autofocus- acesta este un mecanism (dispozitiv) care face posibilă focalizarea cât mai precisă cu o singură apăsare a butonului declanșator sistem optic obiectiv pe subiect. Aproape toate camerele moderne au o funcție de autofocus. Punctul în care converg razele reflectate de obiectul fotografiat se numește focar. Focalizarea automată este concepută pentru a regla claritatea opticii lentilei pe un anumit obiect, grup de obiecte sau orice punct individual. Comoditatea sistemului de autofocus vă permite să fotografiați rapid și fără pierderi de calitate, iar acest lucru este foarte important atunci când un fotograf trebuie să surprindă momentul.
Sisteme active de autofocus
În 1986 compania polaroid sistem de autofocus activ de pionier în camerele lor de luat vederi. Principiul de funcționare sistem cu ultrasunete a constat în următoarele: un generator puternic a trimis un anumit număr de impulsuri în direcția subiectului, sistemul de referință a timpului a funcționat instantaneu, iar când senzorul a captat ecoul, mecanismul, pe baza datelor primite, a calculat distanța și a instruit. acționarea pentru a muta lentilele într-o anumită poziție. Aceasta metoda numită în mod obișnuit activă, are o viteză mare de focalizare și este complet independentă de caracteristicile obiectivului. Dar, cu toate avantajele, această metodă are un dezavantaj semnificativ. Camerele cu sistem ultrasonic nu pot focaliza printr-o barieră transparentă.
De exemplu, dacă trebuie să fotografiați un obiect prin sticlă, atunci camera nu va putea face acest lucru.
Continuarea dezvoltării sistemului de autofocus activ a fost sistemul de estimare a distanței în infraroșu. Acest sistem se bazează pe trei metode: triangulare, estimarea cantității de radiație reflectată și estimarea timpului.
Sunetul în aer are o viteză de aproximativ 300 m/s, iar viteza luminii este de 300.000 m/s. Radiația infraroșie este direct legată de spectrul luminii, astfel încât eficiența radiației infraroșii este mult mai mare decât sistemul cu ultrasunete.
Principalul obstacol sistem infrarosu estimările de distanță sunt obiecte încălzite la soare, flăcări, aparate de încălzire de uz casnic - tot ceea ce are Radiatii infrarosii. De asemenea, afectează distanța până la subiect cu un coeficient mare de absorbție a luminii. Există o definiție în fizică corp complet negru - P suprafețe cu reflexie a luminii zero. suprafete Nu există un corp absolut negru în natură, dar există obiecte cu proprietăți slabe de suprafață reflectorizante. Se pare că atunci când sistemul de estimare a distanței în infraroșu întâlnește material cu o proprietate de reflectare foarte slabă, acesta eșuează.
În acest caz, trebuie să focalizați manual. Dar acest sistem are avantaje, iar sistemul cu infraroșu este capabil să focalizeze atât în condiții de iluminare slabă, cât și în întuneric. Anterior, acest sistem a fost utilizat în mod activ de producătorii de camere video, dar mai târziu au ajuns laTTL- metoda.
Sisteme pasive de autofocus
Principiul de funcționare autofocus cu detecție de fază constă în utilizarea unor senzori speciali, care primesc fragmente din fluxul luminos transmis din diferite puncte ale imaginii folosind lentile și oglinzi. În interiorul senzorului, lumina este împărțită în două părți, apoi fiecare parte lovește propriul senzor de lumină. Focalizarea și focalizarea precisă se obțin doar dacă cele două fluxuri de lumină se află la o anumită distanță unul de celălalt, dată de designul senzorului. Senzorul numără distanța dintre fluxurile de lumină și calculează automat cât de mult aveți nevoie pentru a muta lentila lentilei pentru a realiza o focalizare precisă. Focalizarea automată cu detecție de fază este bună atunci când trebuie să fotografiați un subiect în mișcare, este rapidă și precisă. Un număr mare de senzori face posibilă evaluarea mișcării unui obiect, adică vă permite să activați modul de fotografiere de urmărire. Acesta este motivul pentru care focalizarea automată pe fază este utilizată pe scară largă astăzi în camerele SLR, film și digitale.
Mai jos este o reprezentare vizuală a muncii de autofocus, prin mișcarea glisorului controlezi focalizarea, animația este preluată de aici.
Figura 1
Dupa nume " metoda contrastului» puteți înțelege că camera recunoaște dacă imaginea este focalizată prin dispunerea lentilelor, ceea ce produce contrastul maxim al imaginii. Principiul de funcționare al focalizării automate cu contrast este următorul: obturatorul se ridică și camera dobândește o imagine. Din această imagine, camera nu poate determina unde să mute lentilele pentru a obține o imagine mai clară și, prin urmare, o focalizare mai precisă. Prin urmare, camera începe să miște obiectivele într-o anumită direcție, de exemplu, înainte. Apoi citește din nou datele și verifică valoarea de contrast (claritate) a imaginii cu ceea ce era înainte. Scăderea contrastului înseamnă că lentilele s-au deplasat în direcția greșită. Acum, camera mișcă lentilele în direcția opusă, doar chiar mai departe decât erau la început. Distanța de schimbare este programată în firmware-ul camerei. Metoda de contrast de focalizare automată este utilizată în aproape toate camerele digitale fără oglindă. Dar unii dintre ei în timpuri recente a început să fie echipat cu un sistem de focalizare mai rapid de fază.
Figura #2
motor de autofocus
Niciun mecanism de focalizare automată care mișcă lentilele nu se poate descurca fără un motor. Calitatea focalizării depinde de precizia și viteza motorului, dar afectează și durabilitatea bateriilor camerei. Două tipuri de dispozitive sunt foarte populare astăzi - „ şurubelniţă" și " cu ultrasunete„, au apărut nu de mult. Canon a fost unul dintre primii care a folosit noua unitate în camerele lor " motor cu ultrasunete» pentru obiectiv. Și după ele, dispozitive îmbunătățite similare au fost introduse de alte companii. Puteți afla că motorul este prezent după indexul de pe cilindrul obiectivului: USM - de la Canon, HSM - de la Sigma, SWM - de la Nikon și SSM - Minolta și Sony. Modelele de lentile bugetare sunt echipate în principal cu un motor „șurubelniță”, iar lentilele mai scumpe sunt echipate cu unul „ultrasunete”.
