Что это автофокус: Как работает автофокус. Просто и доходчиво о самом важном

Как работает автофокус. Просто и доходчиво о самом важном

Понимание как работает система автофокуса в фотокамере гарантирует получение четких изображений. Давайте разбираться с очевидными и неочевидными вещами.

Автофокус не сработает при фокусировке на неконтрастной области

Если вы используете камеру, чтобы сфокусироваться на белой стене без текстуры или голубом небе без облаков, система автофокусировки фотокамеры попытается сфокусироваться несколько раз и в конечном итоге «откажется» это делать. Это потому, что у пустой белой стены нет контраста или переходов, которые камера может использовать для оценки точности фокусировки.

Однако если вы обнаружите на стене контрастную область и поместите фокус прямо в ее середину, то система автофокусировки выполнит задачу. Чем больше контраст, тем лучше!

  

Активный и пассивный автофокус

Существует два типа систем автофокуса (AF) — активный и пассивный. Активный автофокус работает, направляя красный луч на объект, а затем, отражая этот свет обратно на камеру, определяет расстояние между камерой и объектом. Как только камера узнает величину этого расстояния, она дает команду объективу отрегулировать фокус на основе этой информации. Система пассивного автофокуса работает совсем иначе. Она использует «Обнаружение фазы», ​​либо «Обнаружение контраста» либо их комбинацию для определения контрастной области.

Фазовый автофокус, контрастный автофокус и гибридный автофокус

Фазовая автофокусировка использует для работы массив микролинз. Когда свет проходит через них, он разделяется на пару изображений. Затем измеряется расстояние между этими изображениями, чтобы увидеть, насколько далеко вперед или назад находится объект в фокусе. Затем камера может использовать эту информацию, чтобы отправить объективу точные инструкции по коррекции фокуса. Такой автофокус работает быстро и подходит для съемки быстро движущихся объектов.

Автофокусировка с обнаружением контраста основана на программных алгоритмах, которые «исследуют» области изображения на предмет детализации краев. По сути, та часть сцены, которая должна быть в фокусе. Она сканируется камерой, которая ​​использует объектив для быстрого переключения фокуса с переднего плана на задний, пока объект не станет идеально резким. Это медленный режим.

Гибридный режим автофокуса предполагает, что камеры могут легко переключаться между фазовой автофокусировкой и автофокусировкой с определением контраста, чтобы иметь возможность использовать оба преимущества в разных условиях.

Точки фокусировки

Точки фокусировки — маленькие пустые квадратики или точки, которые вы видите, когда смотрите в видоискатель. Камеры начального уровня обычно имеют простые системы автофокусировки с несколькими точками фокусировки, а камеры профессионального уровня имеют сложные системы автофокусировки с большим количеством точек фокусировки.

Например, Nikon D3500 имеет в общей сложности 11 точек автофокусировки, а Nikon D810 оборудован 51 точкой автофокусировки. Однако значение имеет не только количество точек фокусировки, но и разные типы этих точек.

NIKON D3S @ 500 mm, ISO 1600, 1/800, f/8.0

Чем больше у вашей камеры датчиков перекрестного типа, тем лучше и точнее будет АФ с определением фазы. Вот почему, когда анонсируются новые камеры, сообщают «Х количество точек фокусировки и Х количество датчиков перекрестного типа».

Другие факторы, влияющие на работу автофокуса

Качество света — еще один важный фактор, ведь в условиях низкой освещенности камере намного сложнее определить контраст. Помните, что пассивный автофокус полностью зависит от света, проходящего через объектив. Если качество этого света плохое, то и автофокусировка тоже.

Также важен диапазон обнаружения фокуса, поскольку он влияет на чувствительность системы автофокусировки камеры к низкой освещенности.

Что касается максимальной диафрагмы объектива, в идеале диафрагма объектива должна находиться в диапазоне от f/2,0 до f/2,8 для наилучшей работы автофокуса. Меньшие максимальные значения диафрагмы, такие как f/5,6 означают, что через объектив проходит меньше света, что затрудняет работу автофокусировки.

Скорость двигателей фокусировки — еще один важный фактор. Старые объективы обычно имеют медленные моторы автофокуса с винтовым приводом, в то время как новые объективы оснащены быстрыми бесшумными моторами.

Режимы автофокуса

• Режим одиночного автофокуса (AF-S)

Режим Single AF (AF-S), также известный как Single Area AF на Nikon и One-Shot AF на камерах Canon, представляет из себя простой способ получить фокус. Вы выбираете одну точку фокусировки, и ваша камера будет искать контраст только в этой единственной точке фокусировки. Когда вы нажмете кнопку фокусировки, камера сфокусируется один раз, и если ваш объект перемещается, он не «поломает» фокусировку. Фокус остается «заблокированным».

NIKON D700 @ 420 mm, ISO 400, 1/1000, f/5.6

• Режим непрерывной автофокусировки (AF-C)

Другой режим фокусировки называется «Непрерывный AF» (AF-C), также известный как AI Servo в мире Canon. Этот режим используется для отслеживания движущихся объектов. Самое приятное в режиме AF-C заключается в том, что он автоматически перенастраивает фокус, если вы или ваш объект перемещаетесь

NIKON D3S @ 300 mm, ISO 3200, 1/250, f/8.0

• Автофокусировка с автофокусом (AF-A)/гибридный режим

Режим под названием AF Auto (AF-A) или что-то вроде AI Focus AF (Canon), который по сути является гибридным режимом, и автоматически переключается между режимами AF-S и AF-C. Если камера считает, что объект неподвижен, она переключается на AF-S, а если объект перемещается, она автоматически переключается в режим AF-C.

