用了，也因此，Galaxy S20 Ultra的自动对焦效果要差一些。

所以，对于那些喜欢拍摄的人来说，拥有全像素双核对焦的拍照设备，不管是智能手机还是数码、单反相机，都有助于捕捉到最清晰的照片。