În zorii apariției sale, sistemele de focalizare automată au fost într-adevăr un astfel de hocus-pocus. Acum nu ne putem imagina viața fără focalizare automată, dar destul de recent toată lumea l-a folosit și nici măcar nu și-a imaginat că automatizarea ar putea prinde clar subiectul.
Despre autofocus s-a vorbit pentru prima dată în anii 70 ai secolului trecut. Apoi compania germană s-a remarcat Leica, care a dezvoltat primul obiectiv cu focalizare automată și a introdus în 1976 prima cameră echipată cu sistem de focalizare automată. Ea a devenit Leica Correfot, prezentat ca prototip la expoziție Fotokina-1976.
Dar compania germană nu s-a grăbit să producă sisteme de focalizare automată și a vândut tehnologia companiei Minolta, care, datorită introducerii efective a focalizării automate în DSLR-urile sale, până la mijlocul anilor 1980. a intrat rapid în liderii vânzărilor de echipamente fotografice. În paralel, alte corporații dezvoltau sisteme de autofocus ( Canon, Seiko, Polaroid, Pentax etc.) iar tehnologia a mers în masă.
Intră adânc în detalii tehniceîncă nu vom lucra cu sisteme de focalizare automată. Dar „pe degete” vom încerca să vorbim despre modul în care funcționează.
Până în prezent, există două tipuri principale de focalizare automată: fazăși contrast, precum și simbioza lor, care se numește hibrid.
Autofocus cu detecție de fază
Acest tip de focalizare este utilizat pe deplin în DSLR-urile. Se bazează pe principiul diferenței de fază a fluxului luminos care intră în lentilă. Diferența este determinată de senzori speciali care sunt plasați în imediata apropiere a matricei camerei.
Principiul de funcționare al sistemului de focalizare automată de fază este demonstrat clar în imaginea de mai jos. Fluxul luminos intră prin marginile opuse ale lentilei către oglinda principală, unde este împărțit în părți: o parte merge la vizor, iar o altă parte merge direct la oglinda suplimentară, care reflectă razele către senzorii de focalizare. Dacă razele de lumină după ce trec prin oglindă și lentila de focalizare sunt focalizate într-un punct, atunci subiectul este focalizat. Dacă obiectivul este focalizat mai aproape sau mai departe de subiect, distanța dintre fascicule va fi în mod corespunzător mai mică sau mai mare. În acest caz, procesorul este inclus în lucrare, care calculează direcția și cantitatea cu care trebuie deplasată lentila de focalizare.
Chiar cu ochiul liber există o dependență directă a autofocusului de raportul de deschidere al obiectivului. Într-adevăr, cu cât intră mai multă lumină în lentila frontală a lentilei, cu atât va fi respinsă mai mult și cu atât mai bine vor funcționa senzorii de focalizare automată. În acest caz, nu contează cât de mult închideți diafragma - aceasta se va închide la valoarea setată numai în momentul în care obturatorul este eliberat, iar în timpul procesului de focalizare, diafragma va fi deschisă la maxim. Acestea. având în arsenal un obiectiv cu deschidere f/1.2-1.4, puteți conta pe o viteză mai mare și pe o precizie de focalizare. Pe de altă parte, acest lucru este compensat de faptul că lentilele mai rapide au un sistem de lentile mai complex și mai masiv, ceea ce înseamnă că este mai dificil pentru motor să rotească întreg acest mecanism. În plus, o deschidere mare înseamnă o adâncime de câmp mult mai mică, în care trebuie să intre senzorii de fază. volum luminos exemplu - unul dintre cele mai lente (dacă nu cele mai lente) obiective de la Canon - EF 85mm f/1.2L II USM.
Următoarea ilustrație arată clar fenomenele de focalizare în spate și focalizare frontală:
- concentreaza-te mai aproape - focalizare pe spate;
- concentreaza-te mai departe - focalizare frontală.
Senzorii de fază în sine pot fi liniar(orizontalăși vertical) și cruciade(inclusiv dublu cruce). Ne vom opri asupra lor mai detaliat în materialele următoare.
Autofocus contrast
Această metodă de focalizare este folosită cu putere și principal în camerele compacte și fără oglindă. Nu ezitați să puneți senzori de contrast în DSLR - aceștia asigură focalizarea în modul LiveView atunci când senzorii de fază nu funcționează.
Funcționarea sistemului de autofocus prin contrast se bazează pe principiul comparării contrastului imaginii care intră în matricea camerei. Procesorul camerei analizează histograma și schimbă obiectivul pentru a vedea cât de mult se schimbă contrastul. Dacă nivelul de contrast scade, punctul de focalizare va începe să se schimbe reversul. Dacă contrastul crește, punctul de focalizare va continua să se miște în această direcție până când ajunge valoare maximă contrast. Acestea. procesul continuă până când punctul de focalizare atinge contrastul maxim și revine la punctul după care nivelul său a început să scadă. În acest caz, subiectul va fi focalizat. Mare avantaj focalizare de contrast peste focalizare de fază - prin faptul că nu există focalizare în spate și față cu aceasta.
Pentru a vizualiza, mutați cursorul mouse-ului în colțul din dreapta sus și rotiți glisorul înainte/înapoi (vizualizare - http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/autofocusCD.html)
Autofocus hibrid
Astăzi, acest tip de sistem de focalizare automată devine din ce în ce mai popular. Și din motive întemeiate - combină avantajele ambelor sisteme și elimină deficiențele acestora.
Funcționează aproximativ după cum urmează: senzorii de fază, care sunt amplasați direct pe matricea camerei, asigură focalizarea primară. Ulterior, sunt conectați senzori de contrast, care corectează diferența de contrast al imaginii și, în final, focalizează camera pe subiect.
Poate unul dintre principalele avantaje ale sistemelor hibride de autofocus este lipsa focalizării pe spate și față. Acest lucru se datorează faptului că focalizarea are loc direct pe matricea camerei. Un alt plus important este dimensiunea compactă a sistemului hibrid de autofocus și absența necesității de a regla acest mecanism. Dar există și o muscă în unguent - în ceea ce privește viteza de lucru în modul de urmărire autofocus hibrid tot nu ajunge la faza.
