全像素双核CMOS AF：自动对焦技术的变革
2013-07-04 08:40:59   来源：佳能   评论：0   点击：

从2009年到2013年，眼看着竞争对手不断拿出新的传感器和技术，佳能却把一块1800万像素的CMOS（650D之后有小改款）用了4年。大家也开始习惯性地给佳能扣上了“牙膏厂”的帽子。其实今年初我们就已经知道，佳能今年会有新的传感器，但没有想到的是，这块传感器除了像素升级至外，还带来了“革新”的自动对焦技术——Dual Pixel CMOS AF。

所谓Dual Pixel CMOS AF，从字面翻译是“双像素CMOS AF”，佳能给的中文名称是“全像素双核CMOS AF”。从原理上来说，佳能的这个中文名称更准确一些。关于这个Dual Pixel CMOS AF的介绍，可以参考这篇文章。简单来说，这项技术就是在一个像素内放入2个光电二极管，对焦时相当于2个像素，实现传感器相位检测对焦；成像时合并为一个像素，输出成像信号。

Dual Pixel CMOS AF与现有对焦技术的区别

传统的传感器，一个像素就是一个光电二极管，而佳能是在一个像素里放进了2个二极管。所以虽然70D是2020万像素，但其实有4030万个二极管（从传统技术角度来看，70D可以看作是4030万像素）。在成像时，一个像素中的2个二极管会将各自的电荷合并起来，作为一个像素的信号输出。

这样做有什么好处呢？要回答这个问题，首先要了解现有的几种自动对焦方式和系统。最基本的对焦方式分为反差检测和相位检测两种，具体的技术说明可以看这里。简单来说，反差式对焦直接通过传感器完成，优点是对焦精度高，缺点是对焦速度慢；相位检测需要特殊的对焦传感器，优点是速度快，缺点是精度稍弱。从产品来说，传统市场上，普通的数码相机都采用反差式对焦，而单反相机都采用相位检测对焦。

这两年新出的无反相机，从结构上来说和便携相机属于一路（用传感器对焦），缺少单反的相位检测对焦系统，但无反相机自身的定位在性能上又要向单反看齐（更不必提还有一些厂商是抱着取代单反的野心而来的）。因此这两年很多厂商都在积极研究传感器相位检测这种新技术。佳能100D的Hybrid CMOS AF就是第一代成果。

所谓Hybrid CMOS AF，就是在传感器上嵌入一些用于相位检测对焦的像素。在对焦时先利用这些像素进行“粗对焦”，找到大概的焦点位置，再换用传统的反差对焦“精对焦”最终合焦。这种方法相比起传统的反差对焦系统显然更快，因此很快就普及了。很多品牌的无反相机，以及佳能650D等单反相机都采用这种方式。（单反相机改变传感器对焦方式主要是为了Live View和视频模式，取景器拍摄时不受影响）

这种方式最主要的问题，第一是传感器上能嵌入的对焦像素有限，因此对焦范围和性能都受到限制；第二是对焦像素占用了成像像素的位置，需要通过一些插值算法来弥补，必然影响相机的成像质量。

佳能这次公布的Dual Pixel CMOS AF，最大的特点就是所有像素既能对焦，又能成像，正好解决这两个问题。全像素都可以对焦，将对焦范围扩大到取景画面的80%（宽）×80%（高）区域；全像素成像，避免了缺少成像像素导致的画质下降问题。可谓是一举两得。

上图很好地说明了Dual Pixel CMOA AF的优势所在。左边，与传统的单反相机独立对焦系统相比，Dual Pixel AF对焦范围更大，几乎遍布整个取景范围；右边，与传统的反差对焦或Hybrid CMOS AF相比，Dual Pixel CMOS AF对焦速度更快。所以佳能说这是“革新AF”，一点也不夸张。我们可以把它看作是Hybrid CMOS AF之后的第二代传感器相位检测对焦系统。

Dual Pixel CMOS AF的意义

优点都是理论上的，那么实际效果如何呢？在之前的消息称，说这种对焦系统能比以前的对焦快5倍（Live View和视频），这个以前我们应该理解为传统的反差式对焦。而佳能官方公布的数据，是比Hybrid CMOS AF快30%，能接近取景器拍摄的对焦速度。除了速度更快之外，新的对焦系统还能在视频拍摄中获得更优秀的追焦性能。从佳能官方公布的视频样片来看，这应该不是吹牛。

佳能号称“这项技术将改变对实时显示拍摄的传统认知”。我们现在还不知道这个“与使用取景器拍摄接近的对焦速度”到底有多接近，如果真的能与单反的对焦速度相媲美，再加上触摸屏提供的“点触对焦”体验，70D恐怕真的能改变用户的对焦习惯。毕竟，点触对焦比手动选择对焦点对焦方便快速得多，用屏幕取景也比取景器取景更加灵活。相信会有越来越多的用户习惯这种操作方式。

另一方面，我们不能忽视的是这一技术给无反相机带来的影响。如果传感器相位检测对焦已经能达到单反的水平，那么“单反”这种结构还有多少存在的必要呢？

当然，这个假设是在“传感器相位检测对焦达到单反水平”的前提下的。目前能不能做到这一点恐怕还有疑问。Dual Pixel CMOS AF显然也不是十全十美，在强调速度提高的同时，佳能几乎一句都没有提到精度。另外，合并的像素对画质究竟会不会有影响？这些，就要等拿到真机评测之后才能为大家找到答案了。