• Постоянный сервопривод (AF-F) режим фокусировки

Постоянный серво-автофокус, также известный как AF-F, был введен компанией Nikon специально для записи видео на зеркальные и беззеркальные камеры своей системы.

NIKON D700 @ 550 mm, ISO 800, 1/1250, f/5.6

Режимы зоны АФ

• Точечный режим автофокусировки

Режим точечной автофокусировки — это специальный режим Nikon, в котором используется автофокусировка с обнаружением контраста для точной фокусировки на очень небольшой части сцены. Точка автофокусировки превращается в маленькое пятно, которое можно медленно перемещать в любую часть экрана, включая крайние края. Доступно только в режиме AF-S.

• Одноточечный режим зоны АФ

Тут камера использует только одну точку фокусировки, которую вы выбираете в видоискателе для получения фокуса, поэтому если вы перемещаете точку фокусировки вверх/вниз/влево/вправо, камера обнаружит контраст только в этой конкретной точке фокусировки. Этот режим используют при съемке пейзажей и других неподвижных объектов.

• Динамический режим зоны АФ

В этом режиме вы по-прежнему выбираете одну точку фокусировки, и камера изначально фокусируется на этой конкретной точке фокусировки. Однако после получения фокуса, если ваш объект движется, камера будет использовать окружающие точки фокусировки, чтобы отслеживать движение объекта и удерживать фокус на объекте съемки. Ожидается, что вы будете отслеживать объект, панорамируя камеру вместе с объектом и следя за тем, чтобы объект оставался близко к первоначально выбранной точке фокусировки. Если камера выбирает окружающую/другую точку автофокусировки, она может быть не видна непосредственно в видоискателе во время съемки.

Автоматический выбор зоны АФ

Это метод «наведи и снимай» для получения фокуса. В зависимости от того, что вы фотографируете, он автоматически выбирает, на чем сфокусироваться. Это довольно сложный режим, потому что фактически распознает оттенки кожи человека в кадре и автоматически фокусируется на них.

Групповой режим AF

Характерный для Nikon режим активирует 5 точек фокусировки для отслеживания объектов. Он отлично подходит для первоначальной фокусировки и отслеживания объектов, особенно при работе с мелкими птицами, которые беспорядочно летают и на которых может быть очень сложно сфокусироваться и отслеживать.

При групповой автофокусировке нет предпочтения какой-либо точке фокусировки, поэтому все 5 точек фокусировки активны одновременно.

При использовании групповой автофокусировки в режиме AF-S камера задействует распознавание лица и пытается сфокусироваться на глазах ближайшего человека, что очень удобно.

Как работает автофокус? Разбор | Droider.ru

Представьте, вы идете по улице и вдруг видите что-то невероятно красивое или что-то забавное. Что вы будете делать?

Скорее всего вы достанете камеру и сделаете снимок или видео, просто нажав одну кнопку. И вне зависимости от того на что вы снимаете – телефон или профессиональный фотоаппарат – вы вряд ли будете париться по поводу фокуса.

А всё потому что современные системы автофокуса работают настолько хорошо, что мы вообще перестали это замечать.

Но знаете ли вы, как работает автофокус? Как фокусировались раньше и как фокусируются сейчас? Сегодня это и обсудим.

А также протестируем одну из самых продвинутых систем автофокуса на примере камеры Canon EOS R5. Приготовьтесь, разбор будет очень подробный.

Дальномер

Скажу сразу, современные системы автофокуса работают довольно хитро. Поэтому, чтобы понять всю физику процесса, мы посмотрим как системы фокусировки развивались во времени.

Вернёмся в 1917 год. Тогда вышел удивительный фотоаппарат No. 3A Kodak Autographic Special, в котором конечно же не было автофокуса, но была другая волшебная технология — дальномер. А точнее оптический дальномер. Эта штука позволяла вам сфокусироваться вручную с достаточно высокой точностью при помощи одной хитрой визуальной подсказки.

В видоискателе дальномерного фотоаппарата в центре кадра была особая область, в виде круга или прямоугольника в котором изображение двоилось. А для того, чтобы сфокусироваться, нужно было повернуть кольцо фокусировки так, чтобы двоящееся изображение слилось в одно.

Как эта штука работает?

Вообще оптический дальномер позволяет рассчитывать расстояние до объекта. И делает он это при помощи простой геометрии и принципа параллакса.

Смотрите, дальномер состоит из двух объективов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, которое мы знаем.

За каждым объективом скрываются два зеркала. Одно зеркало находится напротив видоискателя, и оно полупрозрачное, поэтому через него мы видим свет, который напрямую проходит через первый объектив. А также мы видим отраженный свет от второго зеркальца, которое расположено напротив второго объектива. Поэтому в видоискателе мы видим наложение двух картинок друг на друга.

Первое зеркальце зафиксировано и не вращается, а второе зеркальце можно вращать. И вот собственно тут и начинается магия. Прокручивая фокус на объективе мы тоже вращаем зеркальце. И когда две картинки сливаются в одну, мы как бы получаем равнобедренный оптический треугольник с вершиной в точке фокусировки, до которой мы можем легко определить расстояние, решив простую геометрическую задачку.

А зная его настроить объектив, чтобы всё было в фокусе тоже не проблема.

Такой метод фокусировки самый примитивный и у него масса недостатков.