Dacă doriți să aflați mai multe despre funcționarea sistemelor de autofocus (cu formule și calcule), dezabonați-vă în comentarii. Dacă există un număr suficient de solicitanți, cu siguranță vom scrie un articol separat pe această temă.
Cum funcționează sistemul de focalizare automată.
Focalizarea este un punct dureros pentru majoritatea fotografi amatori (și, de asemenea, profesioniști). Credeți sau verificați: orice forum fotografic vă va convinge, iar testele camerei conțin întotdeauna o secțiune dedicată exclusiv funcționării autofocusului.
Discuțiile despre autofocus pe forumurile fotografice se termină cel mai adesea cu acuzații reciproce de ignoranță sau apucare virtuală de reverele unui sacou cu strigăte de „Cine ești?!”. M-am gândit să fac auto-educație și să-mi dau seama - la nivel de gospodărie, cum funcționează autofocusul în camerele digitale moderne. S-a dovedit că există foarte puține materiale pe net și chiar mai puține care sunt de înțeles pentru o persoană fără educație specială. Rezultatele căutărilor și al compilației de informații (mulțumită lui LenzRentalz!) sunt prezentate mai jos.
Camerele digitale moderne folosesc două sisteme de focalizare automată: focalizare automată prin contrast și focalizare automată cu detecție de fază. Să începem cu un sistem de focalizare automată mai simplu (și mai puțin obișnuit în DSLR-urile): autofocusul cu contrast.
Autofocus contrast
Autofocusul cu contrast funcționează astfel: procesorul evaluează histograma primită de la matricea camerei, mișcă puțin obiectivul - deplasând punctul de focalizare, apoi reevaluează pentru a vedea dacă contrastul a crescut sau a scăzut. Dacă contrastul a crescut, camera continuă să miște punctul de focalizare în direcția selectată până când imaginea are cel mai mare contrast. Dacă contrastul a scăzut, obiectivul este instruit să mute punctul de focalizare pe cealaltă parte. Procesul se repetă până când se atinge contrastul maxim (ceea ce în esență înseamnă deplasarea punctului de focalizare puțin mai departe decât poziția de contrast maxim și revenirea la punctul în care contrastul a început să scadă). O imagine „focalizată” folosind metoda de focalizare automată a contrastului este o imagine cu contrast maxim.
Dacă camera dvs. arată o histogramă în Live View, puteți focaliza manual prin contrast.
Cu autofocusul de contrast, o imagine este evaluată dintr-o zonă mică a senzorului - folosită ca senzor și care coincide cu punctul de focalizare ales de fotograf. Acest lucru vă permite să alegeți subiectul pe care doriți să vă focalizați și scutește procesorul camerei de a trebui să evalueze contrastul întregii imagini - doar punctele AF selectate sunt evaluate pentru contrast.
Dezavantajele autofocusului cu contrast
Principalul dezavantaj al autofocusului de contrast este încetineala acestuia. Procesul în mai mulți pași de „deplasare punct de focalizare / lentile lentile - evaluare - schimbare - evaluare” necesită timp, iar camera poate începe prin a muta punctul de focalizare în direcția greșită - atunci va trebui să vă întoarceți. Din cauza vitezei extrem de reduse și a imposibilității de urmărire a focalizării, focalizarea automată cu contrast nu este potrivită pentru scenele dinamice. Încetinirea face dificilă chiar și fotografierea subiecților staționari. Focalizarea automată cu contrast depinde mult mai mult decât focalizarea automată de fază de o iluminare bună și - evident - necesită un contrast bun al obiectului pe care este focalizat.
Beneficiile autofocusului cu contrast
Focalizarea automată cu contrast are și avantaje, datorită cărora nu numai că este încă folosită în camere, ci și crește prezența. În primul rând, sistemul de focalizare automată a contrastului este mai simplu. Nu necesită senzori și microcircuite suplimentari care sunt necesari pentru focalizarea automată cu detecție de fază. Simplitatea reduce costurile și (și pentru mulți prețul peste viteză) este principalul motiv pentru utilizarea autofocusului de contrast în camerele digitale compacte. (Un alt motiv este că adâncimea de câmp a camerelor compacte este în mod inerent mai mare, iar cerințele pentru acuratețea focalizării automate sunt mult mai mici).
Simplitatea sistemului de focalizare automată cu contrast îi reduce dimensiunea. De exemplu, camerele digitale fără oglindă cu lentile interschimbabile, apărute recent, tind să fie miniaturizate, iar sistemul de autofocus cu contrast nu necesită ca imaginea să fie „luată” din matricea camerei: înseamnă că prismele, oglinzile și lentilele necesare fazei. Sistemul de detectare autofocus nu este necesar. Miniatura este unul dintre cele mai importante avantaje camere fără oglindă cu lentile interschimbabile - toate folosesc autofocusul cu contrast.
Al doilea avantaj este că senzorul camerei este folosit în sistemul de autofocus de contrast. Nu este nevoie să „retragi” fasciculul de lumină prin prisme și oglinzi speciale la senzori suplimentari care pot fi aliniați greșit în raport cu matricea camerei. Cu autofocusul de contrast, imaginea reală de pe matricea camerei este evaluată, și nu o imagine separată, care ar trebui să fie (și „ar trebui” nu înseamnă că este) exact aliniată pentru a se potrivi cu matricea.
Din acest motiv, focalizarea automată cu contrast oferă o focalizare automată mai precisă decât detectarea fazei. Subliniez: „când se folosește o matrice pentru focalizarea contrastului”. DSLR-urile Olympus și Sony folosesc un senzor suplimentar, mai mic, pentru autofocusul de contrast în modul Live View, ceea ce înseamnă - ca și în cazul oricărui sistem care necesită aliniere - posibilitatea de aliniere greșită rămâne.
În general, un sistem de focalizare automată cu contrast este mai simplu, mai ieftin, mai mic și, teoretic, mai precis decât focalizarea automată cu detecție de fază. Dar ea este mult mai lentă. Producătorii fac toate eforturile pentru a accelera autofocusul cu contrast, sunt succese, dar în viitorul apropiat va rămâne mai lent.
