Что такое фазовый автофокус в камере смартфоне?

Рассказываем о широко распространенной и полезной технологии в камерах смартфонов.

Все хотят, чтобы при съемке фотографии получались ясными и четкими, а фотографируемый объект — отчетливым и резким, то есть находился в фокусе. В настоящее время во всех современных гаджетах есть автоматический фокус, при котором устройство самостоятельно размещает линзы на таком фокусном расстоянии, которое позволит запечатлеть предмет съемки без смазывания.

Со стороны кажется, что все происходит просто и быстро — достаточно навести камеру на нужную область кадра, и фотография готова. На самом деле за короткий промежуток времени происходит масса незаметных нам процессов и вычислений.

В большинстве устройств используется автоматическая фокусировка, реализованная на основе сканирования световых фаз — фазовый автофокус. Попробуем описать его принцип действия доступным языком.

Впервые такой тип автофокусировки был установлен в зеркальных фотоаппаратах, где зарекомендовал себя как стабильный и быстрый. Позже фазовым автофокусом стали снабжаться фотокамеры смартфонов — сейчас этим никого не удивить.

Как работает фазовый автофокус?

От всех областей фотографируемой картинки потоки света попадают в объектив камеры, а после этого на светочувствительный сенсор — матрицу камеры. На ней расположен фазовый датчик (зачастую не один), который анализирует равномерность поступивших световых фаз. Если они одинаковы, фокусное расстояние относительно объекта съемки выбрано верно. При расхождении характеристик полученных световых потоков этот датчик сообщает об этом процессору камеры, который перемещает линзы объектива для получения верных параметров световых фаз. Эти измерения происходят очень быстро.

В большинстве мобильных камер фазовые датчики располагаются равномерно по площади будущего кадра, чтобы охватить зоной резкости любой отдельный объект. Благодаря этому возможно объединение резкости на нескольких объектах съемки, находящихся на примерно одинаковом расстоянии от объектива.

Чтобы наглядно представить работу и расположение фазовых датчиков на матрице, давайте вспомним процесс фотографирования на цифровой мыльнице или зеркальном фотоаппарате. Перед тем, как сделать фотографию, мы не до конца нажимаем на кнопку спуска затвора. В этот момент происходит оценка возможных объектов фокусировки — на дисплее они помечаются многочисленными квадратиками или красными точками. Это и есть проявление работы фазовых детекторов.

Плюсы и минусы

Достоинство фазового автофокуса — высокая скорость наведения, особенно по сравнению с устаревшим контрастным аналогом. Процессору камеры и детекторам необходимы доли секунды для замера и установки резкости, причем ошибки фокусировки достаточно редки.

В современных флагманских смартфонах количество детекторов настолько велико, что может покрывать до 20% матрицы, поэтому качество снимков значительно возрастает. Некоторые производители, например Samsung, снабжают матрицу камеры своих гаджетов световыми датчиками на все 100% — речь идет о технологии Dual Pixel , о которой мы подробно рассказывали в этой статье.

Еще один несомненный плюс фазового автофокуса — возможность фокусироваться на движущихся объектах. Несмотря на то, что картинка в этом случае стремительно меняется, датчики наводят резкость на нужный предмет.

Недостаток фазового автофокуса — увеличение вероятности неверной фокусировки при недостаточном освещении, когда фотографируемый объект располагается на значительном расстоянии от камеры. В этом случае световым детекторам недостаточно информации о фотографируемых объектах.

Напоследок простой, но полезный совет. Чтобы получить фотографию с резкостью в нужной вам области (не только по центру), при наведении смартфона прикоснитесь к дисплею в требуемой точке фокуса.

Загрузка…

Как работает фазовый автофокус

Когда дело доходит до технологии DSLR, кажется, есть некоторая путаница в том, как именно работает автофокус с определением фазы. Фотограф Назим Мансуров (Nosim Mansurov) в этой статье рассказывает, как и почему у камеры может быть проблема с автофокусом, и что происходит внутри нее с точки зрения автофокуса, когда делается снимок.

Большинство фотографов, не понимают, что основная проблема необязательно связана с конкретной моделью или типом камеры, а скорее с конкретным способом фокусировки этих камер. Проблемы с передним и задним фокусом в современных камерах, не являются чем-то новым — они существуют с тех пор, как была создана первая зеркалка с датчиком фазового обнаружения. 

Как работают зеркальные камеры

Чтобы разобраться в этом вопросе более подробно, важно сначала узнать, как работает зеркальная камера. Обычно на иллюстрациях показывается только одно зеркало, расположенное под углом 45 градусов. Однако за ним есть также вторичное зеркало, отражающее часть света на фазовый датчик.

Взгляните на упрощенную иллюстрацию ниже, которую Назим сделал на примере Nikon D800.

1. Луч света.
2. Главное/Отражающее зеркало.
3. Вторичное зеркало, также известное как «Дополнительное».
4. Затвор камеры и датчик изображения.
5. Эксцентриковый штифт (шестигранник 1,5 мм) для регулировки главного зеркала.
6. Эксцентриковый штифт (шестигранник 1,5 мм) для регулировки вторичного зеркала.
7. Датчик определения фазы (датчик AF).
8. Пентапризма.
9. Видоискатель.

Давайте посмотрим, что происходит внутри камеры, когда делается снимок. 

Лучи света попадают в объектив (1) и в камеру. Частично прозрачное главное зеркало (2) расположено под углом 45 градусов, поэтому оно отражает большую часть света вертикально в пентапризму (8). Пентапризма «волшебным образом» преобразует вертикальный свет обратно в горизонтальный и переворачивает его, так что вы видите именно то, что получаете, когда смотрите в видоискатель (9). Небольшая часть света проходит через главное зеркало и отражается вторичным (3), которое также наклонено под углом (54 градуса на многих современных камерах Nikon, как показано выше). Затем свет достигает датчика фазового обнаружения / автофокусировки (7), который перенаправляет его на группу датчиков (два датчика на точку автофокусировки). 

Затем камера анализирует и сравнивает изображения с этих датчиков (аналогично тому, как оценивается фокусировка на дальномере), и, если они не выглядят одинаково, она дает команду объективу произвести правильную настройку. 

Хотя описанный выше процесс выглядит более или менее простым, у этого подхода есть одна серьезная проблема. Датчик фазового определения дает команду объективу выполнить правильную настройку, в то время как изображение захватывается совершенно другим устройством — датчиком на задней панели камеры. В чем тогда проблема? 

Помните, что когда вы делаете снимок, оба зеркала заднего вида поднимаются, затвор открывается, и свет от объектива попадает прямо на датчик камеры (4). Для правильной работы фазового автофокуса расстояние между креплением объектива и датчиком камеры, а также расстояние между креплением объектива и датчиком фазового определения должны быть одинаковыми. Если есть даже небольшое отклонение, автофокус будет некорректным. Вдобавок ко всему, если угол вторичного зеркала не совсем такой, каким должен быть, это также приведет к проблемам с автофокусировкой. 

Как работает датчик фазового определения 

Как было сказано выше, система фазового детектирования работает так же, как и дальномерные камеры. Свет, отражающийся от вторичного зеркала, принимается двумя или более небольшими датчиками изображения (в зависимости от того, сколько точек фокусировки в системе автофокусировки) с микролинзами над ними. Для каждой точки фокусировки, которую вы видите в видоискателе, есть два крошечных датчика разности фаз — по одному для каждой стороны объектива, как показано на иллюстрации (7) (хотя на иллюстрации это поведение чрезмерно преувеличено, показаны два отдельных световых луча, достигающих двух отдельных датчиков).

Фактически, на современном устройстве фазового обнаружения больше, чем два датчика, и они расположены очень близко друг к другу. Когда свет их достигает, если объект находится в фокусе, световые лучи с крайних сторон объектива сходятся прямо в центре каждого датчика (как на датчике изображения). На обоих сенсорах будут одинаковые изображения, указывающие на то, что объект действительно находится в идеальном фокусе. 

Если объект находится не в фокусе, свет больше не будет сходиться и попадет в разные стороны датчика, как показано ниже.

На рисунках 1–4 представлены условия, при которых линза сфокусирована (1) слишком близко, (2) правильно, (3) слишком далеко и (4) чрезвычайно далеко. Из графиков видно, что разность фаз между двумя профилями может использоваться, чтобы определить не только в каком направлении, но и на сколько нужно изменить фокус для достижения оптимальной фокусировки. Обратите внимание, что на самом деле вместо сенсора движется объектив. 

Поскольку система фазового детектирования знает, находится ли объект в фокусе спереди или сзади, она может отправлять точные инструкции на объектив камеры о том, в каком направлении и на сколько повернуть фокус. Вот что происходит, когда камера фокусируется на объекте (работа автофокусировки замкнутого цикла): 

1. свет, проходящий через крайние стороны линзы, оценивается двумя датчиками изображения;
2. в зависимости от того, как свет достигает датчиков изображения, система автофокусировки может определить, находится ли объект в фокусе спереди или сзади и на сколько далеко;
3. затем система автофокусировки дает команду объективу отрегулировать фокус;
4. вышеуказанное повторяется, пока не будет достигнута идеальная фокусировка. Если фокусировка не может быть достигнута, объектив сбрасывается и начинает восстанавливать фокусировку, что приводит к «охоте» на фокус;
5. после достижения идеальной фокусировки система автофокусировки отправляет подтверждение того, что объект находится в фокусе (зеленая точка внутри видоискателя, звуковой сигнал и т.д.).

Система определения фазы намного быстрее, чем система определения контраста (которая полагается на изменение фокуса вперед и назад до тех пор, пока фокус не будет достигнут, с большим количеством анализа данных изображения, происходящего на уровне датчика изображения). 

Система фазовой детекции/автофокусировки — очень сложна и улучшается практически каждый раз, когда обновляется линейка камер более высокого класса. С годами количество точек автофокусировки увеличивалось, как и количество более надежных точек автофокусировки крестового типа. Взгляните на эту сложную матрицу датчиков автофокуса на камере.

Увеличилось не только количество точек автофокусировки, но и их надежность. Большинство современных профессиональных фотоаппаратов сегодня оснащены чрезвычайно быстрыми и легко настраиваемыми системами автофокусировки, которые могут непрерывно отслеживать объекты и фокусироваться. 

Проблемы с автофокусом DSLR 

Система автофокусировки с определением фазы очень сложна и требует высокой точности для получения результатов. Самое главное, что она должна быть правильно установлена ​​и выровнена в процессе производства. Если есть даже небольшое отклонение, которое случается довольно часто при производстве, автофокус отключится. Это основная причина, по которой фазовое обнаружение было источником проблем с тех пор, как появилась первая такая зеркалка. Понимая возможные отклонения, производители цифровых зеркальных фотокамер разработали систему высокоточной калибровки, которая это учитывает и позволяет проводить индивидуальную калибровку камеры. 

Если обнаруживается проблема выравнивания датчика с определением фазы, система выполняет автоматическое компьютеризированное тестирование, которое проходит через каждую точку фокусировки и вручную настраивает ее в камере. Отклоненные точки повторно калибруются и регулируются, затем значения компенсации записываются в прошивку камеры.

Контрастный и фазовый автофокус / Съёмка для начинающих / Уроки фотографии

Резкость — одна из важнейших составляющих качественной фотографии. Будучи достаточно резким, снимок может передать сюжет в мельчайших подробностях и деталях.

За резкость фотографии отвечает прежде всего фокусировка. О том, что это такое и как с ней работают современные фотоаппараты, мы сегодня и поговорим.

Немного теории и истории

Объектив фокусируется не на конкретном объекте, а на определённой дистанции. Объектив, как и любой оптический прибор (например, проектор, бинокль, микроскоп, увеличительное стекло), может быть сфокусирован только на определённом расстоянии. И только объекты, находящиеся на этой дистанции, будут в кадре резкими. На некоторых объективах даже предусмотрена специальная шкала, показывающая дистанцию фокусировки в метрах. Во время фокусировки в объективе туда-сюда двигается блок линз, подобно тому, как мы двигаем обычную лупу, разглядывая мелкие предметы: лупа покажет их резкими только тогда, когда будет находиться на нужном расстоянии от них.

Nikon D810 / Nikon 85mm f/1.4D AF Nikkor

При наведении на резкость мы настраиваем объектив на определённую дистанцию фокусировки.

Nikon D810 / Nikon 85mm f/1.4D AF Nikkor

Ошибка с этим параметром грозит тем, что главный объект снимка получится нерезким.

Интересное следствие из предыдущего пункта: если в кадре есть несколько объектов, которые расположены на разных дистанциях, то просто так на всех них сфокусироваться не получится. Но есть решение: уместить все объекты в глубину резкости. О том, как с ней работать, мы писали в отдельных уроках. Отметим, что на устройствах с очень маленьким по размеру сенсором (например, на смартфонах или компактных фотоаппаратах) глубина резкости будет очень большой. Именно поэтому на такие устройства легко сделать кадр, где резким получится как передний, так и задний план. Но по этой же причине с ними практически невозможно размыть фон на снимке.

Раньше фотографы самостоятельно фокусировали объектив. Сегодня функция ручной фокусировки сохранилась практически в любой фотокамере. А в зеркальной фототехнике она присутствует всегда. Минус ручной фокусировки в том, что для точного наведения на резкость вам потребуется много времени. А если ваш объект ещё и двигается, то ручная фокусировка превращается в настоящее испытание нервов, координации и зрения фотографа. Начиная с 80-х годов прошлого столетия стали развиваться системы автоматической фокусировки. Тогда компания Nikon представила свою первую камеру, наделённую автофокусом — Nikon F3AF.

Фотоаппарат Nikon F3AF — первая автофокусная зеркальная камера от Nikon.

Nikon FM10 — единственная зеркалка Nikon без автофокуса, которую можно до сих пор купить не только на вторичном рынке, но и в официальных магазинах. И да, к тому же это плёночная фотокамера.

C тех пор фотокамеры, наделённые функцией автофокуса, вытеснили более простые модели, лишённые её. Сегодня практически не выпускают фотоаппараты без автоматической фокусировки.

Nikon D7200 — современная камера с продвинутой системой автофокуса.

Можно говорить о том, что в наши дни автофокус стал неотъемлемой частью современной фотокамеры. Системы автоматической фокусировки совершенствуются с каждым годом, становясь всё быстрее, чувствительнее и гибче в работе.

Как работает автофокус?

Система автоматической фокусировки — это комплекс датчиков и механизмов. Аппарату нужно оценить будущий кадр, понять, на какой дистанции нужно сфокусироваться, а после этого ещё и соответствующим образом передвинуть блок линз в объективе так, чтобы он проецировал на сенсор резкое изображение.

По принципу работы различают два основных типа систем автофокуса.

Фазовая фокусировка

Проверенный временем тип автоматической фокусировки. Такой тип автофокуса является основным для зеркальных фотоаппаратов. Мы знаем, что ключевой элемент зеркальной камеры — это, собственно, зеркало. Благодаря ему мы можем видеть изображение, получаемое прямо через объектив аппарата. Но на этом функции зеркала не заканчиваются. И кстати, зеркало в камере не одно: там имеется целая система зеркал. Она устроена таким образом, что часть отражённого света отправляется в видоискатель, а часть попадает на специальный модуль, на котором установлены датчики. Современный модуль автофокуса может содержать десятки таких датчиков. Производители стараются располагать датчики так, чтобы они покрывали максимально возможную площадь кадра, дабы фотограф мог сфокусироваться на любом фрагменте будущей фотографии.

Перед фотографом эти маленькие датчики предстают как точки фокусировки в видоискателе. Думаю, они знакомы всем. Фотограф волен выбрать самостоятельно нужную точку (читай «отдельный датчик на модуле фокусировки»), а может доверить этот выбор автоматике аппарата.

Красный квадратик — выбранная точка фокусировки. Выбрав её, фотограф «приказал» фотокамере задействовать при фокусировке соответствующий ей датчик на модуле автофокуса.

Для анализа изображения каждый датчик оснащён собственной миниатюрной матрицей шириной в 1 пиксель и длиной в несколько десятков пикселей. При этом некоторые датчики оснащаются двумя такими матрицами, установленными крестом. Датчики крестового типа более чувствительны, поэтому они размещаются в ключевых местах, а вокруг них располагаются обычные. К примеру, по центру кадра почти всегда располагается датчик крестового типа. Фотографы знают, что центральная точка автофокуса — самая цепкая и чувствительная.

Модуль фазовой фокусировки фотоаппарата Nikon D750 оснащён 51 датчиком, 15 из которых крестового типа.

Система автофокуса вступает в работу тогда, когда вы нажали кнопку спуска наполовину. Также на некоторых аппаратах существует специальная кнопка активации автофокуса. Модуль фокусировки сообщает фотокамере, на какую дистанцию нужно сфокусировать объектив, чтобы получить резкое изображение в выбранной точке. Для этого запускается специальный моторчик, который двигает линзы объектива, наводясь на резкость.

Теперь фотокамере остаётся сфокусировать объектив, и когда это произойдёт, можно будет делать снимок.

Плюсы фазового типа фокусировки:

• Скорость работы. Данный тип фокусировки является самым быстрым на сегодняшний день. Отметим, что скорость работы всей системы автофокуса будет зависеть и от прочих факторов (к примеру, от скорости привода фокусировки в объективе).
• Высокая чувствительность. Датчики фазовой фокусировки могут работать даже при очень скудном освещении.

