首先先來簡單講一下定義。

相位對焦（Phase Detection Auto Focus，縮寫* PDAF*）是一種基于光學(xué)相位差檢測的自動對焦技術(shù)，其核心原理是通過分析光信號的相位差異快速定位焦點位置。

z 相位對焦概述

相位對焦的工作原理實際上和人的雙眼有點像。

人在通過雙眼觀看事物的時候，會通過兩只眼睛同時觀察，通過兩只眼睛看到的像差來判斷事物的遠近。

相位對焦的工作原理也有點類似。

在相位對焦時，主要的工作步驟可以分為分光——計算相位差——移動鏡片對焦。

接下來，我們就來詳細講解一下。

a 光路分離和傳感器接收

在光線通過鏡頭射入相機時，會經(jīng)過鏡頭內(nèi)的特殊透鏡，這種透鏡會將入射光分為兩部分。

實際設(shè)計中，可能會通過分光鏡、感光元件上的遮蔽像素點或?qū)Ｓ孟辔粰z測傳感器實現(xiàn)。

雖然這些光線來自相同場景，但是會由于傳輸路徑不同，產(chǎn)生細微的相位差（從成像效果上看，相位差體現(xiàn)為成像時不完全重疊），這兩束光線分別投射到傳感器不同區(qū)域，形成兩個獨立成像點。

（合焦狀態(tài)下無相位差，如下：）

b 相位差計算和移動鏡頭

在上一步中，我們已經(jīng)通過分光，得到了兩束不同的光線。這兩束光線分別投射到傳感器不同區(qū)域，形成兩個獨立成像點。當未合焦時，兩束光線的成像位置會存在偏移（相位差）：

得到相位差后，系統(tǒng)通過計算，直接確定鏡片需要移動的方向和距離。對焦馬達根據(jù)計算結(jié)果，一次性驅(qū)動鏡片至目標位置，避免反復(fù)調(diào)整。

事實上，如果需要更精確的對焦，這里還會使用CDAF進行微調(diào)。

我們把動圖放出來，可以看看對焦的過程。

02 相位對焦的特點和局限性

a 優(yōu)點

先說說相位對焦的優(yōu)點。

對焦速度極快。正如上文所述，相位對焦僅需單次計算即可完成對焦，適合拍攝動態(tài)場景（如運動、野生動物等需要快速合焦的場景），在光線充足時對焦速度可達毫秒級。

處理器負擔(dān)小。相位對焦僅需單次計算，（相對CDAF）無需逐幀分析對比度，減少算法計算量，提升系統(tǒng)的性能、降低相機功耗。

連續(xù)追焦能力強。在視頻拍攝或連拍模式下，相位對焦可實時追蹤移動物體，保持焦點穩(wěn)定。

b 局限性

當然，相位對焦也有自己的局限性。

弱光環(huán)境表現(xiàn)差。如上文所述，相位對焦時需要將光線一分為二成像后計算相位差，因此這種對焦方法依賴足夠的光線強度，在暗光或低對比度場景下可能出現(xiàn)對焦失敗或延遲。

硬件復(fù)雜度高。相位對焦需專用傳感器或遮蔽像素設(shè)計，增加制造成本和傳感器面積占用。這也體現(xiàn)在產(chǎn)品的價格上。

c 應(yīng)用場景

由于相位對焦在強光下對焦速度快、連續(xù)追焦能力好，一般用于體育賽事、野生動物拍攝等需要快速捕捉瞬間動作的高速攝影中。

同時，由于相位對焦的連續(xù)追焦能力好，也常用于在動態(tài)視頻中實現(xiàn)平滑追焦，避免出現(xiàn)畫面模糊。

03 相位對焦VS反差對焦

接下來，我們對比一下相位對焦和之前提到的反差對焦兩種對焦方式。

04 技術(shù)發(fā)展方向

雖然同樣都是相位對焦，隨著科技的發(fā)展，也逐漸有了更多的發(fā)展。

不過核心目標，都是通過增加對焦時使用的像素數(shù)量。

例如常用在部分手機、相機上的全像素雙核對焦（DPDAF）技術(shù)，就是通過將每個像素拆分為兩個獨立感光單元的方法，來將對焦范圍覆蓋全畫幅傳感器，顯著提升對焦精度和速度。

除此之外，通過和其他對焦系統(tǒng)進行混合對焦、通過機器學(xué)習(xí)算法預(yù)測物體運動軌跡提高對焦成功率，都是未來的技術(shù)改進點。

05 總結(jié)

簡單總結(jié)一下。

相位對焦靠計算，一步到位對好焦。

光線入射一分二，分別成像看差距。

兩像重合為合焦，如有差距為相差。

通過相差算距離，根據(jù)距離鏡片移。

光線強時對焦快，連續(xù)對焦效果好。

弱光環(huán)境效果差，特殊構(gòu)造成本大。

對焦技術(shù)有千秋，合作使用才最優(yōu)。