Во-первых, чтобы сфокусироваться нужны были четкие вертикальные линии в кадре. Во-вторых, такой способ фокусировки не работает с телеобъективами и вообще есть сложность, как это всё настраивать под сменные объективы.

Поэтому к 1930-м годам дальномерные камеры уступают в популярности однообъективным зеркальным камерам. В которых использовался куда более простой, но при этом абсолютно гениальный метод фокусировки.

Клинья Додена

По фильмам или может из личного опыта, вы наверняка видели, что в старых фотоаппаратах, в центре изображения находится какой-то странный круг.

Как правило он разделен линией по горизонтали или диагонали, а вокруг вообще какой-то калейдоскоп.

При этом поворачивая кольцо фокусировки, всё что вне этого круга уходит в расфокус, а изображение в самом круге раздваивается.

Но, если совместить изображение в центре, то всё становится четким и фотография получается в фокусе.

Отсюда вопрос? Что это за фокусы такие?

Вся магия происходит при помощи вот такой штуки, которая называется фокусировочный экран.

В зеркальных камерах он ставился между зеркалом и видоискателем, на схемке, это номер 5. Можете поставить на паузу и изучить подробнее.

Устройство зеркального видоискателя:

1. Объектив
2. Поворотное зеркало (в опущенном положении)
3. Фокальный затвор
4. Фотоплёнка или цифровая матрица
5. Фокусировочный экран
6. Коллективная линза
7. Пентапризма или пентазеркало
8. Окуляр

Так вот в центре фокусировочного экрана находятся так называемые клинья Додена.

Это две полуциллиндрических призмы, расположенные под небольшим наклоном друг к другу, но при этом они пересекаются в плоскости, совпадающей с поверхностью матового стекла.

Теперь смотрите. Для того того, чтобы изображение на фото было в фокусе, нужно чтобы лучи света пересекались ровно в плоскости фокусировочного экрана, который находится на том же расстоянии от линзы, что и пленка или матрица.

Так вот, если мы сфокусированы неправильно и лучи пересекаются чуть перед или после плоскости фокусировочного экрана, клинья Додена, за счет небольшого наклона, вносят свою корректировку и сдвигают изображение в разные стороны.

Но если если мы сфокусированы правильно и плоскость резкого изображения совпадает с поверхностью стекла и точкой пересечения клиньев, изображение выглядит цельным.

В этом случае говорят, что центральная часть изображения находится в одной фазе фокусировки. И это важная ремарка… В будущем поймете почему…

В целом, такой способ ручной фокусировки очень удобный. И даже сейчас во многих современных зеркальных камерах, вы можете использовать такой фокусировочный экран. Если например снимаете на винтажные объективы или просто предпочитаете ручную фокусировку.

Но мы то про автофокус, поэтому переходим к более современным системам фокусировки.

Активный автофокус

Итак, все системы автофокуса можно поделить на два типа: активные и пассивные.

Активная система – это когда камера для того, чтобы сфокусироваться посылает вовне какой-то сигнал. Например, инфракрасный свет или ультразвуковой сигнал или даже лазерный луч. Дальше она получает отраженный сигнал обратно, рассчитывает задержку и тем самым расстояние до объекта.

По такому принципу работают радары, лидары, ToF-камеры и всякие лазерные рулетки.

А среди фотоаппаратов первой камерой с инфракрасным локатором автофокуса был Canon AF-35M, который вышел в 1979 году.

Активные системы были хороши тем, что отлично фокусировались в темноте и на объекты без контрастных деталей. Но были и недостатки: во-первых, нельзя было сфокусироваться через прозрачное препятствие, скажем, окно. А также такие системы могли отпугивать животных.

А если нельзя сфотографировать кошечку, тогда вообще зачем нужен фотоаппарат?

Поэтому от активного автофокуса довольно быстро отказались. И сейчас такие системы используют только в качестве вспомогательного метода фокусировки, например чтобы сфокусироваться в темноте или для AR или 3D сканирования как в Айпедах и Айфонах.

А вот в качество основного решения автофокусировки используют пассивные системы.

Такие системы ничего не излучают во вне, и основаны только на анализе света поступающего внутрь камеры.

Контрастный автофокус

Пассивных систем тоже бывает два типа: фазовые и контрастные.

Самый распространённый метод фокусировки — контрастный. Он основан на очень простом принципе. Изображение в фокусе более контрастно, чем изображение не в фокусе.

Поэтому, чтобы сфокусироваться камера по сути наугад перебирает разные значения фокуса: чуть подкрутит фокус в одну сторону и смотрит какой стала картинка: более контрастной или менее контрастной.

Если более контрастной — камера продолжает двигать фокус в том же направлении. Если менее контрастной в обратном. И так шаг за шагом, пока не найдет положение, в котором картинка самая контрастная. При этом автоматика всегда сначала будет пролетать идеальное значение, для того чтобы понять, что оно было идеальным и вернуться обратно. У этого способа есть ряд преимуществ.

Во-первых, универсальность. Это чисто программный способ фокусировки, который используют только данные с матрицы и не требует никаких дополнительных модулей. Поэтому контрастный автофокус может работать вообще на любой цифровой камере, хоть зеркальной, хоть беззеркальной.

Во-вторых, так как, по сути, это просто алгоритм можно его совершенствовать бесконечно, потому камеры с контрастным автофокусом часто начинают фокусироваться лучше и быстрее с обновлением прошивки.

Тем не менее способ ненадежный. Есть недостатки.

Самые главные – это довольно низкая скорость и эффект рысканья. Это когда фокус елозит туда сюда, чтобы определить идеальное положение. И в фотографии это еще более-менее приемлемо. Но когда фокус играет при видеосъемки — это выглядит как брак.