Nikon D810 / Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor

Слабое вечернее освещение не помешало мне быстро сфокусироваться там, где я пожелал.

• Высокая точность и скорость следящего автофокуса. Благодаря чувствительным датчикам и продвинутой электронике современные аппараты в режиме следящей фокусировки позволяют не терять из фокуса даже очень быстро двигающиеся объекты, следя за ними по всему полю кадра.

Nikon D810 / Nikon 70-200mm f/4G ED AF-S VR Nikkor

Благодаря высокой скорости работы фазовый тип автофокуса отлично подходит для съёмки динамичных сюжетов, в том числе с участием детей и животных.

Минусы фазового типа фокусировки:

• Возможность работы только через оптический видоискатель. Ведь только когда зеркало фотокамеры опущено, свет попадает и в видоискатель, и на датчики фокусировки.
• Из первого пункта вытекает второй: невозможность использования фазового автофокуса в момент записи видео.
• Из-за сложности всей системы фокусировка фазового типа может страдать от бэк- и фронт-фокуса. При этом камера будет систематически фокусироваться чуть-чуть дальше объекта съёмки или немного перед ним. Итог один: сам объект, на котором камера фокусировалась, в итоге окажется немного нерезким. Проблема бэк- и фронт-фокуса решается настройкой оборудования в сервисном центре. В случае продвинутых фотокамер (начиная с Nikon D7200) настроить фокусировку можно самостоятельно прямо в меню аппарата.
• Неполное покрытие датчиками фокусировки площади кадра. Наверняка вы замечали, что все точки фокусировки обычно расположены ближе к центру кадра, тогда как с краю нет ни одной. Это связано с конструктивными особенностями всей системы фазовой фокусировки. Тут общая закономерность проста: чем более продвинутая камера у вас в руках, тем, как правило, больше датчиков фокусировки в ней установлено, и тем большая площадь кадра ими покрыта. Впрочем, стоит сказать, что некоторые профессионалы часто используют вообще одну-единственную центральную точку фокусировки и другими почти не пользуются. Ведь центральная точка фокусировки самая чувствительная, а после фокусировки по центру кадра снимок всегда можно перекомпоновать.

Контрастный тип фокусировки

Этот тип фокусировки устроен проще: для него не нужен специальный отдельный модуль и система зеркал, ведь «датчиком фокусировки» выступает сама матрица фотоаппарата. Электроника камеры анализирует картинку, получаемую матрицей, и оценивает её контраст в выбранной точке. Если контраст не максимальный, она пытается перефокусировать объектив так, чтобы контраст увеличился. Так автоматика постепенно добивается максимальной детализации картинки в выбранной точке.

В современных зеркальных фотокамерах этот тип фокусировки используется при работе в режиме Live View. В беззеркальных же камерах он является основным.

Плюсы контрастного типа фокусировки:

• Простота и надёжность конструкции. Для реализации этого типа фокусировки не требуется дополнительных датчиков, зеркал и прочего. Именно благодаря такой простой конструкции беззеркальные аппараты, где используется только контрастный автофокус, столь компактны: из них убрали систему зеркал и модуль фазовой фокусировки. К тому же, поскольку аппарат ориентируется не на показания отдельно расположенного модуля фокусировки, а непосредственно на матрицу фотокамеры, при контрастной фокусировке исключены случаи бэк- и фронт-фокуса.
• Фокусироваться можно по всему полю кадра, а не только в пределах имеющихся точек фокусировки. Модули фазового автофокуса часто грешат тем, что все их (пусть и многочисленные) датчики находятся аккурат в центре кадра. Это не даёт сфокусироваться по краю снимка — там просто нет ни одной точки фокусировки. Таких проблем не знает контрастная фокусировка. Здесь мы можем выбрать любое место на плоскости будущего снимка для наводки на резкость (даже с самого края), ведь есть возможность задействовать в фокусировке любую область матрицы фотокамеры.

Экран Live View камеры Nikon D810. Точку контрастного автофокуса (красный квадратик в левом верхнем углу) можно перемещать по всему полю кадра, в том числе «загоняя» её впритык к краям кадра. Такого не позволит сделать фазовый автофокус.

Но тут стоит сделать оговорку: в беззеркальных камерах функция контрастного автофокуса реализована так, что всё же выбор точек фокусировки несколько ограничен, они не покрывают абсолютно всей площади кадра.

• Возможность реализации дополнительных функций фокусировки, таких как распознавание лиц.
• Возможность использования автофокуса в момент видеозаписи. Однако пока эта возможность есть не во всех аппаратах, оснащённых контрастной фокусировкой.
• Теоретически высокая точность фокусировки. Сам принцип контрастной фокусировки позволяет добиться идеального качества фокусировки. Однако касательно её точности есть ряд оговорок, зависящих от реализации системы в конкретных аппаратах. Об этом мы поговорим в «минусах».

Минусы контрастного типа фокусировки:

• Медленная скорость работы. Наверняка все владельцы зеркалок замечали, что в режиме Live View камера фокусируется медленнее. Всему виной как раз контрастный автофокус, использующийся в этом режиме. Пускай с каждым следующим поколением фотокамер скорость работы фазового автофокуса увеличивается, пока что по этому критерию он уступает фазовому типу.
• Требовательность к освещению. Скорость работы контрастной фокусировки упадёт ещё сильнее, если снимать при недостаточном освещении.
• Практическая реализация контрастного автофокуса не всегда идеальна. Мы уже говорили о том, что практическое исполнение в различной фотоаппаратуре контрастного автофокуса не всегда раскрывает его теоретические достоинства. И вот ещё одна особенность: некоторые модели фотокамер предлагают фотографу фокусироваться не по конкретной точке изображения, а по крупной рамке, перемещаемой по плоскости кадра. Внутри неё может уместиться множество разных деталей, а значит, возможны и ошибки фокусировки: кто знает, на что именно внутри этой рамки захочет сфокусироваться камера?.. Поэтому недорогие беззеркалки (в которых такая ситуация и случается) не очень удобно использовать со светосильной оптикой. Прежде всего, они созданы для работы с универсальными китовыми объективами, не обладающими высокой светосилой. Поэтому, имея недорогую беззеркальную камеру, не спешите дополнять комплект светосильной портретной оптикой: вполне возможно, большинство ваших снимков будет не совсем резкими. C другой стороны, если фотокамера позволяет фокусироваться по очень малому участку кадра, наоборот, можно добиться точной наводки на резкость при работе со светосильной оптикой.

Экран фотокамеры Nikon D810. Красный прямоугольник — зона фокусировки контрастного автофокуса. Она достаточно маленькая для точной фокусировки даже со светосильной оптикой.

• Ограниченные возможности по съёмке быстрого движения ввиду медленной работы всей системы контрастного автофокуса. Она просто не будет успевать за объектом в движении.

Автофокус в современных зеркальных фотоаппаратах. Когда какой использовать?

На сегодняшний день в зеркальных камерах используются оба типа фокусировки. Фазовый тип используется при обычной съёмке через оптический видоискатель, он быстр, точен, чувствителен. Переключаясь в режим Live View, вы задействуете контрастный автофокус. Таким образом, вы можете выбирать тот тип фокусировки, который наиболее оптимален в данной съёмочной ситуации. К примеру, я использую фазовый автофокус при съёмке динамичных сюжетов, при работе с недостаточным освещением. Во время съёмки натюрмортов или пейзажей я предпочитаю контрастный автофокус в режиме Live View: он позволяет фокусироваться в том месте кадра, в котором я захочу, без последующей перекомпоновки.

Вместо заключения хотелось бы напомнить о том, что в 90% случаев размытые кадры получаются не по вине техники и системы автофокуса, а по вине фотографа. Ведь мало иметь мощный инструмент, нужно научиться с ним работать. Автоматическая фокусировка имеет множество параметров и настроек, существует большое количество приёмов работы с автофокусом. О них мы поговорим в следующих уроках.

Принцип работы фазового автофокуса

Система фазового автофокуса появилась уже очень давно. Многие фотографы жалуются на работу автофокуса определенных моделей фотоаппаратов, но на самом деле проблема не в камерах, а в самой системе фокусировки. Если почитать старые обзоры фотоаппаратов 2000-х годов, то можно увидеть, что проблемы с автофокусировкой были с самого начала появления системы фазового автофокуса и по сей день. Чтобы узнать, в чем заключается проблема, нужно разобраться с принципом работы автофокуса. Об этом и пойдет речь в статье.

Как работают DSLR камеры

Чтобы разобраться в деталях фокусировки, нужно сначала разобраться с устройством цифровой зеркальной камеры.

1. 
   Световой поток
2. 
   Основное зеркало
3. 
   Второстепенное зеркало
4. 
   Затвор камеры и сенсор
5. 
   Диск для настройки основного зеркала
6. 
   Диск для настройки второстепенного зеркала
7. 
   Фазовый датчик
8. 
   Пентапризма видоискателя
9. 
   Видоискатель

Свет проходит через объектив и попадает на полупрозрачное основное зеркало. Оно отражает свет в пентапризму. Немного света проходит сквозь основное зеркало и попадает на второстепенное зеркало, которое отражает свет на фазовый датчик. В самом датчике находятся сенсоры. Для определения одной точки автофокусировки используется два датчика. Камера сравнивает сигналы, полученные с датчиков. При несовпадении сигналов автофокус подстраивает фокусировку, и сравнение производится еще раз.

Проблема фазового автофокуса заключается в том, что датчик подстраивает фокусировку таким образом, чтобы он получал оптимальное изображение, но основным датчиком камеры, на который производится запись изображения, является матрица, а она находится в другом месте. Для того, чтобы автофокус создавал идеальное изображение, которое будет записано матрицей камеры, расстояние от байонета до фазового датчика и до матрицы должно быть абсолютно одинаковым. Сдвиг на миллиметр приведет к неправильной работе автофокуса. Также работа автофокуса зависит от положения зеркал.

Принцип работы фазового датчика

Свет, попадая в датчик, проходит через линзы и попадает на светочувствительные сенсоры. Когда фокусировка правильная, свет из краев линзы сходится в самом центре каждого сенсора. Если на обоих сенсорах изображение одинаковое — это значит, что фокусировка правильная. При неправильной фокусировке свет сойдется не в центре, а в других частях сенсора.

Фокусировки: 1 — очень близко, 2 — неправильно, 3 — очень далеко, 4 — чересчур далеко

Зная, где свет сфокусировался в датчике, можно вычислить в какую сторону и на какое значение нужно поправлять положение линз объектива.

После того, как датчик определяет, находится ли объект съемки в фокусе, он делает поправку фокусировки в случае отрицательного ответа. Поправка фокусировки с помощью линз объектива производится столько раз, сколько нужно для достижения нормальной фокусировки. Система работает очень быстро, поэтому все действия занимают доли секунд. Когда система сфокусировалась, фотоаппарат подает соответствующий сигнал. после этого можно нажимать на кнопку спуска затвора.

Мы рассмотрели принцип работы одного датчика (точки) автофокусировки, но в современных фотоаппаратах их много. Сейчас не трудно найти камеры, которые имеют 41 или даже 61 точку автофокусировки. Надежность и точность датчиков увеличивается. Появились более стабильные крестовые точки автофокусировки. Современные камеры с легкостью могут не только быстро выполнять фокусировку, но и следить за движущимися объектами.

Недостатки фазового автофокуса

Основной проблемой является неточность при сборке камеры на заводе. Если в процессе производства произошел малейший сбой и датчик или один из элементов, влияющих на его работу, были установлены не точно, то система будет работать с погрешностью. Производители знают об этой проблеме, и поэтому была разработана система точной настройки системы фокусировки. Во время тестирования выявляются камеры, имеющие проблемы и производится их дополнительная настройка.

В процессе калибровки проверяется в отдельности каждая точка автофокусировки. Каждая точка подвергается точной калибровке, и все изменения записываются в программу камеры. Таким образом, устраняются проблемы автофокусировки в производственных условиях.

Чем отличается мобильный автофокус — Hi-News.ru

Когда вы делаете снимки на смартфон, очень важно, чтобы фотографии были четкими, а в центре внимания оказалось именно то, что нужно. Для этого объект снимка должен быть в фокусе до того, как вы нажмете на кнопку «Сделать фото». Помогают в этом технологии автоматической фокусировки, которые имеют свои особенности и нашли применение в современных смартфонах разного ценового сегмента.

При выборе телефона с хорошей камерой многие уделяют внимание количеству мегапикселей. Однако важнее и полезнее взглянуть на другие факторы, которые оказывают не менее серьезное влияние на качество фотографий. Среди них — тип автофокуса камеры смартфона.

Контрастный автофокус

Название данной технологии непосредственно связано с принципом её работы, который заключается в постоянном считывании и анализе изображения с матрицы. Занимается этим нелёгким делом микропроцессор. Главной его задачей является перемещение объектива в поисках зоны с наибольшим контрастом. Ее нахождение и есть то, что мы привыкли называть «попаданием в фокус».

Наиболее очевидный недостаток контрастного автофокуса — его медлительность. Сделать вывод о наивысшем уровне контраста можно лишь после анализа всего изображения и возвращения объектива обратно, что тоже требует некоторое время.

Данный тип автофокуса на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах, таких как MOTOROLA G5S Plus, SAMSUNG Galaxy J7, MEIZU M6 Note и других.

Лазер всему голова

Решением проблемы должен был стать лазер. Последний, к слову, довольно давно используется для определения расстояния. Как он функционирует? Устройство излучает невероятно тонкую полосу света, которая отражается от всевозможных поверхностей и возвращается обратно. Смартфон высчитывает время путешествия лазера, умножает результат на скорость света и делит на 2. Конечная цифра и будет расстоянием до объекта, благодаря чему и удаётся сфокусироваться.

Очевидно, что лазер обладает некоторыми преимуществами, а именно высокой точностью вычисления и приличной скоростью работы. Но не обошлось и без недостатков. Дело в том, что крохотные размеры луча являются причиной неэффективности его работы на больших расстояниях или на открытом пространстве.

Поэтому производители сейчас совмещают контрастный и лазерный автофокус. Во время запуска камеры смартфон излучает луч света, чтобы проверить, есть ли поблизости какие-либо предметы. В случае их отсутствия устройство начинает использовать контрастный автофокус.

Лазерным автофокусом оснащены преимущественно смартфоны LG, но есть и исключения: тот же флагман Huawei P20 Pro или Asus Zenfone 2 Laser.

Фазовый автофокус

Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют камере получить больше данных для настройки фокуса.

Первое и главное преимущество фазового автофокуса — он намного быстрее контрастного, это просто must have для съемки движущихся объектов. Кроме того, камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков, отсюда получаем возможность следящего автофокуса.

Но есть и минусы. Фазовый автофокус, как и контрастный, также не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях недостаточного освещения. Также для него необходимо более мощное «железо», поэтому он, как правило, доступен в смартфонах сегмента high-end. Среди них Honor 10, ASUS Zenfone 5 и ZTЕ Аxon 9 Pro.

Хотя фазовый автофокус быстрее контрастного, он все равно далек по этому параметру от лазерного. Некоторые производители (например, Apple) занялись совершенствованием технологии фазового автофокуса, что позволило приблизить скорость его работы к лазерному аналогу. В iPhone XS и iPhone XS Max компания использует так называемые «фокусные пиксели»: суть в том, что технология задействует часть пикселей в качестве фазового сенсора, поэтому съемка на смартфоны от Apple получается действительно быстрой.

Dual Pixel

В смартфонах Samsung давно используется система Dual Pixel. Что же она из себя представляет? Ранее компания использовала фазовый автофокус, теперь же корейцы решили, что скорости фазового автофокуса им будет недостаточно.

Что же они сделали? Они внедрили в каждый пиксель по два фотодиода. Между тем в фазовом автофокусе фотодиоды использовались не в каждом пикселе, а если и использовались, то лишь один к одному пикселю. Таким образом, вместо 5-10 % пикселей, которые использовались для автофокусировки, теперь используются все 100% пикселей.

Другими словами, Dual Pixel — это существенно улучшенный фазовый автофокус. Поэтому он нашел себе применение в новейших смартфонах Samsung.

Очевидно, на данный момент фазовый автофокус является верным решением для большинства флагманов, и производители нам с вами постоянно это доказывают.

Что такое PDAF? Объяснение фазового автофокуса

Технология автофокуса – одна из основ мобильной фотографии, обеспечивающая четкие и четкие снимки даже самых быстро движущихся объектов. Но знаете ли вы, что автофокусировка бывает разных типов в зависимости от датчика внутри вашего смартфона или камеры? Сегодня мы собираемся погрузиться в фазовый автофокус (PDAF), один из наиболее распространенных типов автофокусировки.

Автофокусировка с определением фазы используется во многих современных камерах смартфонов. Это и быстрее, и точнее, чем классическое определение контраста. Обнаружение контраста – самый простой и дешевый вид автофокусировки, но также и самый медленный и наименее точный при съемке движущихся объектов. Так что же делает PDAF намного лучше?

Что такое PDAF и как он работает?

Как и все хорошие технологии для фотоаппаратов, PDAF уходит корнями в DSLR. В зеркальных камерах зеркала отражают копии света основного датчика на специальном датчике определения фазы. Смартфоны не обладают такой же космической роскошью, чтобы вместить все эти детали. Вместо этого мобильные датчики имеют специальные пиксели PDAF, встроенные в датчик изображения, подход, заимствованный у компактных камер.