Autofocus cu detecție de fază
Principii de baza
Focalizarea automată cu detecție de fază (cunoscută și ca potrivire de fază) a fost introdusă de Honeywell în anii 1970; a fost folosit pentru prima dată în serie în camera Minolta Maxxum 7000. Honeywell a dat în judecată Minolta pentru încălcarea brevetelor și a câștigat; așa că producătorii au trebuit să plătească lui Honeywell dreptul de a utiliza un sistem de focalizare automată cu detecție a fazei.
Focalizarea automată cu detecție de fază se bazează pe principiul că fasciculele emise/reflectate dintr-un punct focalizat vor ilumina în mod egal părțile opuse ale lentilei („fie în fază”). Dacă lentila este focalizată în fața sau în spatele acestui punct, aceste raze de lumină trec prin marginile lentilei în mod diferit ("defazat").
Majoritate sistemele existente focalizarea automată cu detecție de fază folosește oglinzi, lentile sau prisme (divizoare de fascicul) pentru a separa fasciculele care trec prin marginile opuse ale lentilei în două fascicule; și un sistem de lentile secundare pentru a focaliza acele fascicule înapoi pe un senzor de autofocus (de obicei un CCD). Acest senzor determină unde cad razele de lumină care trec prin marginile opuse ale lentilei. Dacă punctul este focalizat, razele lovesc senzorul la o anumită distanță una de cealaltă. Dacă obiectivul este focalizat mai aproape sau mai departe decât punctul dorit, distanța dintre aceste fascicule va fi mai mică sau mai mare. Multe cuvinte, să încercăm să ne uităm la afișarea grafică a procesului - (Fig. 1).
Orez. 1 Cum funcționează focalizarea automată cu detecție de fază
Voi face imediat o rezervare: descrierea și desenul oferă o explicație foarte simplificată a principiului autofocusului de fază - pentru a vă face o idee despre „cum funcționează”. Fizica și mecanica procesului, a cărui descriere ar dura mai mult de o pagină, plină de formule, numere și alte incomprehensibilitate, au rămas „în spatele scenei”.
Figura arată clar că procesorul camerei din sistemul de focalizare automată de fază determină imediat dacă obiectivul este focalizat prea aproape sau prea departe de obiect, deci unul dintre dezavantajele autofocusului cu contrast (camera nu știe în ce direcție să mute punctul de focalizare ) este inițial absent - în loc să se deplaseze înainte și înapoi și să determine în ce direcție se află contrastul mai mare, în autofocusul de fază, procesorul vede imediat în ce direcție să mute punctul de focalizare.
Și apoi vine procesul. Fiecare obiectiv de focalizare automată este echipat cu un microprocesor care informează camera despre prezența și starea sa, de exemplu, „Sunt un obiectiv 50/1.4 și elementul meu de focalizare este într-o poziție cu 20% mai aproape de infinit” – sau ceva similar. Când apăsați pe jumătate butonul declanșator, se întâmplă următoarele:
Camera citește datele de la senzorul de focalizare automată, verifică matricea de date care conține informații despre proprietățile lentilelor de focalizare automată ale acestui producător, face niște calcule și îi spune obiectivului ceva de genul „Mutați punctul de focalizare automată la infinit astfel”.
Lentila are senzori și microcircuite care măsoară fie cantitatea de curent furnizată motorului de focalizare, fie cât de mult s-a mișcat elementul de focalizare. Obiectivul mută elementul de focalizare și trimite un semnal către cameră „aproape la țintă”.
Camera verifică de două ori datele de la senzorii de focalizare automată și trimite un semnal obiectivului pentru reglare fină; procesul de focalizare fină poate fi repetat de mai multe ori până când obiectivul este focalizat „direct pe țintă”. Dacă ceva nu merge bine, are loc infama rotire a lentilei.
După focalizare, camera îi spune obiectivului să blocheze focalizarea și informează fotograful (prin sunet și indicator din vizor). Întregul proces durează o fracțiune de secundă. Foarte rapid.
Circuit de autofocus cu detecție de fază
Senzorul de autofocus nu poate fi amplasat în fața matricei, astfel încât producătorii folosesc zone parțial transparente în oglindă care transmit lumina către oglinda secundară, din care aceasta este reflectată către senzorul de autofocus (Fig. 2).
Orez. Circuit de focalizare automată cu detecție în 2 faze
De obicei, senzorul de autofocus este situat sub oglinda principală (Fig. 3) împreună cu senzorii de măsurare. Săgeata roșie arată senzorul de autofocus al Canon EOS 5D. Imagine prin amabilitatea Canon, SUA
Orez. 3 Locația senzorului de focalizare automată
Tipuri de senzori de autofocus cu detecție de fază
Fiecare senzor este capabil să evalueze doar o mică parte a imaginii. Senzorii orizontali funcționează mai precis cu părțile verticale. În majoritatea imaginilor, detaliul vertical predomină, deci există mai mulți senzori orizontali. Există și senzori verticali, de regulă, amplasați în cruce cu cei orizontali (Fig. 4). Unele camere sunt chiar echipate cu senzori de focalizare automată cu detectare a fazei în diagonală.
Unii senzori de autofocus (aproape întotdeauna amplasați în centru), cu ajutorul diferitelor lentile și cu dimensiunea senzorului în sine, realizează o mai mare acuratețe a autofocusului, mai ales atunci când se folosesc lentile rapide. Cel mai adesea, acestea sunt activate numai atunci când se utilizează obiective cu deschideri de f/2.8 sau mai ușoare. Figura 4, de exemplu, arată că atunci când utilizați un obiectiv f/2.8, va fi folosit un senzor în formă de cruce, în timp ce pentru lentilele mai întunecate, va fi folosit doar un senzor de focalizare automată mai puțin precis.
Orez. 4 Senzor AF în formă de cruce
Sistemele de focalizare automată cu detecție timpurie (și unele camere moderne de format mediu) aveau un singur senzor în centrul imaginii. Pe măsură ce puterea de calcul și priceperea inginerească au crescut, au fost adăugați din ce în ce mai mulți senzori. Acum majoritatea camerelor au de la șapte/nouă până la 52. Puteți – în funcție de cerințele scenei filmate – să alegeți unul, toți sau un grup de senzori. Puteți spune camerei ce senzor(i) să folosească.