Также контрастный автофокус плохо работает в темноте и часто ошибается с тем, какой именно объект должен быть в фокусе.

Поэтому самым крутым и надёжным методом фокусировки сейчас читается фазовый автофокус.

Фазовый автофокус

Фазовый автофокус обычно обозначают аббревиатурой PDAF или Phase Detection Autofocus.

Вот такие точки фокусировки в видоискателе знаете? Вот это так обозначены датчики фазовой фокусировки.

Я думаю принцип работы фазового автофокуса вам покажется знакомым.

Свет проходит через специальный разделитель луча, который делит его на две части или точнее фазы. Эти два луча попадают на специальный датчик тоже разделенный на две части.

Если объект в фокусе, то свет прилетает ровно в середину этого датчика. А если мы сфокусированы ближе или дальше то свет попадает ближе к центру или к краю этого датчика.

То есть, по сути, это тоже самое что и клинья Додена, которые тоже разделили лучи и отклоняли их.

Только раньше определять насколько разъехалась фаза приходилось нашим глазам, а теперь это делают специальные датчики.

Вся прелесть фазовой автофокусировки в том, что камера сразу может посчитать на сколько ошибся фокус и в какую сторону его нужно крутить.

Поэтому фазовый автофокус работает молниеносно и очень точно. Фазовая фокусировка считается самой надежной крутой и быстрой системой, например, спортивная фотография была бы вообще невозможно без фазового автофокуса.

Но есть и минусы.

Модуль фазовой фокусировки — это отдельный модуль, который нужно спрятать где-то в камере. Обычно он находится где-то внизу под матрицей. И это в целом довольно сложная и массивная конструкция из дополнительных зеркал и прочих элементов.  И всё это должно быть откалибровано с очень высокой точностью, иначе промахов не избежать.

Во-вторых, точность фокусировки сильно зависит от количества датчиков фокусировки и от их навороченности.

Это бывают горизонтальные датчики: в этом случае фокусировка будет возможно только объектов с вертикальными деталями. Также они могут быть крестообразными или диагональными. В любом случае, чем более навороченный модуль, тем он массивнее и дороже.

При этом как бы много не было датчиков они всё равно не покроют всю площадь кадра.

Ну и самое главное. Так как свет не может одновременно поступать и на матрицу и на модуль автофокуса. Такая штука не работает с видео. И может быть использована только в зеркальных камерах.

Но например, Canon EOS R5 — беззеркальная камера. При этом автофокус тут работает очень круто. Но каким образом?

Dual Pixel

И тут мы переходим к технологии Dual Pixel, которую придумали в Canon и которая просто перевернула представление о том, на что способен автофокус в особенности при съёмке видео.

Первая камера, в которой появилась технология Dual Pixel была Canon EOS 70D, она вышла в 2013 году.

Здесь же в Canon EOS R5 используется вторая усовершенствованная версия технологии – Dual Pixel CMOS AF II.

Как же эта штука работает?

Dual Pixel — это тоже фазовая система фокусировки. Просто вместо дополнительного отдельного модуля с отдельными датчиками фазового автофокуса, для фокусировки используется основная матрица. Для этого в каждом пикселе фотодиод делится на две части. А над каждым пикселем устанавливается микролинза, которая направляет свет на эти два фотодиода. Ну а дальше, также как и в случае с обычным фазовым автофокусом, анализируется насколько съехали лучи относительно идеальной точки фокусировки. И всё. Вот так просто и элегантно.

Эта технологии лишена недостатков стандартного фазового автофокуса:

Не нужны ни дополнительные модули, ни зеркала.

Может работать непрерывно в режиме видео, а не только с фото.

Есть свободный выбор зоны фокусировки. Например, в профессиональной камере EOS-1D X Mark II всего 61 точка фокусировки и это считается много. Но в EOS R5 можно выбрать 5940 положений, а область фокусировки покрывает почти 100% кадра.

При этом Dual Pixel II-го поколения в EOS фокусируется всего за 0,05 секунды и работает при очень низкой освещенности -6,5 EV. Это прямо ночь.

Ну и конечно же тут есть куча умных режимов фокусировки: отслеживания глаз, лица, головы и тела. Режим для съемки животных, предметов и прочее. И всё это работает при помощи глубоких нейросети и процессора DIGIC X.

Кстати, в с iPhone, Google Pixel и некоторых других смартфонах тоже используется аналогичный метод фокусировки.

В общем, за видео с правильным фокусом, по большей части мы обязаны именно технологии Dual Pixel. Сейчас — это вершина эволюции автофокуса.

Объективы

Ну и конечно, не будем забывать про объективы. На скорость фокусировки влияет тип мотора.

Например, Canon свои объективы делит на оптику с STM и USM моторами.

STM — это шаговый мотор. Такие моторы работают плавно, бесшумно и отлично подходят для видеосъёмки, где не требуется сверхвысокая скорость фокусировки.

STM бывает двух типов:

с шестеренчатой передачей

и с винтовой передачей

Объективы с винтовой передачей больше по размерам, на зато тише.

Но в целом для видео и неспешной фотографии любой STM объектив подходит, поэтому не всегда стоит переплачивать и брать более дорогие USM объективы.

USM

В таких объективах установлен ультразвуковой мотор. Он преобразует энергию ультразвуковой вибрации во вращающую силу для управления объективом.

И такие объективы фокусируются очень быстро. Что важно для репортажной/спортивной съемки, или может съёмки животных.