Самый простой способ понять, как работает PDAF, – это начать с размышлений о свете, проходящем через объектив камеры с самых крайних краев. В идеальной фокусировке свет даже от этих крайних сторон объектива будет преломляться, чтобы встретиться в точной точке на датчике камеры. Размытое изображение является результатом того, что точка фокусировки / встречи установлена ​​перед датчиком изображения или за ним. Регулировка объектива для изменения этой точки фокусировки – это именно то, как работает фокусировка камеры.

Другими словами, мы можем определить, находится ли изображение в фокусе, потому что даже свет, исходящий из двух разных точек линзы, сходится в одной точке. В камерах с фазовой автофокусировкой DSLR используются два специальных датчика PDAF для захвата отдельных изображений для сравнения. У компактных фотоаппаратов и смартфонов нет такой роскоши. Вместо этого эта двойная перспектива должна быть создана с помощью специальных фазовых фотодиодов на датчике изображения.

По теме:компактная камера против перестрелки на смартфоне

Эти фотодиоды физически замаскированы, так что свет достигает их только с одной стороны линзы. Это создает пиксели левого и правого взгляда на одном датчике изображения, что дает нам два изображения, с которыми можно сравнить фокус. Разность фаз между двумя изображениями вычисляется для определения точки фокусировки. Диаграмма Samsung ниже предлагает интуитивно понятный взгляд на это, сравнивая эти левые / правые пиксели с нашими глазами.

Samsung Получая изображения со смещением влево и вправо, PDAF работает как человеческий глаз.

Если изображение не в фокусе, данные о разности фаз между изображениями используются для расчета того, как далеко нужно переместить объектив, чтобы сфокусировать его. Это то, что делает фокусировку PDAF такой быстрой по сравнению с обнаружением контраста. Однако при заблокированной половине пикселя эти фотодиоды дают меньше света, чем обычный пиксель. Это может вызвать проблемы с фокусировкой при слабом освещении, когда традиционное определение контраста все еще часто используется как гибридное решение.

Как вы также можете видеть, нам не нужно использовать каждый пиксель камеры, чтобы определить фокус. Вместо этого подойдет несколько полосок пикселей на сенсоре. Обычно для автофокусировки зарезервировано от 5 до 10% пикселей сенсора. Однако вертикальные полосы означают, что камеры могут иметь проблемы с фокусировкой на горизонтальных линиях, поэтому более совершенные датчики используют шаблоны перекрестной фокусировки.

PDAF за и против

По сравнению с традиционной контрастной автофокусировкой, автофокусировка с определением фазы работает быстрее и обычно более точна. Контрастный автофокус занимает много времени, потому что он должен сканировать потенциально весь диапазон фокусных точек, чтобы найти наиболее резкий фокус. По сути, это метод проб и ошибок. С PDAF разность фаз используется для почти немедленного расчета, насколько далеко нужно переместить линзу, чтобы достичь фокусировки.

Менее 10% пикселей сенсора предназначены для фазовой автофокусировки.

Однако PDAF на датчике имеет несколько недостатков по сравнению с PDAF DSLR. Природа небольших сенсоров смартфонов и даже меньших пикселей создает проблему с шумом, что проблематично в условиях низкой освещенности. Даже фазовой автофокусировке может потребоваться несколько попыток для получения идеальной фокусировки в менее чем идеальных условиях. Хотя использование большего количества пар детекторов помогает ускорить процесс. В результате в смартфонах иногда применяется гибридный подход для устранения этого недостатка.

Фазовый автофокус просто необходим серьезному мобильному фотографу. К счастью, вы найдете эту технологию во всех смартфонах высокого и даже среднего уровня, выпущенных за последние несколько лет. Фактически, камеры смартфонов высокого класса теперь включают значительно улучшенный автофокус Dual Pixel. Следите за новостями, и вскоре мы узнаем об этом подробнее.

Получая изображения со смещением влево и вправо, PDAF работает как человеческий глаз.

Источник записи: https://www.androidauthority.com

Понятие фазовый автофокус. Контрастный и фазовый автофокус

Система фазового автофокуса появилась уже очень давно. Многие фотографы жалуются на работу автофокуса определенных моделей фотоаппаратов, но на самом деле проблема не в камерах, а в самой системе фокусировки. Если почитать старые обзоры фотоаппаратов 2000-х годов, то можно увидеть, что проблемы с автофокусировкой были с самого начала появления системы фазового автофокуса и по сей день. Чтобы узнать, в чем заключается проблема, нужно разобраться с принципом работы автофокуса. Об этом и пойдет речь в статье.

Как работают DSLR камеры

Чтобы разобраться в деталях фокусировки, нужно сначала разобраться с устройством цифровой зеркальной камеры
.

1. Световой поток
2. Основное зеркало
3. Второстепенное зеркало
4. Затвор камеры и сенсор
5. Диск для настройки основного зеркала
6. Диск для настройки второстепенного зеркала
7. Фазовый датчик
8. Пентапризма видоискателя
9. Видоискатель

Свет проходит через объектив и попадает на полупрозрачное основное зеркало. Оно отражает свет в пентапризму. Немного света проходит сквозь основное зеркало и попадает на второстепенное зеркало, которое отражает свет на фазовый датчик. В самом датчике находятся сенсоры. Для определения одной точки автофокусировки используется два датчика. Камера сравнивает сигналы, полученные с датчиков. При несовпадении сигналов автофокус подстраивает фокусировку, и сравнение производится еще раз.

Проблема фазового автофокуса заключается в том, что датчик подстраивает фокусировку таким образом, чтобы он получал оптимальное изображение, но основным датчиком камеры, на который производится запись изображения, является матрица, а она находится в другом месте. Для того, чтобы автофокус создавал идеальное изображение, которое будет записано матрицей камеры, расстояние от байонета до фазового датчика и до матрицы должно быть абсолютно одинаковым. Сдвиг на миллиметр приведет к неправильной работе автофокуса. Также работа автофокуса зависит от положения зеркал.

Принцип работы фазового датчика

Свет, попадая в датчик, проходит через линзы и попадает на светочувствительные сенсоры. Когда фокусировка правильная, свет из краев линзы сходится в самом центре каждого сенсора. Если на обоих сенсорах изображение одинаковое — это значит, что фокусировка правильная. При неправильной фокусировке свет сойдется не в центре, а в других частях сенсора.

Фокусировки: 1 — очень близко, 2 — неправильно, 3 — очень далеко, 4 — чересчур далеко

Зная, где свет сфокусировался в датчике, можно вычислить в какую сторону и на какое значение нужно поправлять положение линз объектива.

После того, как датчик определяет, находится ли объект съемки в фокусе, он делает поправку фокусировки в случае отрицательного ответа. Поправка фокусировки с помощью линз объектива производится столько раз, сколько нужно для достижения нормальной фокусировки. Система работает очень быстро, поэтому все действия занимают доли секунд. Когда система сфокусировалась, фотоаппарат подает соответствующий сигнал. после этого можно нажимать на кнопку спуска затвора.

Мы рассмотрели принцип работы одного датчика (точки) автофокусировки, но в современных фотоаппаратах их много. Сейчас не трудно найти камеры, которые имеют 41 или даже 61 точку автофокусировки. Надежность и точность датчиков увеличивается. Появились более стабильные крестовые точки автофокусировки. Современные камеры с легкостью могут не только быстро выполнять фокусировку, но и следить за движущимися объектами.

Недостатки фазового автофокуса

Основной проблемой является неточность при сборке камеры на заводе. Если в процессе производства произошел малейший сбой и датчик или один из элементов, влияющих на его работу, были установлены не точно, то система будет работать с погрешностью. Производители знают об этой проблеме, и поэтому была разработана система точной настройки системы фокусировки. Во время тестирования выявляются камеры, имеющие проблемы и производится их дополнительная настройка.

В процессе калибровки проверяется в отдельности каждая точка автофокусировки. Каждая точка подвергается точной калибровке, и все изменения записываются в программу камеры. Таким образом, устраняются проблемы автофокусировки в производственных условиях.

Автофокус
— это механизм (устройство), который даёт возможность одним нажатием кнопки спуска максимально точно сфокусировать оптическую систему объектива на объекте съёмки. Практически во всех современных фотокамерах предусмотрена функция автофокуссировки. Точка, где сходятся лучи, отражённые от фотографируемого объекта, называется фокусом. Автофокус предназначен для настройки резкости оптики объектива на определённом объекте, группе объектов или какой-либо отдельной точке. Удобство системы автофокуссировки позволяет фотографировать быстро и без потери качества, а это очень важно, когда фотографу нужно поймать момент.

Активные системы автофокуса

В 1986 году компания Polaroid
впервые применила активную систему автофокусироваки
в своих фотоаппаратах
. Принцип работы ультразвуковой системы
состоял в следующем: мощный генератор в направлении объёкта съёмки посылал некоторое количество импульсов, мгновенно срабатывала система отсчёта времени, и, когда сенсор улавливал эхо, механизм, на основании полученных данных, вычислял расстояние и давал команду приводу сдвинуть линзы в определённое положение. Данный метод принято называть активным, он отличается высокой скоростью фокусировки и совершенно не зависит от характеристик объектива. Но при всех достоинствах у этого способа есть существенный недостаток. Фотоаппараты с ультразвуковой системой не способны сфокусироваться сквозь прозрачную преграду.
Например, если вам нужно будет сфотографировать объект через стекло, то камера этого сделать не сможет.

Продолжением развития активной системы автофокуса стала инфракрасная система оценки расстояния
. Эта система базируется на трёх методах: триангуляции, оценки величины отраженного излучения и временной оценки.

Звук в воздушной среде имеет скорость примерно 300 м/с, а скорость света — 300 000 м/с. Инфракрасное излучение непосредственно отноcится к световому спектру, поэтому эффективность инфракрасного излучения куда выше ультразвуковой системы.

Главным препятствием инфракрасной системы
оценки расстояния являются нагретые на солнце предметы, пламя, бытовые нагревательные приборы — всё, что имеет инфракрасное излучение. Также влияет расстояние до объекта съёмки с большим коэффициентом поглощения света. В физике есть определение абсолютно черного тела —
п
оверхности с нулевым коэффициентом отражения света. Поверхностей абсолютно черного тела в природе нет, но есть объекты со слабыми свойствами отражающей поверхности. Получается так, когда инфракрасная система оценки расстояния встречает материал с очень слабым отражающим свойством, она даёт сбой.

В этом случае приходится наводить фокусировку в ручную. Но у этой системы есть, и преимущества инфракрасная система способна фокусироваться как при плохом освещении, так и в темноте. Ранее эту систему активно применяли производители видеокамер, но в последствии пришли к
TTL

— методу.

Пассивные системы автофокуса

Принцип работы фазового автофокуса
заключается в применении специальных датчиков, к которым поступают фрагменты проходящего светового потока от разных точек изображения с помощью линз и зеркал. Внутри датчика свет делится на две части, затем каждая часть попадает на свой светочувствительный сенсор. Фокусировка и точная наводка на резкость получается лишь в том случае, если два световых потока находятся на определённом расстоянии друг от друга, заданном конструкции датчика. Датчик считает расстояние между световыми потоками, и автоматически вычисляет насколько нужно сдвинуть линзы объектива, что бы сделать точную фокусировку. Фазовый автофокус хорош, когда нужно сфотографировать движущийся объект он отличается быстротой и точностью. Большое количество датчиков даёт возможность оценить движение объекта, то есть позволяет включить следящий режим съёмки. Именно по этому фазовый автофокус сегодня широко применяется в зеркальных, плёночных и цифровых фотоаппаратах.

Ниже наглядно представлена работа автофокуса, двигая ползунок вы управляете фокусом, анимация взята отсюда .

Рисунок №1

По названию «контрастный метод
» можно понять, что фотоаппарат распознаёт в фокусе ли изображение по расположению линз, при котором получается максимальный контраст картинки. Принцип работы контрастного автофокуса заключается в следующем: затвор поднимается и камера получает изображение. По этому изображению фотоаппарат не может определить, куда двигать линзы, чтобы получить более резкое изображение, а следовательно, и более точный фокус. Поэтому фотоаппарат начинает двигать линзы, в каком либо определённом направлении, например, вперед. За тем снова считывает данные и проверяет значение контраста (резкости) изображения, с тем, что было ранее. Понижение контраста означает, что линзы передвигались не в ту сторону. Теперь камера передвигает линзы в обратном направление, только ещё дальше, чем они были в самом начале. Расстояние сдвига запрограммировано в прошивке камеры. Контрастный метод автофокуса используется практически во всех беззеркальных цифровых фотоаппаратах. Но некоторые из них в последнее время стали комплектовать более быстрой фазовой системой фокусировки.

Рисунок №2

Моторчик автофокуса

Без моторчика не может обойтись ни один механизм автофокусировки, который перемещает линзы. Качество работы фокусировки зависит именно от точности и скорости моторчика, но так же влияет на долговечность элементов питания фотоаппарата. Сегодня весьма популярны два вида устройств — «отвёрточный
» и «ультразвуковой
», они появились совсем не давно. «Canon» одними из первых в своих камерах использовали новый привод «ультразвуковой моторчик
» для объектива. А вслед за ними подобные усовершенствованные устройства ввели и другие компании. О том, что моторчик присутствует можно узнать по индексу на оправе объектива: USM
— у Canon
, HSM
— у Sigma,
SWM
— у Nikon
и SSM
— Minolta
и у Sony
. Бюджетные модели объективов комплектуют преимущественно «отвёрточным» моторчиком, а объективы подороже «ультразвуковым».

Начнем, пожалуй, с того, что же такое автофокус. Это система, которая обеспечивает автоматическую фокусировку объектива фотоаппарата, видеокамеры на объект (или несколько объектов) съемки. Обозначают автофокус чаще всего как AF.

Существует два режима работы автофокуса: пассивный
и активный
. Смысл в том, что системе требуется определить расстояние от фокальной плоскости до объекта съемки, и активный автофокус добивается этого за счет элементов, взаимодействующих с объектом съемки (ультразвуковой или инфракрасный локаторы), а пассивный не взаимодействует с самим объектом и ничего не излучает — он лишь анализирует световые пучки, попадающие в камеру.

Всю свою работу автофокус выполняет за считанные мгновения и практически без непосредственного участия самого фотографа. Данное устройство предусмотрено во всех современных фотоаппаратах и различается по своему типу. Как правило, выделяются следующие виды:

• Фазовый автофокус
• Контрастный автофокус
• Гибридный автофокус

Рассмотрим каждый из них поподробнее. Работа фазового автофокуса
основывается на использовании специальных датчиков, собирающих лучи света из разрозненных фрагментов, которые поступают к ним из разных точек кадра благодаря системам зеркал (в некоторых устройствах они заменены линзами). После этого весь свет разделяется на два потока и отправляется на светочувствительный сенсор. Окончательная наводка происходит в определенный момент, когда разделенные лучи будут находится на заданном устройством датчика расстоянии. Проведя расчет необходимой дистанции, устройство само определяет каким образом нужно изменить положение линз, для того чтобы был получено изображение лучшего качества. К неопровержимым достоинствам автофокуса фазового типа можно смело отнести точность и быстроту фокусировки, особенно это важно, если вы снимаете движущуюся сцену. Большое количество датчиков буквально следит за изображением, добиваясь максимального качества. Фазовый АФ применяется в зеркальных системах.

Следующий вид фокусировки – контрастный автофокус
. Его работа основана на специальных светочувствительных элементах, которые проводят исследования контраста снимаемой сцены. Точная фокусировка происходит в тот момент, когда данное изображение обретет максимально отличающуюся от фона резкость и контрастность. Для достижение лучшего результата микропроцессор подобных устройств может смещать линзы из первоначального положения. К достоинства такого типа автофокуса можно отнести простоту, достаточно маленькие размеры и отсутствие необходимости в каких-либо дополнительных датчиках. Благодаря особенностям данной системы её используют в «мыльницах», камерах современных смартфонов и т.п.

Еще один вид, заслуживающий внимание фотографа – гибридный автофокус
. Изначальная мысль заключалась в том, чтобы объединить пассивный и активный АФ. Современные же разработки гибридного автофокуса основаны на комбинации фазовой и контрастной технологии. Данный тип автофокуса сегодня внедряют в беззеркальные системы, где такой АФ показывает более убедительные результаты, чем контрастный, который использовался до этого.

Материалы

© 2014 сайт

Автофокус или автоматическая фокусировка для большинства фотографических сюжетов является более предпочтительным решением по сравнению с ручной фокусировкой. В умелых руках автофокус осуществляет наводку на резкость точнее, а, главное, быстрее, чем среднестатистический фотограф. Однако автофокус далеко не так прост, как это может показаться начинающему фотолюбителю, и правильное его использование весьма далеко от принципа point-and-shoot. Существует ряд тонкостей, которые следует усвоить, если вы хотите, чтобы автофокус перестал жить своей собственной жизнью и начал делать то, что вы
от него хотите.

Я настоятельно рекомендую вам перечитать тот раздел инструкции к вашему фотоаппарату, который посвящён автофокусу – это одни из самых полезных страниц во всём руководстве, и информацией, содержащейся там, не стоит пренебрегать. Как минимум, вы должны представлять, какие органы управления отвечают за переключение между различными режимами работы автофокуса и выбор нужной вам фокусировочной точки.

