PDAF, laser e mais: como funciona o foco automático na câmera do celular?

PDAF é o sistema de foco automático mais popular em câmeras de celulares. No entanto, smartphones também podem usar outros sistemas e tecnologias, como o autofoco a laser (LAF) e câmeras Dual Pixel, para obter maior velocidade de foco e precisão em cenas.

O foco automático ajuda a garantir que as fotos da câmera do celular fiquem mais nítidas e claras. Ele pode rastrear objetos em movimento, funcionar em situações de pouca luz e usar diferentes técnicas de reconhecimento de cena para ajustar o foco mais rapidamente que em uma lente com foco manual.

O que é foco automático por detecção de fase (PDAF)?

O foco automático por detecção de fase (PDAF) usa os fotodiodos espalhados no sensor de imagem para detectar se um objeto está “em fase”, ou seja, focado.

Um sensor com PDAF mede os ângulos dos raios de luz que atingem o par de fotodiodos para calcular a distância entre a câmera e o objeto fotografado. Quando os raios de luz de um objeto estiverem perfeitamente alinhados no par de fotodiodos, esse objeto está focado.

Quais são as vantagens do PDAF?

• PDAF é mais rápido do que CDAF: o PDAF detecta imediatamente o alinhamento dos raios de luz para determinar o foco de um objeto, enquanto o CDAF precisa procurar as regiões de contraste em diversas opções de foco, o que o torna mais lento;
• Mais eficiente em baixa luminosidade: como o PDAF atua por meio da detecção de fase da luz, ele pode funcionar melhor que o CDAF em situações de pouca iluminação, quando o contraste da imagem tende a ser muito baixo.

Quais são as limitações do PDAF?

• Menor área de precisão: o PDAF, especialmente em câmeras DSLR e celulares mais básicos, usa apenas um subconjunto de pixels para detectar o foco, o que pode limitar a precisão em áreas sem cobertura dos pontos focais, como os cantos da imagem;
• Possível perda de definição da imagem: quando um grupo de pixels é substituído por detectores de fase, a informação de cor desses pixels é perdida, o que pode prejudicar a qualidade da imagem mesmo com técnicas de interpolação.

O que é o autofoco Dual Pixel?

Dual Pixel é uma melhoria do PDAF que usa todos os pixels do sensor de imagem para detecção de fase. Nessa tecnologia, cada pixel possui dois fotodiodos divididos na vertical (um esquerdo e um direito), o que melhora a precisão e a cobertura do foco automático.

Qual é a diferença entre Dual Pixel e Dual Pixel Pro?

O Dual Pixel Pro tem pixels verdes com fotodiodos divididos na diagonal em vez da divisão vertical do Dual Pixel. Com isso, a detecção de fase é feita não apenas nos lados esquerdo e direito, mas também superior e inferior. A tecnologia foi lançada no sensor Samsung Isocell GN2 e, segundo a fabricante, é mais rápida e precisa.

O que é o foco automático com detecção de contraste (CDAF)?

O foco automático por detecção de contraste (CDAF) mede a diferença entre os pontos mais claros e mais escuros da imagem para identificar se ela está focada. Ou seja, a tecnologia se baseia no princípio de que, quanto maior o contraste, melhor a nitidez da imagem.

Diferente do PDAF, que mede instantaneamente a distância de um objeto por meio de detecção de fase, o CDAF funciona ao testar os diferentes pontos de foco da lente de câmera e depois seleciona a posição que resultou no maior contraste.

Qual é a vantagem do sistema CDAF?

• Mais barato de produzir: o CDAF é um sistema de foco automático que precisa de menos componentes para funcionar, já que não exige fotodiodos ou lasers para medir distâncias, o que diminui seu custo;

Quais são as limitações do sistema CDAF?

• Lentidão no foco: como o CDAF precisa encontrar a imagem de maior contraste entre diferentes pontos de foco, ele tende a entregar menor velocidade de foco do que outros sistemas;
• Dificuldade para rastrear objetos em movimento: devido ao tempo necessário para encontrar o ponto de foco ideal, o CDAF terá maior dificuldade de foco quando houver objetos em movimento rápido na cena;
• Não funciona bem com pouca iluminação: o CDAF pode ser mais lento ou não focar quando a iluminação estiver ruim, já que o contraste é prejudicado nessas condições.

O que é o foco automático a laser (LAF)?

O foco automático a laser (LAF) ou foco automático com detecção por laser (LDAF) usa um pequeno sensor ToF (Time-of-Flight) e um feixe de laser, geralmente infravermelho e invisível ao olho nu, para calcular a distância de um objeto.

Nesse sistema, um feixe de luz é emitido em um objeto e refletido de volta para o sensor ToF. Como a velocidade da luz é conhecida, é possível calcular a distância do objeto por meio do tempo que a luz demorou para retornar ao sensor. Por fim, a lente se ajusta para a distância detectada, colocando o objeto em foco.

Quais são as vantagens do foco a laser?

• Maior velocidade de foco: o LAF pode detectar a distância e ajustar o foco de forma quase instantânea, já que a velocidade da luz é extremamente alta;
• Funciona mesmo com pouca luz: o LAF emite um laser próprio para focar, portanto, não depende da iluminação do ambiente e pode ser efetivo mesmo com pouca luz;

Quais são as limitações do foco a laser?

• Limite de distância: como a potência do laser e do sensor é limitada, o LAF é efetivo apenas para objetos que estiverem mais próximos da câmera, geralmente não mais que 5 metros de distância;
• Maior custo de fabricação: o LAF exige não apenas um laser adicional no celular, mas também um sensor de tempo de voo, o que pode encarecer a produção;
• Pode não ser efetivo com determinados objetos: se um objeto for muito refletivo ou absorver muito a luz do laser, o LAF não conseguirá calcular a distância correta.

O que é o autofoco híbrido (HAF)?

O autofoco híbrido (HAF) é uma junção de várias tecnologias de foco automático em uma mesma câmera, como PDAF, CDAF e LAF. Ele funciona alternando entre diversos métodos de focagem para minimizar as fraquezas de cada um, dependendo das condições do ambiente.

Celulares mais caros geralmente têm mais de um sistema de foco, que são combinados para melhorar o desempenho da câmera. No Google Pixel 7, por exemplo, o processador de imagem usa o PDAF para focar cenas em movimento e alterna automaticamente para o LAF quando detecta objetos próximos.