К примеру, если у вас очень резвые коты.

Их бывает три типа:

Ультразвуковой мотор кольцевого типа. Он состоит из ротора и статора. При подаче переменного тока с частотой около 30 000 Гц на статор создаются вибрации, вызывающие непрерывное вращение ротора.

30 000 Гц — это ультразвуковая частота, поэтому мотор называется ультразвуковым.

Второй тип — Micro USM. В принципе тоже самое что и USM, но в более компактном исполнении.

Но еще есть Nano USM. И вот это совсем новый тип фокусировки, представленный в 2016 году.

Nano USM работает также плавно и бесшумно как STM, но со скоростью USM. И это чистый кайф. Получаем идеально плавную и быструю фокусировку.

Еще существуют моторы постоянного тока DC. Если в названии объектива не указано USM или STM, скорее всего это DC. Такие моторы самые шумные и медленные.

Но встречаются не часто, а например, в новой линейке объективов Canon для беззеркалок с байонетом RF таких вообще нет, есть только STM и USM. Можно брать любой не парясь, благо линейка очень большая и постоянно пополняется

Все RF объективы что я держал — пушка, очень советую. Особенно порадовал Canon RF 100mm F2.8L Macro IS USM.

Брекетинг фокусировки

Кстати, для макросъёмки тут есть очень крутая фича — брекетинг фокусировки.

Камера делает серию снимков, начиная с указанного расстояния фокусировки, а затем постепенно двигаясь в сторону бесконечности.

После чего серия кадров склеивается в один снимок, в котором на постпродакшене можно сделать большую глубиной резкости, чтобы всё было в фокусе.

Надеюсь вам, как и нам стало понятнее как работает автофокус.

Post Views: 4 068

Автофокус (AF) Определение. Что такое автофокус (AF) от SLR Lounge

Техническое объяснение автофокуса

Технология автофокуса (AF) впервые появилась в очень грубых формах довольно медленно в течение 1960-х и 1970-х годов, и только получила широкое распространение. крупными производителями фотоаппаратов в 1980-х годах. Сегодня большинство потребительских и профессиональных объективов и камер предлагают автофокусировку, и только несколько компаний, специализирующихся на производстве объективов, предлагают объективы, которые всегда необходимо фокусировать вручную.

(Подробнее читайте ЗДЕСЬ)

Сегодня используются различные типы технологий автофокусировки, и система автофокусировки, встроенная в вашу камеру, будет зависеть от типа системы камеры. Вообще говоря, большинство систем автофокусировки делятся на две разные категории: автофокусировка, выполняемая самим датчиком изображения, и фокусировка, выполняемая отдельным модулем автофокусировки.

Оптическая фазовая автофокусировка в зеркальных камерах

Если камера имеет зеркало и затвор, в ней будет использоваться технология автофокусировки, известная как фазовая автофокусировка. Этот тип системы автофокусировки обычно использует модуль автофокусировки, который отделен от самого датчика изображения. Этот модуль автофокусировки фокусирует объектив, используя свет, который отражается от другого зеркала, скрытого за основным.

Эта технология автофокусировки стала очень точной, и профессиональные камеры высокого класса оснащены впечатляющими интеллектуальными системами фазовой автофокусировки. Однако использование зеркала и отдельного модуля автофокусировки имеет один врожденный недостаток: на самом деле не используется сам датчик для проверки фокусировки.

Чтобы компенсировать незначительные (но постоянные) расхождения в точности автофокусировки камеры или объектива, многие современные камеры предлагают систему точной настройки автофокуса. (См. Микрорегулировка АФ)

Сенсорная автофокусировка в беззеркальных камерах

Камеры без зеркала (а также зеркальные камеры с режимом «живого просмотра») используют сам датчик изображения для выполнения автофокусировки. Обычно это выполняется с помощью метода, известного как автофокусировка с обнаружением контраста, которая ранее уступала как по эффективности автофокусировки при слабом освещении, так и по непрерывному отслеживанию объекта.

Однако в некоторых последних беззеркальных камерах (и цифровых зеркальных фотокамерах в режиме реального времени) был разработан метод использования самого датчика изображения для выполнения автофокусировки с определением фазы. Другие камеры получили гибридную систему автофокусировки, которая выполняет как фазовую, так и контрастную автофокусировку на датчике изображения.

Обе эти новейшие системы автофокусировки могут быть чрезвычайно точными и менее подверженными ошибкам, особенно в оптимальных (ярких) условиях освещения. Новейшие версии этих технологий наконец-то могут конкурировать по производительности автофокусировки даже с лучшими традиционными системами оптической фазовой автофокусировки.

Другие термины и определения, связанные с автофокусировкой

Системы автофокусировки имеют множество функций и опций, названия некоторых из которых иногда приводят к путанице. Вот краткий список некоторых общих терминов, используемых в системах автофокусировки:

• Точки фокусировки: Отдельные точки вокруг видоискателя, где фактически выполняется автофокусировка. Большинство камер позволяют вам либо выбрать отдельную точку фокусировки и перемещать ее по видоискателю, либо позволить камере автоматически выбирать ту точку фокусировки, которую она считает лучшей.
• Точки фокусировки перекрестного типа: Тип точки фокусировки, фактически состоящий из двух точек фокусировки с определением фазы в одной, что позволяет точке фокусировки обнаруживать детали изображения любой формы. Для сравнения, точка автофокусировки некрестового типа способна обнаруживать детали изображения только в определенном направлении.
• Покадровый фокус: Режим автофокусировки, в котором фокус фиксируется на объекте один раз, а затем останавливается, что позволяет дождаться момента или изменить композицию изображения, прежде чем щелкнуть затвор. Также известен как One Shot Focus.
• Непрерывная фокусировка: режим автофокусировки, при котором непрерывное отслеживание объекта позволяет удерживать фокус на движущемся объекте до тех пор, пока вы удерживаете кнопку автофокусировки. Также известен как Servo Focus или AI-Сервопривод
• Динамический фокус: режим автофокусировки, который позволяет камере перемещать/изменять активную точку фокусировки, чтобы отслеживать объект, если он движется вокруг видоискателя.
• AF-ON: настройка, которая позволяет фотографу активировать автофокусировку с помощью кнопки, отличной от кнопки спуска затвора,
  и, при желании, запретить автофокусировку с помощью кнопки спуска затвора. Некоторые камеры имеют специальную кнопку AF-ON, на других камерах функция должна быть назначена другой кнопке. Также называется Кнопка «Назад» для фокусировки.

Пейзажная фотография

10 советов по фотосъемке зимних пейзажей для получения лучших фотографий

Dawn Gilfillan, 1 год назад 7 мин чтения

Хотите научиться делать отличные фотографии зимних пейзажей? Что ж, мы собрали число…

Основы фотографии

Узнайте, как фотографировать молнии с помощью этих 7 основных советов

Дон Гилфиллан, 2 года назад 11 минут чтения

Попытка сфотографировать молнию может быть сложной задачей, но полученные изображения будут очень полезными. Нет двух молний…

Фотокамеры и объективы Nikon

Обзор Nikon Z6 II | Отличная камера, доведенная до совершенства?

Мэтью Сэвилл, 2 года назад 20 минут чтения

Nikon Z6 II — почти идеальное обновление и без того впечатляющего предшественника. Он выгодно отличается от своих профессиональных конкурентов и предлагает доступ к невероятной линейке объективов с байонетом Z.

Фотография

Как стать спортивным фотографом

Элис Хьюстонс, 2 года назад 6 мин чтения

Спортивная фотография — захватывающая и быстро развивающаяся область, которая предлагает фотографам множество возможностей для съемки динамичных изображений спортсменов…

Новости фотографии

Nikon официально представляет беззеркальные объективы Nikkor Z 14-24 мм f/2,8 S и 50 мм f/1,2 S

Дэвид Дж. Крю, 3 года назад 6 min read

Компания Nikon объявила о двух инновационных дополнениях к растущей линейке объективов NIKKOR Z: сверхширокоугольном объективе NIKKOR Z 14–24 мм f/2,8 S и мощном объективе NIKKOR Z 50 мм f/1,2 S.

Камеры и объективы Panasonic

Сборник обзоров Panasonic Lumix S5

Дэвид Дж. Крю, 3 года назад 5 минут чтения

После нескольких недель слухов и спекуляций Panasonic официально объявила о выпуске Lumix S5 (DC-S5, если вы…

Камеры Canon

Сборник обзоров Canon EOS R6

Дэвид Дж. Крю, 3 года назад 6 минут чтения

Всего несколько недель назад были официально анонсированы Canon EOS R5 и R6, и мы очень рады!…

Новости фотографии

Программа Nikon Trade Up To Z 5 предоставляет дополнительное бонусное предложение в размере 100 долларов США

Дэвид Дж. Крю, 3 года назад 2 минуты чтения

В течение ограниченного времени обменяйте любую исправную камеру, чтобы получить бонус в размере 100 долларов США на новый Nikon Z 5 в дополнение к стоимости вашей камеры при обмене

Понимание автофокусировки камеры

Система автофокусировки камеры интеллектуально регулирует объектив камеры, чтобы сфокусироваться на объекте, и может означать разницу между резким снимком и упущенной возможностью. Несмотря на кажущуюся простой цель — резкость в точке фокусировки — внутренняя работа фокуса камеры, к сожалению, не так проста. Это руководство направлено на то, чтобы улучшить ваши фотографии, познакомив вас с работой автофокуса, что позволит вам как максимально использовать его возможности, так и избежать его недостатков.

Примечание. Автофокусировка (AF) работает либо с использованием датчиков контраста внутри камеры ( пассивный AF ), либо путем подачи сигнала для освещения или оценки расстояния до объекта ( активный AF ). Пассивная автофокусировка может выполняться с использованием методов обнаружения контраста или обнаружения фазы , но оба метода полагаются на контраст для достижения точной автофокусировки; поэтому они будут рассматриваться как качественно похожие для целей этого руководства по AF. Если не указано иное, в этом руководстве предполагается пассивная автофокусировка. Мы также обсудим метод активной автофокусировки с помощью вспомогательного луча ближе к концу.

КОНЦЕПЦИЯ: ДАТЧИКИ АВТОФОКУСА

Датчик(и) автофокуса камеры – это реальный двигатель достижения точной фокусировки, они располагаются в различных массивах в поле зрения вашего изображения. Каждый датчик измеряет относительную фокусировку, оценивая изменения контраста в соответствующей точке изображения, где предполагается, что максимальная контрастность соответствует максимальной резкости.

Изменить фокус Количество:
Размытый	Часть	Острый

400%	Гистограмма датчика

Пожалуйста, посетите учебник по гистограммам изображений, чтобы узнать фон о контрасте изображения.
Примечание: многие компактные цифровые камеры используют сам датчик изображения в качестве датчика контраста (используя метод, называемый автофокусировкой с определением контраста), и не обязательно имеют несколько дискретных датчиков автофокусировки (которые более распространены при использовании метода фазового обнаружения автофокусировки). Кроме того, приведенная выше диаграмма иллюстрирует метод обнаружения контраста при автофокусировке; обнаружение фазы — еще один метод, но он по-прежнему зависит от контраста для точной автофокусировки.