Большинство фотоаппаратов имеют два основных режима автофокуса: одиночный и следящий.

Одиночный
или покадровый автофокус
(в камерах Nikon он называется Single Servo AF (S), а в аппаратах Canon – One-shot AF) предназначен для съёмки неподвижных сцен, таких как, например, большинство пейзажей. При нажатии кнопки спуска наполовину камера фокусируется на объекте, расположенном в пределах заранее выбранной фокусировочной точки, после чего фокус блокируется, позволяя вам изменить компоновку кадра (не меняя, разумеется, расстояния до объекта) и лишь затем спустить затвор.

Следует понимать, что на самом деле объектив фокусируется не на объекте, как таковом, а на определённой дистанции
. Таким образом, если я позволю камере навестись на некий объект, расположенный на расстоянии 5 метров от меня, то и все прочие объекты, удалённые от меня на 5 метров, т.е. лежащие в фокальной плоскости, выйдут резкими, и пока фокус заблокирован, а расстояние до объекта не меняется, я волен вертеть камерой в угоду композиции, не опасаясь сбить фокусировку.

Этот метод хорош, когда расстояние до снимаемого объекта сравнительно велико и измеряется как минимум метрами. На близких же дистанциях, неизбежных при макросъёмке , перекомпоновка кадра, влекущая за собой изменение расстояния всего в пару сантиметров, может вылиться в заметное смещение фокуса относительно объекта, что будет особенно критичным при малой глубине резкости.

Следящий
или непрерывный автофокус
(у Nikon – Continuous Servo AF (C), у Canon – AI Servo AF) незаменим при съёмке движущихся объектов, таких как спортсмены или животные. Пока кнопка спуска затвора остаётся полунажатой, автофокусировка продолжает работать непрерывно, удерживая объект в фокусе, даже когда дистанция между ним и вами изменяется. Блокировки фокуса при этом естественно не происходит, поскольку линзы объектива находятся в постоянном движении, отслеживая перемещения объекта.

Очевидно, что при использовании следящего автофокуса вы не можете произвольно менять компоновку кадра, т.к. если активная фокусировочная точка покинет снимаемый объект, то и фокус сместится с объекта на фон вслед за точкой. Для того, чтобы заблокировать фокус в следящем режиме автофокуса, следует использовать фокусировку задней кнопкой .

Промежуточный или автоматический режим (AF-A или AI Focus AF), который сам решает – использовать ли одиночный или следящий автофокус, – не внушает мне большого доверия, поскольку он не всегда в состоянии отличить движение камеры от движения объекта.

Точки фокусировки

Количество фокусировочных точек в современных фотоаппаратах может достигать полусотни и даже больше. Изобилие точек фокусировки это, конечно, приятно, и порою полезно, но даже если ваша камера имеет небольшое по современным меркам число точек (девять или одинадцать), вам всё равно хватит их с головой.

При съёмке неподвижных объектов я использую только одну единственную точку, чаще всего – центральную. Одна точка позволяет мне точнейшим образом сфокусироваться на нужном мне объекте или даже на отдельной его детали, а затем, заблокировав фокус, перекомпоновать кадр так, как мне того хочется.

Автоматический выбор точек фокусировки весьма удобен, когда вы спешите, но следует помнить, что камера обычно старается сфокусироваться на ближайшем к ней объекте или же на области с наибольшим контрастом, а это далеко не всегда то, чего вы хотите. Автофокус не может знать, какой из объектов является наиболее важным и требующим безусловной резкости, а какой второстепенен, и, следовательно, может остаться не в фокусе, а потому не ленитесь самостоятельно выбрать фокусировочную точку, в случае, если автоматика камеры с этим не справляется.

Я использую автовыбор фокусировочной точки только в следующих ситуациях:

• Объект движется очень быстро, и у меня попросту нет времени выбирать точки – камера сделает это куда проворнее. Это справедливо и тогда, когда движется сам фотограф, находясь, к примеру, на борту моторной лодки.
• Единственный объект съёмки хорошо выделяется на сравнительно монотонном фоне, как, например, птица, летящая по небу, и у автофокуса нет шансов навестись на что-нибудь постороннее.
• Все элементы снимаемой сцены находятся на одинаково большом удалении от фотоаппарата, как, например, при съёмке с высокой горы, и разницей между расстоянием до отдельных объектов можно пренебречь.
• Съёмка текстур, когда снимаемая поверхность размещается в фокальной плоскости, т.е. строго перпендикулярно оптической оси объектива.
• Фотоаппарат передаётся в руки человека, не имеющего понятия об автофокусе.

Во всех остальных случаях я пользуюсь единственной фокусировочной точкой.

Следует также помнить, что форма фокусировочных точек в видоискателе фотоаппарата лишь приблизительно обозначает истинные форму и габариты датчиков автофокуса.

Приоритет фокуса или спуска

Приоритет фокуса
(focus priority) означает, что при полном нажатии кнопки спуска затвора, снимок будет сделан, только если объект съёмки находится в фокусе. В противном случае затвор не сработает.

Если же включен приоритет спуска
(release priority), то снимок будет сделан, когда бы вы ни нажали на кнопку, вне зависимости от того, осуществлена наводка на резкость или нет.

Обычно, согласно заводским настройкам фотоаппарата, в режиме одиночного автофокуса используется приоритет фокуса, а в режиме следящего автофокуса – приоритет спуска, но вы вольны изменять приоритеты по своему усмотрению.

Различия между контрастным и фазовым автофокусом

В цифровых фотоаппаратах используются две наиболее распространённые системы автофокуса: фазовый автофокус и контрастный. Разберёмся, чем они отличаются друг от друга.

Контрастный автофокус

Контрастный автофокус используется в компактных камерах, а также в зеркальных аппаратах в режиме Live View.

Контрастный автофокус не нуждается в каких-либо дополнительных фокусировочных датчиках и для фокусировки использует непосредственно матрицу фотоаппарата. Изображение, поступающее с матрицы, анализируется процессором камеры на предмет изменения контраста. При возникновении необходимости выполнить наводку на резкость процессор даёт команду фокусировочному мотору слегка переместить линзы объектива в произвольном направлении. Если контраст изображения при этом снизился, направление изменяется на противоположное. Если контраст повысился, движение линз продолжается в исходном направлении до тех пор, пока контраст снова не начнёт уменьшаться. В этот момент автофокус возвращает объектив на шаг назад, т.е. в то положение, в котором контраст был максимальным, после чего фокусировка считается завершённой.

В силу того, что контрастный автофокус не знает, насколько и в какую сторону следует переместить точку фокуса, он вынужден действовать наощупь, ориентируясь исключительно на изменение контраста, и, как следствие, совершать множество лишних движений. Именно поэтому основным недостатком контрастного автофокуса является низкая скорость фокусировки, делающая его совершенно непригодным для съёмки подвижных объектов.

Из преимуществ контрастного автофокуса следует отметить простоту конструкции, точность и возможность сфокусироваться практически в любой точке кадра.

Фазовый автофокус

Фазовый автофокус используется в зеркальных камерах, как в плёночных, так и в цифровых. Помимо основного зеркала, необходимого для направления изображения в видоискатель, зеркальная камера снабжается также небольшим дополнительным зеркалом, которое переотражает часть света на модуль фазового автофокуса. Всякий луч света, проходя через специальную оптическую систему, состоящую из светоделительной призмы и микролинз, разделяется на два луча, каждый из которых направляются затем непосредственно на датчики автофокуса. В случае точной наводки на резкость лучи должны падать на датчики на строго определённом расстоянии друг от друга. Если расстояние между лучами меньше эталона, это указывает на то, что объектив сфокусирован ближе, чем нужно (фронт-фокус), если расстояние больше – объектив сфокусирован дальше (бэк-фокус). Величина сдвига говорит о том, насколько далёк объектив от идеального фокуса. Таким образом, фазовый автофокус сразу предоставляет процессору информацию о том, в фокусе ли объект съёмки, а если нет, то куда и насколько нужно сместить фокусировочные линзы объектива. Это позволяет осуществить наводку на резкость одним быстрым движением.

Датчики фазового автофокуса бывают линейными и крестообразными. Линейные датчики в свою очередь делятся на горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные датчики фокусировки чувствительны к вертикальным деталям (например, стволы деревьев), а вертикальные датчики – к горизонтальным деталям (например, линия горизонта). Крестообразные фокусировочные датчики универсальны и восприимчивы к деталям, ориентированным в любом направлении. Узнать, какие именно датчики автофокуса являются крестообразными, а какие линейными, можно из руководства к вашей камере. Наиболее чувствительный датчик всегда расположен в центре кадра.

Скорость фокусировки – главное преимущество фазового автофокуса, делающее его незаменимым при съёмке динамичных сюжетов. Основными же недостатками являются сложность и громоздкость системы автофокуса, необходимость тщательной юстировки всех её компонентов, меньшая точность по сравнению с контрастным автофокусом, ограниченное число фокусировочных точек, а также невозможность использовать классический фазовый автофокус в режиме Live View.

Гибридный автофокус

Попытки совместить преимущества фазового и контрастного автофокуса привели к появлению гибридных систем, которые используются во многих беззеркальных и некоторых зеркальных камерах.

Суть гибридного автофокуса заключается в том, что фазовые датчики интегрированы прямо в матрицу фотоаппарата. Фазовый автофокус обеспечивает первичную быструю наводку на резкость, которая затем корректируется за счёт анализа контраста изображения. При этом вся система весьма компактна и не требует механической юстировки.

Что ещё влияет на точность автофокуса?

Светосила

Точность автофокуса напрямую зависит от светосилы объектива . Используемый в современных объективах механизм прыгающей диафрагмы подразумевает, что экспозамер и наводка на резкость осуществляются при полностью открытой диафрагме, которая автоматически прикрывается до выбранного значения лишь непосредственно в момент спуска затвора. Чем больше максимальное относительное отверстие объектива, тем больше света попадает на датчики автофокуса в процессе фокусировки. За счёт того, что при большей светосиле лучи света проходят дальше от оптической оси объектива, они падают на датчики под большим углом друг к другу, что облегчает определение разницы фаз. Самые точные датчики фазового автофокуса расчитаны на работу при светосиле от f/2.8 и выше, а при светосиле ниже f/8 перестают работать любые датчики. Кроме того, большая светосила обеспечивает малую глубину резко изображаемого пространства, что опять-таки повышает точность фокусировки, поскольку отклонения от идеального фокуса становятся более очевидными.

Фокусное расстояние

Чем больше фокусное расстояние объектива , тем меньше глубина резкости. Казалось бы, это должно обеспечить более точную работу автофокуса с телеобъективами. Точность-то действительно повышается, но вместе с тем за счёт исчезающе малой глубины резкости любой промах автофокуса оказывается гораздо более заметным именно при использовании телеобъективов, и в действительности попасть в фокус с телеобъективом значительно сложнее, чем с объективом, имеющим небольшое фокусное расстояние. На практике широкоугольные объективы гораздо более толерантны к ошибкам автофокуса.

Детализация

Датчики автофокуса нуждаются в ясно различимых, контрастных деталях, по которым можно было бы выполнить наводку на резкость. Так, если объект имеет чёткие контуры или рельефную фактуру, автофокус прекрасно справится со своей задачей, а вот на плоских, монотонных поверхностях ему будет попросту не за что зацепиться.

Освещённость

Чем ярче освещена сцена, тем точнее работает автофокус. При падении освещённости снижается и уровень контраста, подлежащий оценке, что сильно затрудняет фокусировку. Когда яркость сцены составляет LV 1 (см. «Световые и экспозиционные числа »), автофокус работает из рук вон плохо, а при LV –2 и ниже пользоваться автофокусом практически невозможно и фокусироваться приходится исключительно вручную.

Фотограф

Основной фактор, лимитирующий точность автофокуса – это ваше умение им пользоваться. Никакие высокочувствительные датчики и сверхбыстрые фокусировочные моторы не заменят мастерства фотографа. Без должного навыка даже самая совершенная система автофокуса будет постоянно промахиваться.

Самое главное в использовании автофокуса – это регулярная практика. Вдумчивый подход к работе автоматики позволит вам фокусироваться быстро, точно и не без излишнего вольнодумства со стороны камеры.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Эволюция мобильного автофокуса:

от контрастного до Dual Pixel

При съёмке на смартфон очень важно, чтобы фотографии получались чёткими. Для этого объект съёмки должен оказаться в фокусе до того, как вы нажмёте на кнопку «Сделать фото». В последнее время целый ряд производителей работает над улучшением технологий автоматической фокусировки, и сегодня мы рассмотрим, чем они отличаются друг от друга.

При выборе камерофона многие уделяют внимание количеству мегапикселей – мол, у кого их больше, тот и круче. Однако зачастую важнее и полезнее взглянуть на другие факторы, которые оказывают не менее серьёзное влияние на качество фотографий. Среди них – тип автофокуса камеры. В эту область сейчас активно устремились Apple, Samsung, LG и другие производители, причём многим действительно удалось значительно продвинуться вперёд.

Что такое автофокус, и почему он нам нужен?

Система автоматической фокусировки настраивает объектив таким образом, чтобы сфокусироваться непосредственно на объекте съёмки, обеспечивая тем самым разницу между чётким снимком и упущенной возможностью.

Упрощённо принцип работы камеры состоит в том, что лучи света отражаются от фотографируемых объектов и затем попадают на сенсор, который преобразует поток фотонов в поток электронов. После этого ток переводится в набор битов, данные обрабатываются и записываются в память камеры. Особой популярностью у производителей смартфонов сейчас пользуются CMOS-сенсоры, которые преобразуют заряд в напряжение прямо в пикселе, обеспечивая впоследствии прямой доступ к содержимому произвольного пикселя.

В теории всё работает так: линзы фокусируют свет на сенсоре, сенсор затем создаёт цифровую фотографию. В реальности же всё происходит не так просто. Угол входящих лучей света зависит от дистанции, на которой находится фотографируемый объект. На диаграмме слева продемонстрированы линзы, фокусирующие световые лучи на голубом объекте: зелёный и красный объекты оказываются не в фокусе и будут размыты на финальном снимке. Если мы хотим сфокусироваться на зелёном или красном объектах, необходимо изменить дистанцию между линзами и сенсором.

На заре камерофоностроения большинство устройств имели фиксированный фокус. В современных же смартфонах предусмотрена возможность регулировать расстояние между линзами и сенсором. Поэтому вы получаете качественные детализированные снимки. Сейчас для реализации автофокуса в смартфонах в основном используют три метода: контрастный, фазовый и лазерный.

Контрастный автофокус

Контрастный автофокус относится к пассивному типу автофокусов. До сих пор это решение применяется в большинстве смартфонов – во многом потому, что оно одно из самых простых. При помощи сенсора происходит замер количества света на объекте, после этого он же перемещает линзу в зависимости от контраста. Если контраст максимальный, то и объект съёмки находится в фокусе.

Вообще, контрастный автофокус вполне неплохо справляется со своей задачей и обладает весомым преимуществом – он довольно прост и не требует какого-то сложного «железа».

Но есть у него и несколько недостатков. В частности, контрастный автофокус работает медленнее остальных – обычно ему требуется около секунды, чтобы сфокусироваться на объекте. За это время вы можете передумать делать снимок, или, допустим, если вы хотели запечатлеть быстро движущийся объект, момент будет упущен. Это происходит из-за того, что львиную долю времени занимает процесс «сдвиг точки фокусировки/линз объектива – оценка контрастности – сдвиг – оценка контрастности». Кроме того, у контрастного автофокуса отсутствует возможность следящей фокусировки, да и в условиях плохого освещения он вряд ли вас впечатлит. Поэтому данный тип автофокусов на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах, таких как Lenovo A536 , ASUS Zenfone Go и других.

Фазовый автофокус: быстрая и продвинутая альтернатива

Одним из первопроходцев здесь была компания Samsung, которая позаимствовала технологию у цифровых зеркальных фотокамер и оснастила фазовым автофокусом свой смартфон Galaxy S5. Суть в том, что в данном случае применяются специальные датчики – они ловят проходящий световой поток от разных точек изображения, используя линзы и зеркала. Внутри датчика происходит деление света на две части, каждая из которых попадает на сверхчувствительный сенсор. Расстояние между потоками света измеряется датчиком, после чего он сам определяет, насколько нужно сдвинуть линзу для точной фокусировки. Так, например, Samsung Galaxy S5 требуется всего 0,3 секунды, чтобы сфокусироваться на объекте.

Первое и главное преимущество фазового автофокуса – он намного быстрее контрастного, это просто must have для съёмки движущихся объектов. Кроме того, камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков, отсюда получаем возможность следящего автофокуса.

Но есть и минусы. Фазовый автофокус, как и контрастный, не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях недостаточного освещения. Также для него необходимо более мощное «железо», поэтому он, как правило, доступен в смартфонах верхнего сегмента. Среди них, например, Huawei Honor 7 , Sony Xperia M5 и Samsung Galaxy Note 5 .

Одни производители пошли дальше и решили использовать в смартфонах лазерный автофокус (об этом чуть позже), другие же активно занялись совершенствованием технологии фазового автофокуса. Так, например, Apple в своём iPhone 6s и iPhone 6s Plus использует так называемые «фокусные пиксели»: суть в том, что технология задействует часть пикселей в качестве фазового сенсора, и съёмка на смартфоны от Apple получается действительно быстрой.

