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PDAF è il sistema di messa a fuoco automatica più popolare nelle fotocamere dei telefoni cellulari. Tuttavia, gli smartphone possono anche utilizzare altri sistemi e tecnologie, come l’autofocus laser (LAF) e le fotocamere Dual Pixel, per ottenere una maggiore velocità di messa a fuoco e precisione nelle scene.
Sistema di messa a fuoco in funzione su iPhone 13 Pro Max (Immagine: Paulo Higa/)
La messa a fuoco automatica aiuta a garantire che le foto della fotocamera del telefono siano più nitide e chiare. Può tracciare oggetti in movimento, lavorare in situazioni di scarsa illuminazione e utilizzare diverse tecniche di riconoscimento della scena per regolare la messa a fuoco più velocemente di un obiettivo con messa a fuoco manuale.
Cos’è la messa a fuoco automatica con rilevamento di fase (PDAF)?
O messa a fuoco automatica a rilevamento di fase (PDAF) utilizza i fotodiodi sparsi intorno al sensore di immagine per rilevare se un oggetto è « in fase », cioè a fuoco.
I fotodiodi sono semiconduttori che convertono la luce in corrente elettrica. Su un sensore della fotocamera, sono disposti a coppie che ricevono luce da angolazioni leggermente diverse, in modo simile a quanto accade agli occhi sinistro e destro degli esseri umani.
Un sensore con PDAF misura gli angoli dei raggi luminosi che colpiscono la coppia di fotodiodi per calcolare la distanza tra la fotocamera e l’oggetto fotografato. Quando i raggi di luce di un oggetto sono perfettamente allineati sulla coppia di fotodiodi, quell’oggetto è a fuoco.
Operazione di messa a fuoco automatica a rilevamento di fase (Immagine: Vitor Pádua/)
Quali sono i vantaggi del PDAF?
- PDAF è più veloce di CDAF: PDAF rileva immediatamente l’allineamento dei raggi di luce per determinare la messa a fuoco di un oggetto, mentre CDAF deve cercare regioni di contrasto in varie opzioni di messa a fuoco, il che lo rallenta;
- Più efficiente in condizioni di scarsa luminosità: Poiché PDAF funziona rilevando la fase della luce, può funzionare meglio di CDAF in situazioni di scarsa illuminazione, quando il contrasto dell’immagine tende ad essere molto basso.
Quali sono i limiti del PDAF?
- Area di precisione più piccola: PDAF, in particolare su fotocamere DSLR e telefoni cellulari più semplici, utilizza solo un sottoinsieme di pixel per rilevare la messa a fuoco, che può limitare la precisione nelle aree senza copertura del punto focale, come gli angoli dell’immagine;
- Possibile perdita di definizione dell’immagine: quando un gruppo di pixel viene sostituito da rilevatori di fase, le informazioni sul colore di questi pixel vengono perse, il che può degradare la qualità dell’immagine anche con tecniche di interpolazione.
Che cos’è l’autofocus Dual Pixel?
Doppio pixel è un miglioramento rispetto a PDAF che utilizza tutti i pixel sul sensore di immagine per il rilevamento di fase. In questa tecnologia, ogni pixel ha due fotodiodi divisi verticalmente (uno a sinistra e uno a destra), che migliorano la precisione e la copertura dell’autofocus.
Sistema di messa a fuoco tradizionale PDAF vs Dual Pixel (Immagine: Vitor Pádua/)
Qual è la differenza tra Dual Pixel e Dual Pixel Pro?
O Doppio Pixel Pro ha pixel verdi con fotodiodi divisi in diagonale invece della divisione verticale del Dual Pixel. Con questo, il rilevamento di fase viene eseguito non solo sui lati sinistro e destro, ma anche in alto e in basso. La tecnologia è stata lanciata sul sensore Samsung Isocell GN2 e, secondo il produttore, è più veloce e precisa.
O Messa a fuoco automatica con rilevamento del contrasto (CDAF) misura la differenza tra i punti più chiari e più scuri dell’immagine per identificare se l’immagine è a fuoco. Cioè, la tecnologia si basa sul principio che maggiore è il contrasto, migliore è la nitidezza dell’immagine.