Процесс автофокусировки обычно работает следующим образом:
(1) Процессор автофокусировки (AFP) вносит небольшие изменения в расстояние фокусировки.
(2) AFP считывает датчик автофокусировки, чтобы оценить, насколько улучшилась фокусировка.
(3) Используя информацию из (2), AFP настраивает объектив на новое расстояние фокусировки.
(4) AFP может многократно повторять шаги 2-3, пока не будет достигнута удовлетворительная фокусировка.

Весь этот процесс обычно занимает долю секунды. Для сложных объектов камера может не достичь удовлетворительной фокусировки и отказаться от повторения вышеуказанной последовательности, что приведет к сбою автофокусировки. Это ужасный сценарий «охоты за фокусом», когда камера многократно фокусируется вперед и назад без фиксации фокуса. Однако это не означает, что фокусировка на выбранном объекте невозможна. Может ли и почему автофокус может выйти из строя, в основном определяется факторами, описанными в следующем разделе.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАБОТУ АВТОФОКУСА

Объект съемки может иметь огромное влияние на то, насколько хорошо ваша камера выполняет автофокусировку, и часто даже больше, чем любые различия между моделями камер, объективами или настройками фокусировки. Тремя наиболее важными факторами, влияющими на автофокусировку, являются уровень освещенности, контрастность объекта и движение камеры или объекта .

Слева показан пример, иллюстрирующий качество различных точек фокусировки; наведите указатель мыши на это изображение, чтобы увидеть преимущества и недостатки каждого местоположения фокусировки.

Обратите внимание, что каждый из этих факторов не является независимым; другими словами, можно добиться автофокусировки даже для плохо освещенного объекта, если этот же объект также имеет экстремальный контраст, или наоборот. Это имеет важное значение для выбора точки автофокусировки: выбор точки фокусировки, соответствующей резкому краю или ярко выраженной текстуре, может обеспечить лучшую автофокусировку , при условии, что все остальные факторы остаются неизменными.

В примере слева нам повезло, что место, где автофокус работает лучше всего, также соответствует местоположению объекта. Следующий пример более проблематичен, поскольку автофокусировка лучше всего работает на фоне, а не на объекте. Наведите указатель мыши на изображение ниже, чтобы выделить области с хорошей и плохой производительностью.

На фотографии справа, если сфокусироваться на быстро движущихся источниках света позади объекта, есть риск, что объект окажется не в фокусе, когда глубина резкости невелика (как в случае с малой глубиной резкости). легкий боевик, как этот).

В качестве альтернативы, фокусировка на внешнем блике объекта, возможно, была бы лучшим подходом, с оговоркой, что этот свет будет быстро менять сторону и интенсивность в зависимости от местоположения движущихся источников света.

Если у камеры возникли трудности с фокусировкой на внешнем освещении, менее контрастной (но стационарной и достаточно хорошо освещенной) точкой фокусировки будет ступня объекта или листья на земле на том же расстоянии, что и объект.

Что делает вышеупомянутый выбор трудным, так это то, что эти решения часто приходится либо предвидеть, либо принимать в течение доли секунды. Дополнительные конкретные методы автофокусировки на неподвижных и движущихся объектах будут обсуждаться в соответствующих разделах ближе к концу этого руководства.

КОЛИЧЕСТВО И ТИП ТОЧЕК АВТОФОКУСИРОВКИ

Надежность и гибкость автофокусировки в первую очередь зависят от количества, положения и типа точек автофокусировки, доступных в данной модели камеры. Зеркальные камеры высокого класса могут иметь 45 или более точек автофокусировки, в то время как другие камеры могут иметь всего одну центральную точку автофокусировки. Два примера расположения датчиков автофокуса показаны ниже:

Макс. f/#:	ф/2,8	ф/4,0	ф/5,6	ф/8,0
	Высококачественная зеркальная фотокамера

Макс. f/#:	ф/2,8	ф/4,0	ф/5,6
	Вход в среднечастотную зеркальную фотокамеру

Для левого и правого примеров используются камеры Canon 1D MkII и Canon 20D соответственно.
Для этих камер автофокусировка невозможна при диафрагмах менее f/8,0 и f/5,6.

Показаны два типа датчиков автофокусировки:
 +   датчики перекрестного типа (двумерное обнаружение контраста, более высокая точность)
 l   датчики вертикальной линии (одномерное обнаружение контраста, более низкая точность)

Примечание. «датчик вертикальной линии» называется так только потому, что он определяет контраст вдоль вертикальной линии.
Как ни странно, этот тип датчика лучше всего обнаруживает горизонтальные линии.

Для зеркальных камер количество и точность точек автофокусировки также могут изменяться в зависимости от максимальной диафрагмы используемого объектива, как показано выше. Это важное соображение при выборе объектива камеры: даже если вы не планируете использовать объектив с максимальной апертурой, эта диафрагма все же может помочь камере достичь более высокой точности фокусировки . Кроме того, поскольку центральный датчик автофокусировки почти всегда является наиболее точным, для объектов, расположенных не по центру, часто лучше сначала использовать этот датчик для фиксации фокуса (перед перекомпоновкой кадра).