А вот технология Dual Pixel, которую компания Samsung применяет в своих смартфонах Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge , действительно отличается от стандартной фазовой фокусировки. Она хоть и является разновидностью фазового автофокуса, но всё же имеет некоторые отличия и тонкости. В смартфонах фазовый автофокус несколько ограничен в возможностях – чтобы присвоить каждому пикселю фокусный сенсор, нужно сильно его уменьшить, отсюда получим шумы и нечёткость фотографий. Обычно датчиками оснащают около 10% светочувствительных точек, некоторые производители, впрочем, не выходят и за рамки 5%.

В Dual Pixel же каждый пиксель оснащён отдельным датчиком из-за увеличения размеров пикселей. Процессор обрабатывает показания каждого пикселя, но делает это настолько быстро, что автофокусировка всё равно занимает десятые доли секунды. В Samsung говорят, что технология Dual Pixel подобна фокусировке при помощи человеческого глаза, но это скорее метафора. Тем не менее надо признать инновационность данного подхода к фазовому автофокусу. Сейчас это настоящий эксклюзив для Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge .

Лазерный автофокус: самый активный

Как и фазовый, лазерный автофокус относится к активному типу автофокусов. Этим направлением долгое время занималась компания LG, которая сперва реализовала лазерный автофокус в своём смартфоне G3. В основе работы технологии лежит принцип лазерного дальномера: лазерный излучатель освещает объект, а сенсор замеряет время поступления отражённого лазерного луча, определяя расстояние до объекта.

Одно из главных преимуществ такого автофокуса – время. Как говорят в LG, весь процесс автофокусировки при помощи лазера занимает 0,276 секунды. Значительно быстрее контрастного автофокуса и немного шустрее, чем фазовый.

Очевидный плюс лазерного автофокуса – он невероятно быстрый и хорошо справляется со своими задачами в условиях недостаточного освещения. Но работает он только на определённой дистанции – самый лучший эффект достигается, если расстояние от смартфона до объекта составляет менее 0,6 метра. А после пяти метров – привет, контрастный автофокус.

Основы работы с камерой

# 11: АФ с определением фазы

Фазовый АФ (также известный как АФ с определением разности фаз или АФ с определением разности фаз) — это система автофокусировки, используемая при съемке с использованием видоискателя на цифровых зеркальных фотокамерах. Его главная особенность — высокая скорость автофокусировки. Далее мы расскажем больше о фазовой автофокусировке и о том, как двухпиксельная CMOS-автофокусировка Canon использует новейшую технологию автофокусировки для включения фазовой автофокусировки даже в режиме Live View. (Сообщил Томоко Судзуки)

Фазовый автофокус — система автофокусировки, используемая при съемке с использованием видоискателя на цифровых зеркальных камерах

Для заметок

— Быстрая скорость автофокусировки.
— Требуется зеркальный механизм, разделяющий свет, попадающий в объектив, а также отдельный датчик автофокусировки.

Фазовый автофокусировка — это система автофокусировки, используемая при съемке с использованием видоискателя на цифровых зеркальных камерах. Он работает, разделяя свет, попадающий в линзу, на две части, так что получается два изображения. Основываясь на разнице в положении точки фокусировки между этими двумя изображениями, камера вычисляет необходимое направление (в сторону камеры или от камеры) и величину (расстояние) для перемещения объектива для достижения фокусировки и перемещается. объектив соответственно.

Фазовый автофокус позволяет быстро установить автофокусировку, поскольку камера точно знает, на сколько и в каком направлении нужно переместить фокусирующую линзу. Однако для этой формы автофокусировки требуется специальный датчик автофокусировки вместе с механизмом, разделяющим свет между датчиком автофокусировки и датчиком изображения, который преобразует свет, попадающий в объектив, в изображение. Это затрудняет создание компактного корпуса камеры.

Фазовый автофокус может быстро фокусироваться, поскольку знает расстояние и направление от объекта

Пример фазового автофокуса

Пример контрастного АФ

Чтобы лучше понять, представим ситуацию, когда вам нужно разрезать арбуз.Фазовая автофокусировка похожа на попытку добраться до арбуза без повязки на глаза. Вы уже знаете расстояние и направление до арбуза, и это знание позволит вам быстро перейти к нему.

Между тем, контрастный AF был бы похож на попытку добраться до арбуза с завязанными глазами. Поскольку вы не можете узнать расстояние и направление до арбуза, вам нужно передвигаться, чтобы попытаться определить его местонахождение. Вот почему контрастный автофокус требует больше времени для достижения фокусировки на объекте по сравнению с фазовым автофокусом.

Связанная концепция 1: линейный датчик и датчик перекрестного типа

Схема расположения датчиков линейного и крестового типа

Датчик крестового типа с высокой точностью автофокусировки
A: обнаруживает горизонтальную линию объекта
B: обнаруживает вертикальную линию объекта

На датчике автофокусировки цифровой зеркальной камеры есть два типа датчиков: линейный датчик и датчик крестового типа. Линейные датчики ориентированы либо вертикально, либо горизонтально, следовательно, они могут обнаруживать только горизонтальную или вертикальную линию объекта.Однако датчики крестового типа, которые состоят из линейных датчиков, расположенных крест-накрест, способны обнаруживать как вертикальные, так и горизонтальные линии объекта, и, как следствие, имеют более высокую точность в достижении фокусировки.

Камеры начального уровня, такие как EOS 1300D, обычно имеют только одну точку автофокусировки крестового типа, расположенную в центре. Однако более новые модели камер, такие как EOS 77D и EOS 800D, оснащены датчиками крестового типа для всех 45 точек автофокусировки. Этот дизайн подходит даже для опытных пользователей, которые хотят иметь возможность организовать свою композицию таким образом, чтобы их объект можно было разместить в любом месте кадра.Благодаря большему количеству датчиков крестового типа фокусировка может быть достигнута быстро, даже если объект находится по краям кадра.

Связанная концепция 2: Dual Pixel CMOS AF

На камерах, оснащенных Dual Pixel CMOS AF, фазовый автофокус можно использовать в режиме Live View в широкой области, отмеченной красным, без использования отдельного датчика автофокусировки. Быстрая и точная фокусировка может быть достигнута даже на движущихся объектах.

Dual Pixel CMOS AF — это новейшая система автофокусировки, разработанная Canon.Он позволяет использовать фазовый автофокус в режиме Live View и при видеосъемке, тогда как его можно было использовать только при съемке с использованием видоискателя на предыдущих зеркалках. Поскольку все пиксели на датчике изображения Dual Pixel CMOS AF оснащены датчиками определения фазы, для него не требуется отдельный датчик AF, поэтому он может быть реализован в беззеркальных камерах, таких как серия EOS M. Наряду с плавной и быстрой фокусировкой он может легко фокусироваться даже на движущихся объектах.

В следующем ролике показано, как Dual Pixel CMOS AF помогает при видеосъемке — некоторые моменты применимы и к фотографии!

Получайте последние новости о фотографии, советы и рекомендации, подписавшись на нас!

Как работает фазовый автофокус

Когда дело доходит до технологии DSLR, кажется, есть некоторая путаница в том, как именно работает фазовый автофокус.Хотя для большинства людей это может быть не очень интересной темой, если вам интересно, как и почему у камеры может быть проблема с автофокусом, эта статья прольет свет на то, что происходит внутри камеры с точки зрения автофокуса, когда делается снимок. . Существует огромное количество отрицательных отзывов о проблемах с автофокусировкой на таких точных инструментах, как Canon 5D Mark III, Nikon D800, Pentax K-5 и других цифровых зеркальных фотоаппаратах, и похоже, что большинство фотографов, похоже, не понимают, что основная проблема не обязательно с определенной моделью или типом камеры, а скорее с определенным способом фокусировки этих камер.Если вы поищете в Интернете, вы найдете тысячи отчетов об автофокусировке по всем видам зеркальных фотокамер, возраст которых насчитывает более 10 лет. Следовательно, проблемы с передним фокусом и задним фокусом, которые мы видим в современных камерах, не являются чем-то новым — они существуют с тех пор, как была создана первая зеркальная фотокамера с датчиком фазового обнаружения.

Как работают камеры DSLR

Чтобы разобраться в этой проблеме более подробно, важно сначала узнать, как работает камера DSLR. На типичных иллюстрациях DSLR показано только одно зеркальное зеркало, расположенное под углом 45 градусов.Чего они не показывают, так это того, что за зеркалом есть вторичное зеркало, которое отражает часть света в датчик фазового детектирования. Взгляните на упрощенную иллюстрацию ниже, которую я сделал из образца изображения Nikon D800:

Вот описание каждого числа, показанного на иллюстрации выше:

1. Луч света
2. Основное / отражающее зеркало
3. Дополнительное Зеркало, также известное как «дополнительное зеркало»
4. Затвор камеры и датчик изображения
5. Эксцентриковый штифт (1.5 мм шестигранник) для регулировки главного зеркала
6. Эксцентриковый штифт (шестигранник 1,5 мм) для регулировки вторичного зеркала
7. Датчик определения фазы (датчик автофокуса)
8. Пентапризма
9. Видоискатель

Давайте посмотрим, что происходит внутри камеры когда сделан снимок. Лучи света попадают в объектив (1) и попадают в камеру. Частично прозрачное главное зеркало (2) расположено под углом 45 градусов, поэтому оно отражает большую часть света вертикально в пентапризму (8).Пентапризма волшебным образом преобразует вертикальный свет обратно в горизонтальный и переворачивает его, так что вы видите именно то, что получаете, когда смотрите в видоискатель (9). Небольшая часть света проходит через главное зеркало и отражается вторичным зеркалом (3), которое также наклонено под углом (54 градуса на многих современных камерах Nikon, как показано выше). Затем свет достигает датчика фазового обнаружения / автофокусировки (7), который перенаправляет его на группу датчиков (два датчика на точку автофокусировки). Затем камера анализирует и сравнивает изображения с этих датчиков (аналогично тому, как оценивается фокусировка на дальномере), и, если они не выглядят идентичными, она дает команду объективу выполнить правильную настройку (см. Ниже для более подробной информации).

Хотя описанный выше процесс выглядит более или менее простым, у этого подхода есть одна серьезная проблема. Датчик фазового определения — это датчик, который дает команду объективу выполнить правильную настройку, в то время как изображение захватывается совершенно другим устройством — датчиком на задней панели камеры. Почему это проблема? Помните, что когда вы делаете снимок, оба зеркала заднего вида поднимаются, затвор открывается, и свет от объектива попадает прямо на датчик камеры (4).Для правильной работы фазового автофокуса расстояние между креплением объектива и датчиком камеры, а также расстояние между креплением объектива и датчиком фазового определения должно быть идентичным . Если есть даже небольшое отклонение, автофокус будет некорректным. Вдобавок ко всему, если угол вторичного зеркала не совсем такой, каким должен быть, это также приведет к проблемам с автофокусировкой.

Как работает датчик фазового детектирования

Как я уже сказал выше, система фазового детектирования работает так же, как и дальномерные камеры.Свет, который отражается от вторичного зеркала, принимается двумя или более небольшими датчиками изображения (в зависимости от того, сколько точек фокусировки имеет система автофокусировки) с микролинзами над ними. Для каждой точки фокусировки, которую вы видите в видоискателе, есть два крошечных датчика разности фаз — по одному для каждой стороны объектива, как показано на иллюстрации вверху страницы (7) (на рисунке это поведение преувеличено, т.к. показаны два отдельных световых луча, достигающих двух отдельных датчиков.

На самом деле, на современном устройстве обнаружения фаз гораздо больше датчиков, чем два, и эти датчики расположены очень близко друг к другу.Когда свет достигает этих двух датчиков, если объект находится в фокусе, световые лучи с крайних сторон линзы сходятся прямо в центре каждого датчика (как на датчике изображения). На обоих датчиках будут одинаковые изображения, указывающие на то, что объект действительно находится в идеальном фокусе. Если объект находится не в фокусе, свет больше не будет сходиться и попадет в разные стороны датчика, как показано ниже (изображение любезно предоставлено Википедией):

На рисунках 1–4 представлены условия, при которых объектив сфокусирован (1 ) слишком близко, (2) правильно, (3) слишком далеко и (4) слишком далеко.Из графиков видно, что разность фаз между двумя профилями может использоваться, чтобы определить не только в каком направлении, но и на сколько нужно изменить фокус для достижения оптимальной фокусировки. Обратите внимание, что на самом деле вместо сенсора движется объектив.

Поскольку система фазового детектирования знает, находится ли объект в фокусе спереди или сзади, она может отправлять точные инструкции на объектив камеры о том, в какую сторону и на сколько повернуть фокус. Вот что происходит, когда камера фокусируется на объекте (операция автофокусировки с замкнутым контуром):

1. Свет, проходящий через крайние стороны объектива, оценивается двумя датчиками изображения
2. В зависимости от того, как свет достигает изображения датчиков, система автофокусировки может определить, находится ли объект в фокусе спереди или сзади, и по тому, насколько
3. Затем система автофокусировки дает команду объективу отрегулировать фокус.
4. Вышеупомянутое повторяется столько раз, сколько необходимо, пока не будет достигнута идеальная фокусировка.Если фокусировка не может быть достигнута, объектив сбрасывается и начинает повторно фокусироваться, что приводит к «поиску» фокусировки.
5. После достижения идеальной фокусировки система автофокусировки отправляет подтверждение, что объект находится в фокусе (зеленая точка внутри видоискателя, звуковой сигнал и т. д.)

Все это происходит за доли времени, поэтому система определения фазы работает намного быстрее, чем система определения контраста (которая полагается на изменение фокуса вперед и назад до тех пор, пока фокус не будет достигнут, с большим количеством изображений). анализ данных происходит на уровне датчика изображения).

Система фазового детектирования / автофокусировки — очень сложная система, которая улучшается практически каждый раз, когда обновляется линейка камер более высокого класса. С годами количество точек автофокусировки увеличивалось, а также количество более надежных точек автофокусировки перекрестного типа. Например, у Canon 1D X и Canon 5D Mark III колоссальная 61 точка фокусировки, 41 из которых перекрестного типа. Взгляните на эту сложную матрицу датчиков автофокусировки на камере:

Увеличено не только количество точек автофокусировки, но и их надежность.Большинство современных профессиональных фотоаппаратов сегодня поставляются с чрезвычайно быстрыми и легко настраиваемыми системами автофокусировки, которые могут непрерывно отслеживать объекты и фокусироваться.

Проблемы с автофокусом DSLR

Как вы можете видеть выше, система автофокусировки с определением фазы очень сложна и требует высокой точности для получения точных результатов. Что наиболее важно, система фазового обнаружения / автофокусировки должна быть правильно установлена ​​и выровнена в процессе производства. Если есть даже небольшое отклонение, которое случается довольно часто при производстве, автофокус отключится.Это основная причина, по которой фазовое обнаружение было источником проблем в значительной степени с тех пор, как появилась первая зеркальная фотокамера с датчиком фазового обнаружения. Понимая эти возможные отклонения, все производители зеркальных фотокамер разработали систему высокоточной калибровки, которая учитывает это и позволяет проводить индивидуальную калибровку камеры в процессе проверки и обеспечения качества (QA).

Если обнаружена проблема выравнивания датчика с определением фазы, система выполняет автоматическое компьютеризированное тестирование, которое проходит через каждую точку фокусировки и вручную настраивает ее в камере.Отклоненные точки повторно калибруются и настраиваются, затем значения компенсации записываются в прошивку камеры. Думайте об этом как о процессе, аналогичном процессу точной настройки AF / Micro Adjust, который происходит на уровне определения фазы, за исключением того, что он выполняется для каждой точки фокусировки AF отдельно.

Обнаружение фазы и определение контраста Автофокус

Система фокусировки, которую использует ваша камера, имеет большое значение для ее эффективности. Если вы хотите максимально использовать возможности автофокусировки камеры, важно знать, как она работает.Также полезно понимать разницу между фазовой и контрастной автофокусировкой (AF), поскольку это две системы, используемые в современных цифровых камерах.

Например, если вы увлекаетесь портретной фотографией и любите использовать объективы с постоянным фокусным расстоянием и широкую диафрагму, тогда точная фокусировка имеет решающее значение. Вам нужен точный автофокус, чтобы сфокусировать глаза модели на портретах, подобных этому, снятых с диафрагмой f1.2 с помощью объектива 56 мм.

Обнаружение контраста, используемое в беззеркальных камерах, лучше, чем обнаружение фазы, используемое в цифровых зеркальных камерах.

Если вы не знаете, почему это так, прочтите мою статью «Как сфокусироваться на широкой диафрагме».

Но если вы увлекаетесь дикой природой или спортивной фотографией, или чем-либо, что использует возможности автофокуса слежения и непрерывной фокусировки вашей камеры, то фазовый автофокус работает лучше.

Также следует отметить, что камеры и объективы работают вместе, когда речь идет о производительности автофокуса. И Canon, и Nikon производят высокопроизводительные супертелеобъективы, которые предназначены для максимально эффективного использования систем автофокусировки в своих камерах высокого класса.Вот почему так много профессиональных спортивных фотографов используют тот или иной вариант.

В некоторых камерах используется гибрид двух систем. Например, цифровая зеркальная фотокамера (SLR) может использовать автофокусировку с определением контраста в режиме Live View или видеосъемки и автофокусировку с определением фазы, когда вы смотрите в видоискатель.