Numeroși senzori de focalizare automată cu detecție de fază, împreună cu procesorul camerei, sunt capabili de lucruri minunate. Determinând ce senzori un subiect în mișcare este focalizat și modul în care se schimbă - măsurând mișcarea subiectului și luând citiri la intervale scurte - camera poate prezice unde se va afla subiectul în mișcare după o anumită perioadă de timp. Aceasta este baza autofocusului de urmărire.
Influența vitezei lentilei
Indiferent de tipul de senzor, focalizarea automată va fi mai precisă atunci când utilizați lentile rapide. In procesul de focalizare, camera deschide cat mai mult obiectivul, inchizand diafragma la valoarea pe care ati ales-o doar in momentul deschiderii obturatoarelor. Focalizarea automată cu detecție de fază este mai precisă cu cât unghiul razelor de lumină este mai larg. În diagrama de mai sus, unghiul razelor primite de la lentila f / 2.8 ( linii albastre) va fi mai mare decât de la un obiectiv f/4 (linii roșii), care, la rândul său, este mai mare decât de la un obiectiv f/5.6 (linii galbene). Când utilizați un obiectiv cu o deschidere maximă de f/8, numai cei mai precisi senzori sunt capabili să funcționeze, dar focalizarea va fi lentă și mai puțin precisă. Acesta este motivul pentru care lentilele f/5.6 opresc focalizarea automată atunci când încercăm să folosim un teleconvertor care le scade diafragma maximă la f/8 sau f/11.
Beneficiile autofocusului cu detecție de fază
Am menționat deja principalele avantaje ale autofocusului cu detecție de fază:
Este mult mai rapid decât contrastul - suficient de rapid pentru a captura obiecte în mișcare.
Camera este capabilă să utilizeze un grup de senzori pentru a estima mișcarea subiectului, ceea ce ne oferă urmărire/focalizare automată predictivă.
Există, de asemenea, beneficii mai puțin evidente. Grupuri de senzori de autofocus cu detecție de fază pot fi utilizați pentru „adâncimea de câmp electronic” - evaluare preliminară adancimea terenului. Unele camere (deși nu sunt multe dintre ele) sunt echipate cu o funcție de autofocus capcană - fac o fotografie în momentul în care intră ceva punct activ se concentreze. Dacă senzorii detectează mișcare într-o scenă statică, ei pot raporta mișcare inacceptabilă a camerei. Dar - principalul lucru - viteza și autofocusul de urmărire
Dezavantajele autofocusului cu detecție de fază
În primul rând, Sistemul de focalizare automată cu detecție de fază necesită o aliniere fizică. Calea luminii către senzorul camerei trebuie să se potrivească cu calea luminii către senzorul de focalizare automată, astfel încât subiectul care este focalizat pe senzorul de focalizare automată să fie focalizat pe senzor. Fiecare lentilă trebuie să conțină un cip care oferă părere cu camera și informându-l cu informații despre poziția exactă a elementului de focalizare, despre cât de departe se mișcă elementul atunci când se aplică un anumit curent motorului de focalizare automată. Toate acestea trebuie coordonate precis și verificate în așa fel încât obiectivul să mute punctul de focalizare exact acolo unde i-a indicat camera foto, iar camera să cunoască poziția exactă a acestui punct. Cea mai mică inconsecvență duce la o focalizare incorectă.
În al doilea rând, sistemul necesită setări software . Fiecare cameră și obiectiv este programată de producător, the un numar mare de date. Aceste date asigură funcționarea consecventă a camerei și a obiectivului, iar precizia focalizării automate poate fi uneori îmbunătățită prin actualizări de firmware. Astfel de actualizări sunt adesea lansate în urma introducerii de noi lentile.
Producătorii ascund algoritmii sistemelor lor de autofocus cu detecție de fază. Producătorii terți de lentile sunt obligați să citească și să decodeze experimental semnalele schimbate între cameră și obiectiv și, pe baza acestor date, își dezvoltă propriile microprocesoare și propriii algoritmi. Din acest motiv, precizia focalizării automate poate fi mai mică atunci când utilizați lentile de la terți. Schimbarea algoritmilor de către producătorii de camere duce la faptul că autofocusul pe lentilele terțe refuză să funcționeze (acestea trebuie reprogramate, așa cum sa întâmplat recent cu Sigma AF 120-300 / 2.8 și Nikon D3X).
După cum sa menționat deja, deschiderea lentilei afectează acuratețea focalizării automate cu detecția fazei. lentile rapide capabil să se concentreze mai mult conditii dificile. De obicei, dependența de deschidere nu este o problemă, deoarece lentilele întunecate au o adâncime mare de câmp. Cu toate acestea, există diafragme maxime (de obicei f/5.6 sau f/8) în care focalizarea automată cu detecție de fază pur și simplu refuză să funcționeze. (Tine minte vorbim despre deschiderea maximă a obiectivului - camera deschide automat complet diafragma obiectivului în timpul focalizării, astfel încât valoarea setată nu afectează focalizarea automată dacă deschiderea maximă a obiectivului corespunde capacităților camerei).
Deoarece lumina lovește senzorii de focalizare automată doar când oglinda este coborâtă, aceștia încetează să funcționeze în momentul în care este făcută fotografia și nu încep să funcționeze până când oglinda revine în poziția inițială. Acesta este motivul pentru care Phase Detection AF nu funcționează în Live View, iar Tracking AF poate eșua în timpul fotografierii continue.
Sunt și alte probleme pe care nu le observăm. Filtrele de polarizare liniare interferează cu autofocusul cu detecție de fază. Au mai rămas puține polarizatoare liniare acum, dar se întâmplă că, după ce l-a cumpărat „ieftin”, proprietarul este apoi surprins de inexactitatea focalizării automate. Focalizarea automată pe fază poate pur și simplu „exploda” la unele subiecte (cum ar fi o tablă de șah sau o grilă), în timp ce focalizarea automată cu contrast le poate face față cu ușurință.
Vizualizare live:
Am evidențiat modul Live View, deoarece este ceea ce îi determină pe producători să lucreze la îmbunătățirea focalizării automate a contrastului și la crearea unor sisteme hibride. După cum am menționat deja, autofocusul cu contrast are anumite avantaje, iar depășirea limitărilor sale va fi în beneficiul tuturor fotografilor.