Несколько точек автофокусировки могут работать вместе для повышения надежности или могут работать изолированно для повышения точности, в зависимости от выбранной вами настройки камеры. Некоторые камеры также имеют функцию «автоматической глубины резкости» для групповых фотографий, которая гарантирует, что группа точек фокусировки находится в пределах приемлемого уровня фокусировки.

РЕЖИМ AF: НЕПРЕРЫВНАЯ И AI SERVO vs. ONE SHOT

Наиболее широко поддерживаемый режим фокусировки камеры — покадровая фокусировка, которая лучше всего подходит для неподвижных объектов. Режим одного кадра подвержен ошибкам фокусировки для быстро движущихся объектов, поскольку он не может предвидеть движение объекта, а также потенциально затрудняет визуализацию этих движущихся объектов в видоискателе. Для фокусировки одним кадром требуется блокировка фокуса, прежде чем можно будет сделать снимок.

Многие камеры также поддерживают режим автофокусировки, который постоянно регулирует фокусное расстояние для движущихся объектов. Камеры Canon называют это фокусировкой «AI Servo», тогда как камеры Nikon называют его «непрерывной» фокусировкой. Он работает, предсказывая, где объект будет немного находиться в будущем, основываясь на оценках скорости объекта по предыдущим фокусным расстояниям. Затем камера заранее фокусируется на этом прогнозируемом расстоянии, чтобы учесть задержку затвора (задержку между нажатием кнопки спуска затвора и началом экспозиции). Это значительно увеличивает вероятность правильной фокусировки движущихся объектов.

Ниже приведены примеры максимальных скоростей слежения для различных камер Canon:

Значения приведены для идеального контраста и освещения при использовании объектива Canon 300mm f/2.8 IS L.

Приведенный выше график должен также давать эмпирическую оценку для других камер. Фактическая максимальная скорость отслеживания также зависит от того, насколько хаотично движется объект, контрастности и освещения объекта, типа объектива и количества датчиков автофокусировки, используемых для отслеживания объекта. Также имейте в виду, что использование отслеживания фокусировки может значительно сократить срок службы батареи вашей камеры, поэтому используйте его только при необходимости.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ЛУЧ АВТОФОКУСА

Многие камеры оснащены вспомогательным лучом для автофокусировки, который представляет собой метод активной автофокусировки, в котором используется видимый или инфракрасный луч, помогающий датчикам автофокусировки обнаруживать объект. Это может быть очень полезно в ситуациях, когда ваш объект недостаточно освещен или имеет недостаточную контрастность для автофокусировки, хотя вспомогательный луч автофокусировки также имеет недостаток, заключающийся в гораздо более медленной автофокусировке.

Большинство компактных камер используют встроенный источник инфракрасного света для помощи при автофокусировке, в то время как цифровые зеркальные камеры часто используют встроенную или внешнюю вспышку для освещения объекта. При использовании вспышки для помощи при автофокусировке вспомогательный луч для автофокусировки может иметь проблемы с фиксацией фокуса, если объект заметно перемещается между срабатываниями вспышки. Поэтому использование вспомогательного луча для автофокусировки рекомендуется только для неподвижных объектов.

НА ПРАКТИКЕ: ДЕЙСТВУЮЩИЕ ФОТОГРАФИИ

Автофокус почти всегда лучше всего работает с движущимися фотографиями при использовании следящего AI или непрерывного режима. Производительность фокусировки может быть значительно улучшена за счет того, что объективу не приходится выполнять поиск в большом диапазоне расстояний фокусировки.

Возможно, наиболее широко поддерживаемый способ добиться этого — предварительно сфокусировать камеру на расстоянии, близком к тому, где вы ожидаете, что движущийся объект пройдет через . В примере с байкером справа можно предварительно сфокусироваться на обочине дороги, поскольку можно было бы ожидать, что байкер проедет на близком расстоянии.

Некоторые объективы для зеркальных фотокамер также имеют переключатель минимальной дистанции фокусировки; установка максимально возможного расстояния (при условии, что объект никогда не окажется ближе) также может повысить производительность.

Однако имейте в виду, что в режиме непрерывной автофокусировки можно делать снимки, даже если фиксация фокуса еще не достигнута.

НА ПРАКТИКЕ: ПОРТРЕТЫ И ДРУГИЕ ФОТОФОТО

Фотосъемку лучше всего делать в режиме покадровой автофокусировки, который обеспечивает блокировку фокуса до начала экспозиции. Обычные требования к точке фокусировки по контрасту и сильному освещению по-прежнему применяются, хотя необходимо убедиться, что движение объекта очень мало.

Для портретов глаз является лучшей точкой фокусировки — и потому, что это стандарт, и потому, что он имеет хороший контраст. Хотя центральный датчик автофокусировки обычно наиболее чувствителен, наиболее точная фокусировка достигается при использовании смещенных от центра точек фокусировки для смещенных от центра объектов. Если вместо этого использовать центральную точку автофокусировки для достижения блокировки фокуса (до перекомпоновки для объекта, находящегося не в центре), расстояние фокусировки всегда будет меньше фактического расстояния до объекта, и эта ошибка увеличивается для более близких объектов. Точная фокусировка особенно важна для портретов, поскольку они обычно имеют малую глубину резкости.

Поскольку наиболее распространенным типом датчика автофокусировки является датчик вертикальной линии, возможно, стоит также подумать, содержит ли ваша точка фокусировки в основном вертикальный или горизонтальный контраст. В условиях низкой освещенности можно добиться блокировки фокусировки, что невозможно иначе, повернув камеру на 90 ° во время автофокусировки.