Некоторые беззеркальные камеры также имеют точки автофокусировки с определением фазы, которые работают в режиме непрерывной автофокусировки для повышения точности следящего автофокуса. Но механика фазового автофокуса в беззеркальных камерах отличается от таковой в зеркальных камерах, как мы увидим далее в статье.

Фазовый автофокус в зеркальных фотоаппаратах

В зеркальной фотокамере свет проходит через объектив, попадает в отражающее зеркало, отражается вверх через пентапризму и выходит через видоискатель. Цель конструкции камеры такого типа — показать вам, что именно видит объектив в видоискателе. Это позволяет избежать ошибок параллакса, которые возникают на близком расстоянии фокусировки с дальномером и зеркальными фотокамерами с двумя объективами.

Преимущества, которые это давало фотографам, привели к тому, что зеркальные фотоаппараты стали предпочтительным вариантом для большинства фотографов около 50 лет назад.До появления беззеркальных фотоаппаратов это никогда не оспаривалось серьезно. Многие беззеркальные камеры по-прежнему используют конструкцию типа SLR (с электронным видоискателем в выступе в центре корпуса), хотя, строго говоря, они не являются SLR-камерами, поскольку у них нет зеркального зеркала.

Центр зеркала камеры является полупрозрачным, а дополнительное зеркало позади него отражает свет вниз в основание корпуса камеры, где расположен блок датчика автофокусировки (на фотографии ниже показан блок автофокуса от Canon EOS 50D).Это сердце системы фазовой автофокусировки.

На этой схеме показаны пути света через корпус камеры, когда зеркальное зеркало находится в нижнем положении. Зеркало отражает свет вверх в пентапризму и выходит через видоискатель. Часть света также отражается вниз к датчику автофокусировки.

Блок автофокусировки содержит датчик, соответствующий точкам автофокусировки камеры. Это датчик автофокусировки камеры EOS 5D Mark III. Линии на датчике соответствуют массиву точек автофокусировки камеры.

Фазовый автофокус в действии

В зеркальной камере свет, отраженный от вспомогательного зеркала, разделяется на два отдельных изображения с помощью призм и микролинз в блоке датчика автофокусировки, каждое из которых направлено на две линии на датчике автофокусировки, соответствующие активной точке автофокусировки.

• Если изображения точно совпадают с двумя линиями, объект находится в фокусе.

Расстояние между двумя изображениями сообщает камере, насколько объектив не в фокусе.

• Если два изображения расположены ближе друг к другу, то объектив фокусируется перед объектом.

• Если два изображения находятся дальше друг от друга, то линза фокусируется за объектом.

Блок автофокусировки определяет, как далеко переместить объектив, чтобы сфокусировать объект, и в каком направлении, а затем перемещает объектив в это положение. Он быстрый и (в пределах ограничений, см. Ниже) точный, что делает его идеальным для отслеживания быстро движущихся объектов.

Ограничения определения фазы AF

Это основные ограничения фазовой автофокусировки.

Не работает при слабом освещении. Камере требуется свет для фокусировки, и чем его меньше, тем сложнее становится точная фокусировка. Это также относится к автофокусировке с обнаружением контраста.

Возможно, не удастся точно сфокусироваться на слабоконтрастных объектах. Это также относится к автофокусировке с обнаружением контраста.

Нельзя ставить точки автофокусировки близко к краю кадра. Камера фокусируется с объективом, установленным на самую широкую диафрагму, и края кадра всегда темнее, чем центр при этой настройке.Поскольку фазовая автофокусировка плохо работает при слабом освещении, виньетирование делает непрактичным размещение точек автофокусировки рядом с краем кадра.

Предрасположен к ошибкам при фокусировке с использованием широкой диафрагмы. Это связано с тем, что автофокусировка с определением фазы является частично механическим процессом. Длина пути света от объектива до датчика автофокусировки теоретически равна длине пути света от объектива до датчика.

Но в реальном мире камеры и объективы изготавливаются с заданными допусками.Такая точность слишком дорога и требует много времени. Если ваша конкретная камера и объектив находятся на пределе своих допусков, возможно, что объектив будет немного фокусироваться впереди или позади того места, где, по мнению камеры, он сфокусирован.

Это может привести к ошибкам фокусировки при использовании объективов с широкой диафрагмой (с их узкой глубиной резкости). Большинство объективов среднего и высокого класса для цифровых зеркальных фотокамер позволяют откалибровать объектив, чтобы устранить ошибки фокусировки.

Не работает в режиме Live View или видео. Самые ранние зеркальные камеры с Live View имели ручную фокусировку только в Live View и режиме видео. В новых камерах используется комбинация автофокусировки с определением контраста и автофокусировки с определением фазы по датчику (см. Ниже) для достижения фокусировки в режиме Live View и видео.

Запишитесь на наш бесплатный курс электронной почты «5 шагов к улучшению композиции»!

Начните свое путешествие по композиции прямо сейчас. Получите пять бесплатных уроков плюс еженедельные советы и подсказки, когда вы подпишетесь на нашу рассылку 🙂 Никакого спама, никогда!

Обнаружение фазы на основе датчика AF

АФ с определением фазы является частью очень точной и точной системы автофокусировки, которая позволяет высококачественным зеркальным фотокамерам точно отслеживать быстро и беспорядочно движущиеся объекты.

Но он не работает в режиме Live View или видео. В этих режимах зеркало камеры поднимается, чтобы свет от объектива достигал датчика в непрерывном режиме. Свет больше не достигает блока автофокусировки.

На этой диаграмме показан путь света через корпус зеркальной камеры в режиме Live View или видеосъемки. Зеркало в верхнем положении. Путь точно такой же через беззеркальный корпус камеры.

Беззеркальные камеры не имеют датчиков автофокусировки.Вместо этого они снимают показания с сенсора камеры. Цифровые SLR также снимают показания с датчика в режиме Live View или видео.

Разные производители решают эту проблему по-разному. Итак, давайте посмотрим, как это делают Fujifilm и Canon.

Fujfilm добилась этого, добавив пиксели, которые замаскированы так, что они получают свет только с одной стороны объектива.

Под каждой точкой автофокусировки с определением фазы лежат полосы закрытых датчиков, которые принимают свет с одной стороны объектива, и других датчиков, которые принимают свет с другой стороны.Камера сравнивает оба, и когда они совпадают, узнает, что объект в фокусе. Если объект не в фокусе, он вычисляет, насколько необходимо отрегулировать объектив, чтобы сфокусировать объект, и перемещает объектив туда.

Обзоры системы Fujifilm показывают, что она работает хорошо, но еще не достигла скорости и точности отслеживания, как у высококлассных камер Canon и Nikon.

Новейшая технология Canon называется Dual Pixel CMOS AF. Каждый пиксель сенсора камеры состоит из двух фотодиодов.Один диод собирает свет, другой используется для фазовой автофокусировки. Canon использует эту технологию в режиме видео, чтобы помочь камере отслеживать движущиеся объекты при съемке видео. Он также используется в некоторых беззеркальных камерах серии M.

АФ с обнаружением контраста в беззеркальных и зеркальных фотоаппаратах

Автофокус с обнаружением контраста работает путем анализа пикселей на датчике камеры. Он работает на основе того, что объект находится в фокусе при максимальном контрасте. Чтобы найти эту точку, нужно перемещать точку фокусировки линзы вперед и назад.

В результате автофокусировка с определением контраста работает медленнее, чем автофокусировка с определением фазы. Но он гораздо точнее фокусируется на неподвижных объектах. Нет необходимости калибровать объектив, поскольку нет механических ошибок фокусировки.

Это относительное отсутствие скорости не имеет значения при съемке неподвижных объектов. Но это имеет большое значение при отслеживании движущихся объектов. Особенно если учесть, что камера должна толкать и тянуть объектив, чтобы зафиксировать фокус. Вот почему производители камер разработали различные решения для реализации фазовой автофокусировки в беззеркальных камерах и цифровых зеркальных фотокамерах в режиме Live View или видеосъемки.

Заключение

Тема автофокуса может быть довольно сложной. Полное понимание этого требует глубоких технических знаний, которых нет у большинства фотографов (в том числе и у меня). Эта статья представляет собой упрощение основных принципов. Это должно помочь вам понять, как работают разные системы автофокусировки, и каковы плюсы и минусы каждого типа. Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии по поводу автофокусировки, сообщите нам об этом в комментариях ниже.

Дополнительная литература

Электронная книга по линзам для мастеринга

Узнайте, как делать красивые фотографии с помощью любого объектива с помощью нашей популярной электронной книги Mastering Lenses.Одно только руководство по покупке линз может сэкономить вам сотни долларов на следующей покупке линз!

Обнаружение фазы против автофокусировки с обнаружением контраста: Основное руководство

Если вы хотите понять разницу между определением фазы и определением контраста, то это руководство — именно то, что вам нужно.

Вы точно узнаете, какой на самом деле автофокус с определением фазы и автофокус с определением контраста или — и как выбрать лучший вариант для ваших нужд.

Приступим.

Обнаружение фазы и определение контраста Автофокус: в чем разница?

Фазовый автофокус и контрастный автофокус — два популярных типа систем автофокусировки.

Большинство камер, представленных сегодня на рынке, используют одну или другую, но в чем на самом деле разница? И как эти системы различий влияют на вашу фотографию?

Давайте подробнее рассмотрим каждый вариант по очереди:

Фазовый автофокус

Все цифровые камеры имеют какой-то датчик, который улавливает свет и преобразует его в полезное изображение.

Однако в большинстве камер автофокусировка с определением фазы использует -секундный датчик — специальный датчик автофокусировки, который также улавливает свет.

Но вместо того, чтобы превращать свет в изображение, системы фазового детектирования анализируют свет, чтобы определить, находятся ли определенные области в фокусе или не в фокусе.

Технические детали немного сложны, но системы определения фазы по сути сравнивают свет, приходящий из двух разных мест на датчике автофокусировки.Если световые лучи полностью сходятся, изображение оказывается в фокусе; если световые лучи не сходятся, линзе необходимо отрегулировать фокус, чтобы сделать резкий снимок.

Основываясь на разнице между световыми лучами, датчик автофокусировки может быстро предсказать, как нужно отрегулировать объектив для получения фокуса, и передает эту информацию; затем линза сдвигается, давая вам сфокусированное изображение.

Теперь, чтобы свет попадал на -секундный датчик (датчик автофокусировки), в системах фазовой автофокусировки часто используется зеркало, которое отражает свет от датчика изображения.

По этой причине все зеркалки используют автофокусировку с определением фазы, когда зеркало опущено.

Когда зеркало находится под углом вверх , то есть когда зеркальная фотокамера использует Live View, камера обычно переключается на автофокусировку с определением контраста.

Однако важно понимать, что существуют альтернативные методы создания систем автофокусировки с определением фазы.

В то время как в зеркальных фотокамерах используется по крайней мере один специальный датчик автофокуса, в некоторых моделях камер — в основном беззеркальных, а также в нескольких зеркальных фотокамерах с функцией Live View — используется второй тип системы определения фазы:

Обнаружение фазы по датчику.

Здесь камера гарантирует, что процесс определения фазы может быть выполнен на датчике изображения, либо путем добавления датчиков определения фазы вокруг пикселей изображения, либо путем использования пикселей, предназначенных для работы как как пиксели изображения , так и датчики автофокусировки.

Автофокус с обнаружением контраста

Автофокусировка с определением контраста, в отличие от стандартной формы автофокусировки с определением фазы, использует датчик изображения.

И он просто анализирует данные, считываемые датчиком.

Затем он перемещает точку фокусировки объектива вперед и назад, пока не будет достигнута максимальная контрастность .

(Отсюда и название: АФ с обнаружением контраста)

Итак, с автофокусом с определением контраста нет отдельных изображений, нечего сравнивать или предсказывать.

Вместо этого данные постоянно считываются датчиком, пока объектив меняет точку фокусировки. Когда объект становится контрастным (то есть в фокусе), камера перестает фокусироваться.

Долгое время автофокусировка с определением контраста была единственным вариантом для зеркальных фотокамер, использующих Live View; в конце концов, зеркало будет перевернуто, а это означало, что автофокусировка с определением фазы была бесполезна.

Ранние беззеркальные камеры также довольно последовательно использовали определение контраста.

Но из-за серьезных недостатков автофокусировки с обнаружением контраста инженеры много работали над альтернативой, описанной выше:

АФ с определением фазы по датчику.

Поскольку последняя система могла работать без зеркала, ее можно было применить к зеркальным фотокамерам в режиме Live View, а также к беззеркальным системам.

Теперь я расскажу о плюсах и минусах определения фазы по сравнению с обнаружением контраста, а также о том, почему фазовое обнаружение быстро вытесняет обнаружение контраста во всех областях рынка.

Фазовый автофокус и контрастный автофокус

Теперь, когда вы понимаете основы автофокусировки с определением фазы и определения контраста, давайте взглянем на сильные и слабые стороны этих двух систем автофокусировки.

Фазовый автофокус: преимущества

Как вы помните, автофокусировка с определением фазы включает предсказание .

Когда световые лучи не сходятся, системы фазового детектирования могут определить точные изменения, которые необходимо внести, чтобы лучи и сходились.

Это делается за доли секунды, что означает, что автофокусировка с определением фазы выполняется очень быстро.

Это основная причина того, почему автофокусировка с определением фазы так уважается производителями камер; быстро приобретает фокус .

А когда вы фотографируете движущиеся объекты, например летящих птиц, вам необходима быстрая автофокусировка.

Фазовый автофокус: недостатки

У специализированных сенсорных систем определения фазы была одна большая проблема:

Когда специальный датчик автофокусировки не совмещался со специальным датчиком изображения , вы могли получить постоянную неправильную фокусировку.

Очевидно, что повторная фокусировка перед объектом и позади объекта нежелательна. Но системы определения фазы на датчике полностью избавились от этой проблемы; Теперь, когда нет отдельного датчика автофокусировки, нет ничего, что можно было бы смещать, а это означает, что фокусировка выполняется быстро и точно.

Системы определения фазы

также имели тенденцию быть довольно ограниченными с точки зрения количества точек фокусировки, которые они могли использовать (где большее количество точек фокусировки означало лучшее отслеживание и большую точность).

Но с появлением систем определения фазы на сенсоре количество точек автофокусировки резко возросло.

Автофокус с обнаружением контраста: преимущества

Основным преимуществом автофокусировки с определением контраста является ее точность.

Поскольку определение контраста включает в себя анализ данных с датчика изображения, он очень редко бывает неточным (поэтому нет ошибок фокусировки, вызванных несовпадением).

Автофокусировка с определением контраста также позволяет использовать множество точек автофокусировки.Это было преимуществом по сравнению со старыми системами определения фазы, но недавние инновации привели к расширению подсчета точек определения фазы (который теперь может совпадать с подсчетом точек обнаружения контраста).

Автофокус с определением контраста: недостатки

Автофокусировка с обнаружением контраста медленная.

Так было всегда, а это означало, что беззеркальные камеры долгое время не могли идти в ногу со своими зеркальными аналогами.

(Однако после включения автофокусировки с определением фазы на датчике в беззеркальные камеры это несоответствие фокусировки исчезло.)

АФ с обнаружением контраста просто не подходит для отслеживания объектов вокруг кадра и для быстрого получения фокусировки на движущихся объектах.

Что следует использовать автофокусировку с определением фазы или автофокусировку с определением контраста?

Автофокусировка с определением фазы на сенсоре предлагает лучшее из обоих миров:

Быстрая и точная фокусировка.

Тем не менее, некоторых фотографов не особо беспокоит автофокусировка с определением контраста. Например, если вы фотографируете натюрморты, быстрая автофокусировка не важна, а это значит, что автофокусировка с обнаружением контраста подойдет; то же самое верно и для пейзажных фотографов (которые все равно часто фокусируются вручную).

Также обратите внимание, что при сравнении автофокусировки с определением фазы на датчике и автофокусировки с определением фазы на специальном датчике, результаты на датчике обычно лучше благодаря большему количеству точек автофокусировки.

Однако, если вы покупаете DSLR и редко используете Live View, убедитесь, что ваша камера может выполнять автофокусировку с определением фазы на датчике, не должно быть приоритетом, потому что он вам очень редко понадобится.

Обнаружение фазы против обнаружения контраста: заключение

Автофокусировка с определением фазы и автофокусировка с определением контраста могут показаться сложными для освоения темами.

Но, как вы теперь знаете, их обоих легко понять.

Так что в следующий раз, когда вы увидите, как производитель камеры говорит об автофокусе с определением фазы или автофокусе с определением контраста, вы будете хорошо вооружены, чтобы понять, что поставлено на карту.

Лучше ли фазовый автофокус, чем контрастный?

В большинстве случаев да. Автофокусировка с определением фазы намного быстрее, чем автофокусировка с определением контраста. И хотя верно, что автофокусировка с определением контраста раньше была более точной, чем автофокусировка с определением фазы, автофокусировка с определением фазы на датчике делает это неверным.

Используют ли в беззеркальных камерах автофокусировку с определением контраста?

Больше нет. Большинство беззеркальных камер использовали автофокусировку с определением контраста. Но с появлением систем автофокусировки с определением фазы на сенсоре стало возможным включить в беззеркальные камеры быстродействующие системы фазовой автофокусировки.

Используют ли зеркалки автофокус с определением фазы?