Olympus și Sony au creat deja sisteme care împart fasciculul de lumină, trimițând unele către vizor și altele către senzorul de imagine secundar. Un astfel de sistem vă permite să utilizați focalizarea automată cu detecție de fază chiar și în modul Live View. Dar crește și riscul focalizării inexacte, deoarece nu se folosește o matrice, ci un senzor auxiliar.
Canon a descris un sistem care utilizează inițial focalizarea automată cu detecție de fază și apoi reglează focalizarea cu focalizare automată de contrast.
Nikon pare să fi solicitat un brevet pe principiul că anumiți pixeli din senzorul unei camere vor fi folosiți ca senzori de autofocus cu detecție de fază. Aceasta – după părerea mea – va fi doar o revoluție.
FujiFilm a lansat deja o linie de compact camere digitale cu sistem hibrid de autofocus.
Așteaptă și vezi. Dar este clar că pentru prima dată în anul trecut modificările la sistemele de focalizare automată pot fi revoluționare, nu evolutive. Ceea ce - veți fi de acord - este plin de o mulțime de lucruri interesante și interesante pentru fotografi amatori.
Articolul este foarte util! Mulțumesc!
Și mulțumesc din nou pentru cuvinte frumoase si recenzii! Mă bucur foarte mult dacă materialul mi s-a părut util și interesant.
Poate o întrebare?
Este senzorul sensibil la compoziția spectrală a luminii și cum afectează acest lucru precizia focalizării?
Mulțumesc.
este scris in titlul "DOAR despre autofocus", unde este al naibii de simplu aici? desigur scris accesibil, dar oooochen limbaj dificil, nici un gram de simplificare
Evoluția autofocusului mobil:
de la contrast cu Dual Pixel
Când fotografiați cu un smartphone, este foarte important ca fotografiile să fie clare. Pentru a face acest lucru, subiectul trebuie să fie focalizat înainte de a face clic pe butonul „Fă fotografia”. Recent, un număr de producători au lucrat la îmbunătățirea tehnologiilor de focalizare automată, iar astăzi ne vom uita la modul în care diferă unul de celălalt.
Atunci când aleg un telefon cu cameră, mulți acordă atenție numărului de megapixeli - se spune că cine are mai mulți dintre ei este mai cool. Cu toate acestea, este adesea mai important și mai util să ne uităm la alți factori care au un impact la fel de serios asupra calității fotografiilor. Printre acestea se numără și tipul de autofocus al camerei. Apple, Samsung, LG și alți producători se grăbesc acum în acest domeniu și mulți au reușit cu adevărat să facă progrese semnificative.
Ce este autofocusul și de ce avem nevoie de el?
Sistemul de focalizare automată ajustează obiectivul pentru a focaliza direct pe subiect, făcând diferența între o fotografie clară și o oportunitate ratată.
Simplificat, principiul de funcționare al camerei este că razele de lumină sunt reflectate de obiectele fotografiate și apoi cad pe senzor, care transformă fluxul de fotoni într-un flux de electroni. După aceea, curentul este convertit într-un set de biți, datele sunt procesate și scrise în memoria camerei. Senzorii CMOS sunt acum deosebit de populari în rândul producătorilor de smartphone-uri, care convertesc sarcina în tensiune direct în pixel, oferind ulterior acces direct la conținutul unui pixel arbitrar.
În teorie, funcționează astfel: lentilele concentrează lumina pe senzor, apoi senzorul creează o fotografie digitală. În realitate, totul nu este atât de simplu. Unghiul razelor de lumină care intră depinde de distanța la care se află obiectul fotografiat. Diagrama din stânga arată o lentilă care focalizează lumina pe un obiect albastru: obiectele verzi și roșii nu sunt focalizate și vor fi neclare în imaginea finală. Dacă vrem să ne concentrăm pe obiecte verzi sau roșii, trebuie să schimbăm distanța dintre lentilă și senzor.
În primele zile ale foneticii camerei, majoritatea dispozitivelor aveau o focalizare fixă. În smartphone-urile moderne, este posibilă reglarea distanței dintre lentile și senzor. Prin urmare, obțineți imagini detaliate de înaltă calitate. Acum, trei metode sunt utilizate în principal pentru a implementa autofocusul în smartphone-uri: contrast, fază și laser.
Autofocus contrast
Autofocusul cu contrast se referă la tipul pasiv de focalizare automată. Până acum, această soluție este folosită în majoritatea smartphone-urilor - în mare parte pentru că este una dintre cele mai simple. Cu ajutorul senzorului se masoara cantitatea de lumina de pe obiect, dupa care misca si lentila in functie de contrast. Dacă contrastul este maxim, atunci subiectul este focalizat.
În general, autofocusul de contrast își face treaba destul de bine și are un avantaj semnificativ - este destul de simplu și nu necesită hardware complex.
Dar are și câteva dezavantaje. AF cu contrast, în special, este mai lent decât celelalte, de obicei durează aproximativ o secundă pentru a focaliza un subiect. În acest timp, vă puteți răzgândi cu privire la realizarea unei fotografii sau, de exemplu, dacă doriți să capturați un obiect în mișcare rapidă, momentul va fi ratat. Acest lucru se datorează faptului că cea mai mare parte a timpului este luată de procesul de „deplasare a punctului de focalizare/lentile lentilei – evaluarea contrastului – schimbarea – evaluarea contrastului”. În plus, autofocusul cu contrast nu are capacitatea de a urmări focalizarea, iar în condiții de iluminare slabă este puțin probabil să te impresioneze. Prin urmare, acest tip de autofocus este utilizat în prezent în principal în smartphone-uri bugetare, cum ar fi Lenovo A536 , ASUS Zenfone Go și altele.
Focalizare automată cu detecție de fază: o alternativă rapidă și avansată
Unul dintre pionierii de aici a fost Samsung, care a împrumutat tehnologia de la camerele digitale SLR și a echipat smartphone-ul său Galaxy S5 cu autofocus cu detecție de fază. Concluzia este că în acest caz sunt utilizați senzori speciali - prind fluxul de lumină care trece din diferite puncte ale imaginii folosind lentile și oglinzi. În interiorul senzorului, lumina este împărțită în două părți, fiecare cade pe un senzor ultra-sensibil. Distanța dintre fluxurile de lumină este măsurată de senzor, după care determină cât de mult trebuie mișcată lentila pentru o focalizare precisă. De exemplu, Samsung Galaxy S5 durează doar 0,3 secunde pentru a focaliza un obiect.