A differenza del PDAF, che misura istantaneamente la distanza da un oggetto utilizzando il rilevamento di fase, il CDAF funziona testando diversi punti di messa a fuoco dell’obiettivo della fotocamera e quindi selezionando la posizione che ha prodotto il contrasto maggiore.
Operazione di messa a fuoco automatica tramite rilevamento del contrasto (Immagine: Vitor Pádua/)
Qual è il vantaggio del sistema CDAF?
- Più economico da produrre: il CDAF è un sistema di messa a fuoco automatica che necessita di meno componenti per funzionare, poiché non richiede fotodiodi o laser per misurare le distanze, il che ne riduce il costo;
Quali sono i limiti del sistema CDAF?
- Rallentamento della messa a fuoco: poiché CDAF deve trovare l’immagine con il contrasto più elevato tra i diversi punti di messa a fuoco, tende a fornire una velocità di messa a fuoco inferiore rispetto ad altri sistemi;
- Difficoltà a seguire gli oggetti in movimento: a causa del tempo necessario per trovare il punto di messa a fuoco ideale, CDAF avrà più difficoltà a mettere a fuoco quando nella scena sono presenti oggetti in rapido movimento;
- Non funziona bene con poca luce: CDAF può essere più lento o non mettere a fuoco quando l’illuminazione è scarsa, poiché il contrasto ne risente in queste condizioni.
Che cos’è la messa a fuoco automatica laser (LAF)?
O messa a fuoco automatica laser (LAF) O Messa a fuoco automatica con rilevamento laser (LDAF) utilizza un piccolo sensore ToF (Time-of-Flight) e un raggio laser, solitamente infrarosso e invisibile ad occhio nudo, per calcolare la distanza da un oggetto.
In questo sistema, un raggio di luce viene emesso su un oggetto e riflesso al sensore ToF. Poiché la velocità della luce è nota, è possibile calcolare la distanza dell’oggetto attraverso il tempo impiegato dalla luce per tornare al sensore. Infine, l’obiettivo si adatta alla distanza rilevata, mettendo a fuoco il soggetto.
Quali sono i vantaggi della messa a fuoco laser?
- Maggiore velocità di messa a fuoco: LAF è in grado di rilevare la distanza e regolare la messa a fuoco quasi istantaneamente, poiché la velocità della luce è estremamente elevata;
- Funziona anche in condizioni di scarsa illuminazione: il LAF emette un laser proprio per mettere a fuoco, quindi non dipende dall’illuminazione ambientale e può essere efficace anche in condizioni di scarsa luminosità;
Quali sono i limiti della messa a fuoco laser?
- limite di distanza: poiché la potenza del laser e del sensore è limitata, il LAF è efficace solo per gli oggetti più vicini alla telecamera, generalmente non più di 5 metri di distanza;
- Costo di produzione più elevato: LAF richiede non solo un laser aggiuntivo nel telefono cellulare, ma anche un sensore del tempo di volo, che può rendere la produzione più costosa;
- Potrebbe non essere efficace con determinati oggetti: Se un oggetto è troppo riflettente o assorbe troppa luce laser, LAF non sarà in grado di calcolare la distanza corretta.
Che cos’è l’autofocus ibrido (HAF)?
O messa a fuoco automatica ibrida (HAF) è una combinazione di diverse tecnologie di messa a fuoco automatica nella stessa fotocamera, come PDAF, CDAF e LAF. Funziona passando da diversi metodi di messa a fuoco per ridurre al minimo i punti deboli di ciascuno a seconda delle condizioni ambientali.
Google Pixel 7, un telefono cellulare con autofocus ibrido PDAF e LDAF (Immagine: Disclosure / Google)
I telefoni più costosi hanno spesso più di un sistema di messa a fuoco, che si combinano per migliorare le prestazioni della fotocamera. Su Google Pixel 7, ad esempio, il processore di immagini utilizza PDAF per concentrarsi sulle scene in movimento e passa automaticamente a LAF quando rileva oggetti vicini.
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