Большинство зеркальных фотокамер используют автофокусировку с определением фазы, когда зеркало опущено (то есть когда вы можете смотреть в видоискатель, что в большинстве случаев).Но если вы активируете режим Live View в зеркальной фотокамере, он часто переключается на автофокусировку с определением контраста. Обратите внимание, что это не всегда так; Некоторые зеркалки предлагают автофокусировку с определением фазы даже в режиме Live View, но они встречаются реже.

• Джеймс Демпси

  Джеймс Демпси (Jaymes Dempsey) — профессиональный фотограф макросъемки и природы из Анн-Арбора, штат Мичиган; его работы публикуются в Интернете, от Школы цифровой фотографии до PetaPixel.

Объективов в аренду | Блог

Закон Кларка: Любая достаточно продвинутая технология неотличима от магии . Артур Кларк
Закон Кларка: Любая достаточно развитая невежественность неотличима от злого умысла . Дж. Портер Кларк

Мои извинения

Ничто на онлайн-форумах не демонстрирует эти два закона лучше, чем обсуждение систем автофокусировки камеры. Закон Кларка, потому что очень, очень немногие люди хоть немного понимают, как работает автофокус.Закон Кларка, потому что, поскольку они не понимают автофокусировку, когда возникает эта тема, действуют три правила онлайн-обсуждения (1 — выявить вину заранее, 2 — повторять громко, 3 — повторять часто). Поэтому большинство дискуссий, которые начинаются со слов «Моя камера (или этот объектив) плохо автофокусируется», быстро заканчиваются персеверацией «потому что ты плохой фотограф» или «потому что это оборудование отстой».

Не то чтобы я толком разбирался в автофокусе. Конечно, я знал некоторые очевидные вещи: фазовый автофокус — быстрый, контраст — медленный; f / 2.8 линз фокусируются точнее, чем более медленные линзы; Линзы сторонних производителей обычно имеют больше проблем, чем линзы производителя. Но так как я не понимал, как на самом деле работает автофокус, я не понимал , почему эти вещи были правдой.

Итак, я подумал, что просто найду об этом в Интернете и узнаю. За исключением того (и вы не представляете, как я здесь шокирован) в Интернете не было диддли-сквота для чтения. Пара коротких статей и блогов, по крайней мере в одной из которых были серьезные ошибки, которые мог заметить даже я.Пара маркетинговых материалов от производителей фотоаппаратов, полных заявлений, но с некоторыми деталями. Ничего больше. Я дошел до конца Интернета, по крайней мере, в том, что касается автофокусировки SLR.

Итак, вот оно — вакуум, ожидающий заполнения. Мой шанс написать окончательную статью по теме наконец-то появился, поскольку, по определению, единственная статья была бы лучшей статьей. (Думаю, это тоже будет худшая статья, но я стараюсь сохранять позитивный настрой). Никогда не позволяя незнанию мешать мне писать по теме, я решил действовать как можно быстрее.

Но все было не так быстро. Понятно, что производители фотоаппаратов не афишируют, как они заставляют работать свои системы автофокусировки, они просто рекламируют, что их система каким-то образом отличается от других и намного лучше, чем у других. Поэтому я потратил месяц на сбор и чтение книг, журнальных статей и даже патентных заявок, а затем приступил к написанию исчерпывающей статьи об автофокусе.

Это не то. В нем было около 14 страниц, и даже я заснул на полпути, вычитав его. Это сокращенная версия этой статьи в Cliff Notes.Чтобы довести его до разумной длины, мне придется опустить вовлеченные оптику и физику, но я сделал все возможное, чтобы все было точным, и включил ссылки в конце для тех из вас, кто хочет увидеть эти вещи.

Начнем с более простого (и более точного) из двух распространенных типов систем автофокусировки, используемых в SLR: автофокусировки с оценкой контраста.

Оценка контрастности Автофокус

Оценка контрастности — это просто так: компьютер камеры оценивает гистограмму, которую он видит с сенсора, немного перемещает объектив, а затем повторно оценивает, есть ли больший или меньший контраст.Если контраст увеличился, он продолжает перемещать линзу в этом направлении до тех пор, пока контраст не станет максимальным. Если контраст уменьшился, он перемещает линзу в другом направлении. Повторяйте по мере необходимости до тех пор, пока контраст не станет максимальным (что в основном означает движение немного выше идеального с последующим резервным копированием, когда контраст снова начнет уменьшаться). Идеально сфокусированный снимок должен иметь самый высокий контраст.

Если ваша камера показывает гистограмму Live View, вы можете до некоторой степени контрастировать с автофокусировкой для нужного типа изображения (снимок, на котором все находится на одинаковом расстоянии), просто фокусируясь вручную до тех пор, пока гистограмма не покажет максимальный контраст.При автофокусировке с определением контраста, конечно, фактически оценивается только небольшая область, отмеченная как детектор автофокусировки, а не весь датчик. Это позволяет вам выбрать объект, на котором вы хотите сфокусироваться, а также, чтобы компьютеру камеры не приходилось обрабатывать контраст всего изображения, а только точки автофокусировки.

Недостатки оценки контрастности

Основным недостатком автофокусировки с оценкой контрастности является ее медленная работа. Схема движения — оценки — движения — оценки требует времени, и камера вполне может начать с перемещения фокуса в неправильном направлении, а затем ей придется повернуть вспять.Поскольку он медленный и не дает возможности прогнозирования, определение контраста не подходит для динамичной или спортивной съемки. Медлительность может раздражать даже при съемке фотографий и портретов. Для оценки контрастности также требуется немного лучший свет, чем для автофокусировки с определением фазы, и, очевидно, для этого требуется область с хорошим контрастом на изображении.

Преимущества оценки контрастности

Автофокус с оценкой контрастности имеет некоторые преимущества, которые не только сохранили его, но и увеличивают его интенсивность.Первое преимущество в том, что это проще. При этом не требуются дополнительные датчики и микросхемы, которые требуются для фазовой автофокусировки. Простота снижает стоимость и (наряду с тем фактом, что скорость автофокусировки не так критична) является основной причиной, по которой обнаружение контраста используется в камерах «наведи и снимай». (Другая причина заключается в том, что камеры «наведи и снимай» по своей природе имеют большую глубину резкости, поэтому точная фокусировка также не так важна.)

Простота также уменьшает размер. В беззеркальных системах приоритет отдается небольшому размеру, и система определения контраста не требует дополнительных световых путей, призм, зеркал и линз, которые необходимы для системы фазового контраста.Это важное преимущество для небольших камер со сменными объективами, которые мы начинаем видеть на рынке, и все они используют определение контраста.

Второе преимущество заключается в том, что при оценке контрастности для определения фокуса может использоваться сам датчик изображения. Нет отдельного светового пути с призмами, зеркалами и т. Д., Которые могли бы быть менее чем идеально откалиброваны для датчика. Во время автофокусировки с оценкой контраста датчик оценивает фактическое изображение, которое он получает, а не отдельное изображение, которое должно быть (и не должно быть таким же, как это ), точно откалиброванное для датчика.

По этой причине обнаружение контраста, при использовании датчика изображения , обеспечивает более надежную и точную автофокусировку, чем более распространенная система определения фазы. Основная работа здесь — «при использовании датчика изображения для определения контраста». В зеркальных фотокамерах Olympus и Sony стандартного размера (не беззеркальных) используется второй датчик меньшего размера на отдельном световом пути для создания изображения в режиме Live View и оценки контрастности. Как и в любой откалиброванной системе, второй датчик может быть неточно откалиброван по датчику изображения.

Таким образом, определение контраста проще, дешевле, меньше по размеру и теоретически более точно, чем автофокусировка с определением фазы. Но это намного медленнее. Производители камер прилагают все усилия, чтобы ускорить автофокусировку с определением контраста, и делают некоторые успехи, но в ближайшем будущем это будет медленнее.

Фокусировка с определением фазы

Основной принцип

Базовая конструкция автофокусировки с определением фазы (также известная как фазовое согласование) была разработана компанией Honeywell в 1970 году, но впервые широко использовалась в камере Minolta Maxxum 7000.Honeywell подала в суд на Minolta за нарушение патентных прав и выиграла дело, поэтому все производители камер были вынуждены заплатить Honeywell за права на автофокусировку с определением фазы.

Обнаружение фазы использует принцип, согласно которому, когда точка находится в фокусе, исходящие от нее световые лучи одинаково освещают противоположные стороны линзы (она находится «в фазе»). Если линза сфокусирована перед или за рассматриваемой точкой, световые лучи на краю линзы приходят в другое положение (не в фазе).

Существуют разные способы определения того, находится ли свет в фазе или не в фазе, но в большинстве современных систем используются зеркала, линзы или призма (светоделитель) для разделения лучей, исходящих от противоположных краев линзы, на два луча и вторичную линзу. системы для перефокусировки этих лучей на линейный датчик (обычно ПЗС).Датчик автофокусировки выдает сигнал, показывающий, куда падают световые лучи с противоположных краев линзы. Если изображение правильно сфокусировано, лучи с каждой стороны попадают на датчик на определенном расстоянии друг от друга. Если линза сфокусирована перед объектом или за ним, лучи света с противоположных сторон будут попадать слишком близко друг к другу или слишком далеко друг от друга (рис. 1).

Обратите внимание: предыдущий абзац и рисунок являются очень поверхностным синопсисом того, как работает определение фазы. Должно быть две страницы физики и формул, а также альтернативных методов.Но для практических целей, «как это работает», это точно.

Из рисунка 1 очевидно, что определение фазы может сразу сказать камере, что объектив сфокусирован слишком близко или слишком далеко от интересующего объекта, поэтому один из недостатков, который мы видели при обнаружении контраста (камера не знает, в какую сторону перемещение фокуса) уже преодолено — вместо того, чтобы перемещаться вперед и назад и решать, в каком направлении больше контраста, определение фазы сообщает камере: то же, .

Менее очевидны продолжающиеся вычисления. У каждого автофокусного объектива есть микросхема, которая уже сообщила камере, например: «У меня объектив 50 мм f / 1,4, и мой фокусирующий элемент расположен на 20% меньше бесконечности» или что-то подобное. Когда вы нажимаете кнопку спуска затвора наполовину, происходит несколько шагов:

• Камера считывает датчик фазового определения, просматривает огромный массив данных, запрограммированный в ее микросхемах, который описывает свойства всех объективов производителя , выполняет некоторые вычисления и сообщает объективу что-то вроде «Переместите свой автофокус так сильно. к бесконечности ».
• Объектив содержит датчик и микросхемы, которые либо измеряют величину тока, приложенного к мотору фокусировки, либо фактически измеряют, насколько далеко переместился фокусирующий элемент, и посылают в камеру сигнал: «почти готов».
• Камера перепроверяет определение фазы, может послать некоторый сигнал точной настройки на объектив, может даже перепроверить третий или четвертый раз, пока не будет показана идеальная фокусировка. Если что-то пойдет не так, как планировалось, может начаться пресловутая «охота», но обычно это не так.
• Как только камера подтвердит фокусировку, она говорит объективу больше не двигаться, а затем посылает этот небольшой звуковой сигнал и световой сигнал, который мы все знаем и любим, и мы нажимаем на кнопку затвора.
  Весь процесс занимает крошечные доли секунды. Это быстро.

Проектирование системы

Очевидно, что датчики автофокусировки не могут находиться перед датчиком изображения, поэтому производители используют частично прозрачную область в зеркале, чтобы позволить некоторому свету проходить и отражаться от вторичного зеркала на блок автофокусировки (Рисунок 2), который обычно находится в нижней части зеркального бокса (рис. 3) вместе с датчиками замера экспозиции.

Рисунок 2: световой путь к датчику автофокусировки

Рисунок 3: Расположение датчика автофокусировки (красная стрелка) в Canon 5D, воспроизведено из Canon, США

Типы датчиков

Каждый датчик определения фазы может оценивать только небольшую линейную часть изображения.Горизонтальные датчики лучше всего обнаруживают вертикальные элементы, и большинство изображений содержат преобладание вертикальных элементов, поэтому преобладают горизонтальные датчики. Есть также несколько вертикальных датчиков, обычно расположенных крестообразно (рис. 4) или «H» с горизонтальными датчиками. Некоторые камеры даже содержат диагональные сенсоры.

Некоторые из датчиков автофокусировки (почти всегда в центре) благодаря различным преломляющим линзам и размеру датчика более точны, чем другие датчики, особенно при использовании объективов с широкой диафрагмой.Многие из этих высокоточных датчиков активны только при использовании объектива с диафрагмой f / 2,8 или более. На рисунке 4, например, этот датчик будет более точным датчиком крестового типа, когда установлен объектив f / 2,8, но только менее точным линейным датчиком с объективом меньшей апертуры. Как правило, в более дорогих и новых корпусах будет больше датчиков, и большее количество этих датчиков будет иметь более высокую точность.

_ Рисунок 4: Датчик крестового типа

В самых первых системах автофокусировки (и некоторых современных камерах среднего формата) был только один датчик в центре изображения.По мере применения вычислительной мощности и инженерного мастерства добавлялось все больше и больше датчиков. Большинство камер имеют по крайней мере семь или девять, а некоторые до 52 отдельных датчиков. Мы можем выбрать одно из них, все, группу из них, что лучше всего подходит для типа изображений, которые мы снимаем. Мы можем сказать камере, какой датчик (и) мы хотим использовать. Или мы можем позволить камере сказать нам. (Камера всегда достаточно любезна, чтобы сообщить нам, какие датчики она выбрала. Мои камеры также телепатические, и они сразу же выберут те из них, которые я не хотел использовать, поэтому я выбираю свои собственные.)

Эти несколько датчиков вместе с компьютером камеры могут делать и другие замечательные вещи. Определяя, какие датчики находятся в фокусе на движущемся объекте и как это изменяется, как по расстоянию от объектива, так и по датчикам за короткие промежутки времени, камера может предсказать, где этот движущийся объект будет в будущем. Это основа автофокуса AI Servo, который, боюсь, является слишком сложной темой для этой статьи. Я топчу воду так быстро, как могу, просто описывая, как камера фокусируется на горшке с цветами на крыльце.

Влияние диафрагмы объектива

Однако, независимо от типа сенсора, обычно он будет более точным при использовании объектива с более широкой диафрагмой. Помните, что во время автофокусировки камера автоматически открывает объектив до самой широкой диафрагмы, закрывая его только до диафрагмы, выбранной вами непосредственно перед открытием шторки затвора. Автофокусировка с определением фазы более точна, когда световые лучи попадают под более широким углом. На схеме ниже лучи от объектива f / 2.8 (синий) будут попадать под более широким углом, чем лучи от объектива f / 4 (красный), которые все еще шире, чем f / 5.6 линза (желтая). При f / 8 только самые точные датчики (обычно только центральная точка на более дорогих корпусах) могут вообще работать, но даже тогда фокусировка может быть медленной и неточной. По этой причине наши объективы с диафрагмой f / 5.6 перестают автофокусироваться, когда мы пытаемся добавить телеконвертер, который меняет их на объективы с f / 8 или f / 11.

Преимущества фазового автофокуса

Мы уже рассмотрели основные преимущества автофокусировки с определением фазы:

• Это невероятно быстро по сравнению с обнаружением контраста, достаточно быстро для движущихся объектов.
• Камера может использовать матрицу датчиков, чтобы оценить движение объекта и понять, что движущийся объект является предметом интереса, что дает нам автофокусировку AI Servo, на которую жалуются все спортсмены.

Есть несколько менее часто используемых преимуществ. Матрица датчиков может использоваться для оценки глубины резкости изображения, что дает предварительный просмотр «электронной глубины резкости». Камеру можно настроить так, чтобы делать снимки, когда что-то попадает в точку автофокусировки (это называется ловушкой автофокусировки, но немногие камеры предлагают эту функцию).Если датчики обнаруживают случайное движение в статичном объекте, они могут высветить уведомление о том, что дрожание камеры влияет на изображение. Но все дело в скорости и сервоприводе AI.

Недостатки фазового автофокуса

Однажды я слышал, как Porsche 911 описывают как «интересную концепцию, которая благодаря чрезвычайно интенсивным разработкам превратилась в превосходный автомобиль». Описание хорошо подходит для фазового автофокуса. Системы удивительно сложны и требуют значительного количества инженерных работ, чтобы работать так же хорошо, как они.

Прежде всего, система требует физической калибровки . Световой путь к датчику изображения должен быть откалиброван по световому пути к датчику автофокусировки, поэтому то, что находится в фокусе датчика автофокусировки, также точно находится в фокусе датчика изображения. Каждый объектив содержит микросхемы, которые обеспечивают обратную связь с камерой, сообщая ей, в каком именно положении находится фокусирующий элемент и как далеко он перемещается при заданном входе в двигатель объектива. Это должно быть полностью согласовано, чтобы объектив действительно двигался именно там, где камера приказала ему двигаться, и чтобы камера точно знала, в каком положении он находится.Если какая-либо из этих систем не откалибрована идеально, автофокус становится неточным. Даже если они идеально откалиброваны на заводе, если они немного расширяются и сжимаются от тепла или холода, они могут стать неточными, по крайней мере, временно.