Primul și principalul avantaj al focalizării automate cu detecție de fază este că este mult mai rapid decât focalizarea automată cu contrast, este doar trebuie avut pentru împușcarea obiectelor în mișcare. În plus, camera poate evalua mișcarea unui obiect cu ajutorul senzorilor, deci avem posibilitatea de a urmări autofocusul.
Dar există și dezavantaje. Autofocusul cu detecție de fază, ca și contrastul, nu își face treaba foarte bine în condiții de lumină scăzută. De asemenea, necesită hardware mai puternic, așa că este de obicei disponibil în smartphone-urile de ultimă generație. Printre acestea, de exemplu, Huawei Honor 7, Sony Xperia M5 și Samsung Galaxy Note 5.
Unii producători au mers mai departe și au decis să utilizeze autofocusul cu laser în smartphone-uri (mai multe despre asta mai târziu), în timp ce alții sunt implicați activ în îmbunătățirea tehnologiei de focalizare automată cu detecție de fază. Așadar, de exemplu, Apple în iPhone 6s și iPhone 6s Plus folosește așa-numiții „pixeli de focalizare”: ideea este că tehnologia folosește unii dintre pixeli ca senzor de fază, iar fotografierea pe smartphone-urile Apple este foarte rapidă.
Dar tehnologia Dual Pixel pe care Samsung o folosește în smartphone-urile sale Galaxy S7 și Galaxy S7 Edge este cu adevărat diferită de focalizarea standard de fază. Deși este un fel de autofocus de fază, are totuși unele diferențe și subtilități. La smartphone-uri, focalizarea automată cu detecție de fază este oarecum limitată în capacități - pentru a atribui un senzor de focalizare fiecărui pixel, trebuie să-l reduceți foarte mult, ceea ce va duce la zgomot și fotografii neclare. De obicei, aproximativ 10% dintre punctele fotosensibile sunt echipate cu senzori, unii producători, însă, nu depășesc 5%.
În Dual Pixel, fiecare pixel este echipat cu un senzor separat datorită creșterii dimensiunilor pixelilor. Procesorul procesează citirile fiecărui pixel, dar o face atât de repede încât autofocusul durează încă zecimi de secundă. Samsung spune că tehnologia Dual Pixel este ca focalizarea cu ochiul uman, dar aceasta este mai mult o metaforă. Cu toate acestea, este necesar să recunoaștem caracterul inovator al acestei abordări a focalizării automate pe fază. Acum este o exclusivitate reală pentru Galaxy S7 și Galaxy S7 Edge.
Focalizare automată cu laser: cea mai activă
La fel ca detectarea de fază, focalizarea automată cu laser este un tip activ de focalizare automată. Această direcție perioadă lungă de timp angajat în compania LG, care a implementat pentru prima dată focalizarea automată cu laser în smartphone-ul său G3. Tehnologia se bazează pe principiul unui telemetru laser: un emițător laser iluminează un obiect, iar un senzor măsoară timpul de sosire a fasciculului laser reflectat, determinând distanța până la obiect.
Unul dintre principalele avantaje ale acestui autofocus este timpul. Potrivit LG, întregul proces de focalizare automată cu laser durează 0,276 secunde. Semnificativ mai rapid decât focalizarea automată cu contrast și puțin mai rapid decât detectarea fazei.
Avantajul evident al focalizării automate cu laser este că este incredibil de rapid și își face treaba bine în condiții de lumină scăzută. Dar funcționează doar la o anumită distanță - cel mai mult cel mai bun efect realizat atunci când distanța dintre smartphone și subiect este mai mică de 0,6 metri. Și după cinci metri - salut, autofocus contrast.
Cum funcționează focalizarea automată pe un smartphone? Ce tip de autofocus funcționează cel mai bine? Avantaje și dezavantaje ale laserului, fază și contrast AF. De ce este atât de bun dual-pixel?
Cum funcționează focalizarea automată pe un smartphone? Nu există un răspuns simplu la această întrebare. Este necesar să se ocupe de fiecare tip de autofocus, să se studieze caracteristicile unei anumite tehnologii de focalizare. Abia atunci se pot trage concluzii. Prin urmare, acum vom vorbi despre varietățile de tehnologii de focalizare automată și despre avantajele și dezavantajele fiecăreia dintre ele.
Ce este focalizarea camerei și focalizarea automată
Totul este simplu aici: lentila lentilei refractează razele și adună toată lumina la un moment dat - focalizarea. Și dacă senzorul de matrice este situat în acest punct, atunci cadrul este mai detaliat și de înaltă calitate. Normal asta fenomen fizic folosit de toti fotografi. Acestea aduc o anumită parte a cadrului în focalizare, ajustează obiectivul manual și concentrează atenția privitorului asupra prim-planului sau fundalului, a subiectului principal sau a unui detaliu minor. Restul imaginii va fi neclară.
Ei bine, fotografii începători pot folosi sistemul de focalizare automată, atunci când automatizarea captează unul sau mai multe obiecte din cadru „în focalizare”, controlând atât obiectivul, cât și matricea. Și aceste obiecte (sau obiecte) sunt cât se poate de clare și detaliate. Și nicio îndemânare și simț al cadrului nu mai este nevoie aici.
Acesta este probabil motivul pentru care fotografia digitală a devenit mai populară decât versiunea pe film și hârtie a artei. La urma urmei, focalizarea automată în camera unui telefon sau a unei camere ieftine vă permite să faceți o fotografie detaliată fără niciun efort suplimentar. Întregul proces se rezumă la regula simpla: indicați și faceți clic.
Varietăți de focalizare automată și principiile de bază ale muncii lor
Obiectivul camerei focalizează razele reflectate de la un obiect situat în spațiul din fața obiectivului. Când focalizează, camera focalizează pe distanța până la obiect și pe intensitatea strălucirii emanate de acesta. Astăzi, există două tipuri de moduri de focalizare automată:
- Opțiune activă - se bazează pe măsurarea distanței folosind un localizator cu telemetru.
- Opțiune pasivă - funcționează cu un fascicul de lumină, măsurându-i intensitatea.
Primul mod (activ) folosește radiații laser infraroșii sau ultrasonice cu o viteză cunoscută de propagare a undelor în aer. Modulul emițător emite un flux direcționat, care este reflectat de obiect și este captat de modulul receptor după o anumită perioadă de timp. Apoi, calculatorul de focalizare automată înmulțește această dată cu viteza cunoscută de propagare a undei și împarte rezultatul la doi, obținând valoare exacta distante. Prin direcționarea emițătorului către zona dorită, utilizatorul primește o focalizare optimă, concentrând atenția privitorului asupra acestei zone particulare a fotografiei.
Al doilea mod (pasiv) este aranjat oarecum diferit. Folosește senzori speciali (fotodiode) care măsoară intensitatea strălucirii și un procesor special care determină focalizarea după valoarea acestui parametru. În practică, arată astfel: senzorii fixează intensitatea strălucirii, apoi procesorul schimbă focalizarea, după care intensitatea este re-măsurată, dacă densitatea fluxului a crescut, atunci focalizarea este considerată acceptabilă. Dacă nu, focalizarea este deplasată din nou. Și tot așa până se găsește intensitatea maximă. Există până la 40-60 de fotodiode în matricele camerelor serioase.
Pe baza acestor principii, cel mai mult sisteme cunoscute focalizare: fază, laser, contrast și dual-pixel. Și mai departe în text, vom evalua fiecare opțiune pe parcurs, evaluând avantajele și dezavantajele lor de bază.
Avantajele și dezavantajele autofocusului cu laser
În acest caz, un emițător și un receptor laser sunt încorporate în modelul camerei telefonului. Primul generează un fascicul îngust, al doilea primește semnalul reflectat. Ca urmare, viteza de focalizare este redusă la miimi de secundă. De obicei vorbim de 250-300 de milisecunde, deoarece laserul se propagă cu viteza luminii.
Principalul avantaj al focalizării laser este viteza mare de reacție a modulului, iar principalul dezavantaj îl reprezintă defecțiunile frecvente. Un emițător laser focalizat îngust „trage” uneori pe lângă țintă, iar semnalul reflectat se pierde ușor, mai ales în spații deschise. Prin urmare, focalizarea automată cu laser într-o cameră a unui smartphone funcționează în cele mai multe cazuri în tandem cu o opțiune de ghidare în fază sau contrast.
Caracteristicile focalizării de fază
Tehnologia se bazează pe împărțirea fasciculului care trece prin lentilă în două fluxuri. Acest lucru se face pentru a măsura distanța dintre fluxurile care trec prin marginile opuse ale lentilei. Dacă această distanță se încadrează în anumite valori specificate în matricea de date, imaginea este considerată a fi focalizată. Pentru a fixa distanța, se folosesc senzori speciali care reacționează la lumină. Semnalele lor sunt procesate de procesor, care compară parametrii citiți cu matricea de date de bază și dă un semnal pentru a muta focalizarea în direcția corectă.
Principalul avantaj al tehnologiei este dorința de a se concentra asupra unui obiect în mișcare. În plus, această opțiune este mai rapidă decât focalizarea automată cu contrast. Și acest sistem poate fi folosit și pentru a calcula un astfel de parametru precum adâncimea câmpului.
Principalul dezavantaj al tehnologiei de fază este implementarea sa complexă. Sistemul de prisme, oglinzi, lentile necesită o aliniere fizică ultra-preciză și setari de program nu mai puțin scrupuloase. În plus, acuratețea unei astfel de focalizări depinde de raportul de deschidere al obiectivului și pentru telefoane mobile Există probleme mari cu această setare.
Avantaje și dezavantaje ale focalizării contrastului
Tehnologia nu schimbă nici matricea, nici sistemul optic al camerei smartphone-ului. Fie întregul fotosenzor, fie o parte din acesta este folosit ca senzor. Procesorul citește histograma curentă de la senzor și evaluează contrastul cadrului. Și apoi lentilei primesc o comandă de deplasare a focalizării, după care histograma este citită din nou cu o reevaluare a contrastului. Și întregul ciclu se repetă până când nivel maxim contrast în zona selectată a cadrului care este focalizată.
Principalul avantaj al tehnologiei este o combinație între ușurința de implementare, costul redus de construcție și dimensiunea compactă. O astfel de focalizare automată este folosită de toți producătorii de smartphone-uri cu buget redus.
Dezavantajul cheie al acestei opțiuni este viteza foarte mică. Uneori, procesorul intră în „vânătoarea de focalizare” eternă, care se termină cu pierderea unui cadru rar.
Tehnologia Dual Pixel
Această tehnologie de focalizare este folosită în mod scump camere reflex. În dispozitivele mobile, este încă folosit doar în modelele emblematice ale Samsung, scăzând în mod deliberat rezoluția matricei fotografice în timp ce crește dimensiunile fizice ale acesteia.
Aceste trucuri se datorează dorinței de a atașa câte un senzor individual fiecărui pixel al senzorului fotografic, care reacționează la intensitatea strălucirii. Apoi semnalele de la senzori sunt procesate atât în funcție de algoritmii de focalizare de fază, cât și de contrast, obținându-se nu numai o imagine perfect clară, ci și cea mai contrastantă.
Dacă în cazul unei focalizări de fază clasice, senzorii nu reprezintă mai mult de 10% din numărul total pixeli din cameră, apoi în cazul Dual Pixel aceștia sunt împărțiți într-un raport de 50/50. Mai simplu spus, fiecare pixel este un element fotosensibil și un senzor în același timp. Această tehnologie oferă o focalizare mai precisă și mai rapidă.
Dintre dezavantajele Dual Pixel, trebuie remarcat faptul că astfel de soluții sunt foarte greu de implementat. Doar dispozitivele emblematice sunt echipate cu astfel de trucuri, de exemplu, dispozitivele din seria Samsung S (de la al șaptelea model și mai sus). Există ceva asemănător în cele mai recente iPhone-uri (de la al șaselea model în sus), dar Apple numește această tehnologie de focalizare Focus pixeli și este mai aproape de autofocusul convențional cu detecție de fază decât de Dual Pixel.