Во-вторых, системе требуется программная калибровка . Как упоминалось ранее, производители камер имеют очень сложные алгоритмы и таблицы базы данных, запрограммированные в каждый объектив и каждую камеру, которые предоставляют эту информацию и которую они защищают от всеобщего сведения.Так, например, Nikon D3 точно знает, какой ток должен быть приложен к ультразвуковому двигателю в объективе 70-200 f / 2.8 VR, чтобы сместить фокус с 6 футов перед камерой на 12 футов в фронт. И что потребуется совсем другое количество тока, чтобы переместить его с 12 футов на 30 футов или переместить фокус 50 f / 1,4 на такое же расстояние и т. Д. И т. Д. Из-за этого автофокус иногда можно улучшить, обновление прошивки, и обновления прошивки часто выпускаются после выпуска нового объектива.Обновление содержит новые алгоритмы для этого объектива.

Также из-за этого объективы сторонних производителей могут быть не такими точными, как объективы производителей, иногда , а сторонним производителям иногда приходится «перекраивать» свои объективы для работы с определенными камерами. Большие ребята еще не сказали маленьким: «Мы будем рады выпустить обновление прошивки, чтобы наша камера хорошо работала с вашим объективом». Вместо этого сторонним разработчикам приходится брать камеры и объективы производителя, декодировать сигналы, которые они посылают туда и обратно, а затем кодировать чип в своем объективе, переводящий эти сигналы таким образом, чтобы их объектив работал должным образом.И они должны принять массивы данных, которые производители разработали для своих объективов, которые могут не подходить для их механизмов и двигателей автофокусировки. У меня нет непосредственных сведений об этом процессе, но я подозреваю, что именно поэтому некоторые объективы сторонних производителей, похоже, хорошо автофокусируются с камерами одной марки, но не так хорошо с камерой другой. И, по крайней мере теоретически, это могло бы объяснить, почему изменение в системе автофокусировки производителя может сделать объективы сторонних производителей устаревшими — или, по крайней мере, потребовать, чтобы они получили новый чип, как недавно произошло с Sigma 120-300 f / 2.8 и Nikon D3x.

Как упоминалось выше, диафрагма объектива также может влиять на точность автофокусировки с определением фазы . Обычно это не имеет большого значения, потому что объектив с меньшей апертурой будет иметь большую глубину резкости. Однако есть момент, когда диафрагма слишком мала для точной автофокусировки сенсора, обычно при f / 5,6 или f / 8. (Помните, что камера автоматически открывает диафрагму объектива на максимум во время автофокусировки, поэтому значение диафрагмы, на которую вы установили объектив, не имеет значения, имеет значение максимальная диафрагма, которую может достичь объектив.) Это также причина того, что объективы с диафрагмой f / 2,8 иногда могут выполнять автофокусировку в более сложных условиях, чем объективы с меньшей диафрагмой.

Поскольку датчики автофокусировки получают свет только тогда, когда зеркало опущено, датчики определения фазы перестают работать, когда вы фактически делаете снимок, и не начинают работать снова, пока зеркало не вернется в нормальное положение . Вот почему автофокусировка с определением фазы не работает во время Live View и может способствовать тому, что автофокусировка AI Servo может терять точность во время серии скорострельных снимков.Когда вы слушаете, насколько быстро D3 или 1DMkIV снимает с максимальной частотой кадров, действительно удивительно, что любое из изображений в фокусе. Но в наши дни наши ожидания высоки.

Конечно, есть и другие проблемы, но о большинстве из них мы не задумываемся. Например, линейные (не круговые) поляризационные фильтры мешают обнаружению фазы. В наши дни линейные поляризационные фильтры нечасто встречаются, но время от времени кто-то покупает их, потому что они такие недорогие, а затем задается вопросом, почему их камера не обеспечивает точную автофокусировку.Обнаружение фазы также может бороться с определенными узорами на изображении — например, такими как шахматные доски и сетки — может привести к расплавлению системы обнаружения фазы, но с ними легко справиться с помощью обнаружения контраста.

Просмотр в реальном времени:

Я упоминаю фокусировку Live View отдельно, потому что она, кажется, заставляет производителей камер вернуться к улучшению автофокусировки с обнаружением контраста и к созданию гибридных систем автофокусировки. Как уже упоминалось, обнаружение контраста уже имеет некоторые преимущества, и преодоление его недостатков может улучшить автофокусировку для всех нас.

Как упоминалось выше, у Olympus и Sony есть системы, которые разделяют световой луч, отправляя часть в видоискатель, а часть — на дополнительный датчик изображения. Эта система позволяет автофокусу с определением фазы оставаться включенным даже во время Live View. Но это добавляет возможность того, что фокусировка Live View не является абсолютно точной, поскольку датчик, используемый для фокусировки, не является датчиком изображения.

Компания Canon описала систему, которая сначала использует определение фазы для фокусировки объектива, а затем использует определение контраста для точной настройки автофокусировки, что может иметь значительные преимущества для фото- и макросъемки (Ishikawa и др.).Nikon, по-видимому, подал заявку на патент, который определяет определенные пиксели на датчике изображения, которые будут использоваться в том, что, по-видимому, является автофокусом с определением фазы (Kusaka). Это может дать лучшее из обоих миров.

Посмотрим. Но очевидно то, что впервые за более чем десятилетие изменения в системах автофокусировки могут быть революционными, а не эволюционными.

Список литературы

• Информация о цифровой камере: эволюция предварительного просмотра в цифровой фотографии
• Фокусировка во вспышке: Scientific American.Август 2000. С. 82-83.
• Гольдберг, Норман: Технология камеры. Темная сторона линзы. Academic Press, 1992.

.

• Исикава и др.: Система камеры и объектив. Патент США 6,603,929 B2
• Kusaka; Ёске: датчик изображения, устройство определения фокуса, устройство регулировки фокуса и устройство захвата изображения. Заявка на патент США 200

  927

• Кабза, К. Дж .: Эволюция предварительного просмотра в цифровой фотографии. Информация о цифровой камере.
• Кингслейк, Гордон: оптика в фотографии.SPIE Optical Engineering Press. 1992
• Системы слежения с предсказательной автофокусировкой Nikon
• Рэй, Сидней: Автофокус и методы поддержания фокуса. В: Рэй, Сидней: Прикладная фотографическая оптика, 3-е изд. Focal Press, 2004.

.

• Рэй, Сидней: Характеристики камеры. В: Руководство по фотографии, 9-е изд. Focal Press, 2008.

.

• Уэрхэм, Лестер: Система автофокусировки Canon
• Основные сведения об автофокусе Cambridge In Color
• Википедия: Автофокус
• Википедия: Предварительный просмотр

Автор: Роджер Чикала

Я Роджер и основатель Lensrentals.com. Меня называют одним из оптических ботаников, и в свободное время я с удовольствием снимаю коллимированный свет через объективы микроскопа с 30-кратным увеличением. Когда я делаю реальные снимки, мне нравится использовать что-то другое: средний формат, или Pentax K1, или Sony RX1R.

Улучшенный автофокус, позволяющий запечатлеть каждый драгоценный момент — Samsung Newsroom India

Пытаетесь ли вы сфотографировать быстро происходящее действие или просто счастливые моменты с друзьями, есть несколько функций камеры, которые влияют как на пользовательский опыт, так и на конечные результаты так же, как автофокус.Опора технологии мобильной фотографии, автофокус, гарантирует, что вы сможете запечатлеть момент так, как он случился, и получить четкие изображения, которыми можно поделиться.

Чтобы вы никогда не упустили момент, Samsung усовершенствовала свою технологию автофокусировки, представив совершенно новую систему, которая обеспечивает четкое изображение в каждом кадре. Эта система называется Dual Pixel Pro.

Что такое фазовый автофокус?

Чтобы понять, как работает Dual Pixel Pro, важно сначала понять его основную технологию — фазовый автофокус (PDAF).

Так же, как люди используют два глаза для фокусировки, PDAF работает, сравнивая разность фаз в изображениях, генерируемых левыми и правыми пикселями, что позволяет камере рассчитать расстояние фокусировки или место, где две фазы совпадают.

В обычных системах определения фазы используются специальные выделенные пиксели с автофокусировкой, встроенные по всему датчику, обычно составляющие лишь небольшую часть от общего числа пикселей. Чтобы создать изображения, смотрящие влево и вправо для сравнения, половина каждого пикселя заблокирована металлом, так что они улавливают свет только с одной стороны объектива.Использование большего количества этих выделенных пикселей автофокусировки может ускорить определение фазы, но также может уменьшить количество захваченного света, что приведет к потере качества изображения. Вот где технология Dual Pixel выводит автофокус на новый уровень.

Использование каждого пикселя с двухпиксельным автофокусом

Благодаря технологии Samsung Dual Pixel каждый пиксель на датчике используется для определения фазы с одновременным получением информации о цвете, что значительно улучшает как скорость, так и точность автофокусировки по сравнению с обычными системами.

Каждый пиксель сенсора Dual Pixel содержит два фотодиода, один левый и один правый. При съемке сцены сравниваются фазы каждой пары фотодиодов, чтобы добиться автофокусировки всего за миллисекунды. Поскольку каждый пиксель датчика используется как для автофокусировки, так и для значений цвета, датчик может обеспечить быструю автофокусировку без потери качества изображения.

Dual Pixel Pro с автофокусом нового поколения

Dual Pixel Pro выводит автофокус на новый уровень.В нем используются зеленые пиксели, разделяющие фотодиоды диагональной структурой. Эти разделенные по диагонали пиксели сравнивают разности фаз между верхним и нижним краями пикселя в дополнение к разностям фаз в левой и правой сторонах.

В результате Dual Pixel Pro обеспечивает быструю и точную автофокусировку даже в сложных условиях, таких как слабое освещение или быстро движущиеся объекты. Он также устраняет определенные ограничения технологии Dual Pixel, которая пытается различать левую и правую стороны узоров, таких как параллельные горизонтальные полосы.Добавление функции определения верхней и нижней фазы означает, что ваша камера может лучше различать эти узоры, что позволяет ей быстро фокусироваться, даже когда на вашем объекте съемки рубашка с узором и горизонтальными линиями.

От взгляда любимого человека до впечатляющего фейерверка — наши самые драгоценные воспоминания часто мимолетны. Датчики изображения ISOCELL, оснащенные системой автофокусировки Dual Pixel Pro, гарантируют, что ваши любимые моменты никогда больше не пройдут мимо вас.

фото-видео | B&H Explora

0 Просмотры

Опубликовано 23.07.21,

Присоединяйтесь к Лизе Лэнгелл в полевых условиях, когда она фотографирует диких животных и делится своими советами по фотосъемке с лодки.Она дает советы по фотосъемке дикой природы, настройкам камеры, правильному оснащению камеры и многому другому! Вы когда-нибудь пробовали фотографировать птиц в дикой природе? Расскажите нам о своем опыте в разделе комментариев ниже!

0 Просмотры

Опубликовано 16.07.21,

Важно проявлять уважение, подходя к незнакомцам и фотографируя их. Фотограф-документалист и художник Sony Ира Блок делится своими советами по портретной фотографии, чтобы запечатлеть людей из разных культур с вежливостью и уважением.Что вы испытываете при съемке туристических портретов? Расскажите нам о них в разделе комментариев ниже.

0 Просмотры

Опубликовано: 21/09/9

Ищете творческие идеи для фотографии? Сюрреалистический фотограф Наталья Сет, также известная как Escaping Youth, делится своими творческими советами по портретной фотографии, которые помогут вывести ваши изображения на новый уровень. Есть ли у вас какие-нибудь советы относительно того, как вы делаете портреты? Расскажите нам о них в разделе комментариев ниже.

0 Просмотры

Опубликовано 02.07.21,

Пейзажный фотограф и мастер Sony Artisan Крис Буркард делится своими советами по съемке природы.Он обсуждает такие темы, как оборудование для камеры, композиция, настройки камеры и текстуры для фотосъемки. Буркард будет выступать на OPTIC 2021; обязательно загляните на его выступление и посмотрите другие интересные презентации. Поделитесь с нами своими советами по фотографированию природы в разделе комментариев ниже.

0 Просмотры

Опубликовано 28.06.21,

Откройте для себя стильную ретро-камеру Nikon Z fc с полным набором функций! Любители и поклонники Nikon наверняка знакомы с богатой историей компании, и трудно не воодушевиться, когда команда дизайнеров камеры создает совершенно новую цифровую камеру с внешним видом, напоминающим времена пленки Nikon. эпоху фотографии и линейку 35-мм камер, которые на протяжении десятилетий устанавливали стандарты фотографии.Хотя кажется, что он только что сошел с производственной линии Nikon FM2, новый Z fc представляет собой цифровую электростанцию ​​с DX-сенсором (APS-C) со всеми функциями и характеристиками, которые вы ожидаете от современной цифровой камеры. Nikon Z fc — новейший представитель линейки беззеркальных фотокамер Nikon Z со сменным объективом. Датчик APS-C Z fc имеет разрешение 20,9 МП и оснащен процессором Nikon EXPEED 6. Диапазон ISO составляет от 100 до 51200 единиц ISO с возможностью расширения до 204800 единиц при необходимости. Видеооператоры могут наслаждаться записью 4K со скоростью 30 кадров в секунду, используя полный сенсор, без кадрирования.Также доступны замедленное видео со скоростью 120 кадров в секунду в формате HD 1080p, а также покадровая съемка 4K продолжительностью до 8 часов. Z fc также предлагает 20 творческих режимов съемки для тех, кто хочет немного повеселиться и волшебство в своих снимках, а также режимы автофокусировки с обнаружением глаз человека и животных. Порт USB-C для зарядки и передачи данных Z FC позволяет снимать на привязи, подключать камеру к внешнему источнику питания и заряжать аккумулятор. Это позволяет снимать фото и видео намного дольше, чем заряд батареи, пока вы подключены к источнику питания.Кроме того, камера готова стать вашей следующей потрясающей веб-камерой с быстрой передачей данных USB-C и встроенным разъемом для микрофона. Последний раз, когда Nikon перешел на ретро, ​​это было с камерой Nikon Df — все еще доступной — которая объединила полнокадровый сенсор и процессор D4 с ретро-дизайном — вплоть до не выделенного курсивом логотипа Nikon — приятный штрих и заметная особенность. на сегодняшнем новом Z FC. На корпусе Z fc расположены отдельные диски для регулировки выдержки, ISO и компенсации экспозиции. Цифровая индикация показывает выбранные вами настройки, поэтому вы можете прочитать их все, прежде чем поднести камеру к глазу.В сочетании с ретро-дизайном Z fc датчик DX позволил корпусу оставаться маленьким и легко переносимым. При весе всего 14 унций камера оснащена 3-дюймовым ЖК-экраном с регулируемым углом наклона, который откидывается и смотрит вперед для видеоблога и развлечений. Электронный видоискатель OLED имеет тактовую частоту 2360K пикселей, а камера имеет полный набор функций Wi-Fi для передача файлов или возможность удаленного управления камерой. Вместе с Z fc выпускается соответствующая серебряная версия Nikon Z DX 16-50mm f / 3.Объектив 5-6.3 VR, самый маленький и легкий из доступных объективов с байонетом Z — весит всего 4,8 унции. Поле зрения, эквивалентное полнокадровому полнокадровому изображению, составляет 24–75 мм, что делает его идеальным универсальным объективом. Эта серебристая версия также доступна в комплекте с камерой. Еще одно дополнение к линейке DX с байонетом Z — это новый Nikon Z DX 18-140mm f / 3.5-6.3 VR — версия Z DX универсального зума. Благодаря эквивалентному фокусному расстоянию 27–210 мм, позволяющему перейти от широкоугольного к телефото, эта камера станет идеальным спутником в путешествии для Z fc и других камер системы DX Z.Также с Z fc доступен объектив Nikon Z 28mm f / 2.8 Special Edition, который не является объективом DX, подходит для полнокадровых камер Z и дает фотографам Z fc нормальное поле зрения 42-мм полнокадрового объектива. В Z fc Nikon привносит баланс функций и технологий в DX-сторону системы с байонетом Z с добавленным чутьем красивого ретро-дизайна. Что вы думаете о дизайне и функциях новой камеры? Дайте нам знать в комментариях ниже!

0 Просмотры

Опубликовано 28.06.21,

Когда дело доходит до широкоугольной фотографии, Canon только что выпустила новый универсальный широкоугольный зум для своей полнокадровой беззеркальной системы: RF 14-35mm f / 4L IS USM.По сравнению с более традиционными зумами 16-35 мм, этот объектив немного расширился для еще более широкого поля зрения, сохраняя при этом гладкий профиль, постоянную максимальную диафрагму f / 4 и желаемые оптические и физические качества дизайна. ожидайте от объектива L-серии. Объектив Canon RF 14-35mm f / 4L IS USM Этот зум — идеальный универсальный вариант для пейзажных, природных и архитектурных фотографов, охватывающий широкий диапазон фокусных расстояний для различных типов и размеров объектов. Постоянная максимальная диафрагма f / 4 также способствует этому диапазону и способствует уменьшению размера и легкости конструкции, которая уравновешивает производительность и портативность.Кроме того, этот объектив 14-35 мм, несколько уникальный среди сверхширокоугольных объективов, оснащен механизмом оптического стабилизатора изображения, который компенсирует дрожание камеры до 5,5 ступеней или до 7 ступеней в паре с камерами с функцией IBIS для получения сверхстабильных и четких изображений при съемке с рук. В объективах серии L усовершенствованная оптическая конструкция является обязательной, а специальные элементы корректируют различные аберрации для обеспечения высокой резкости и точной цветопередачи. Были также применены покрытия как Sub-Wavelength (SWC), так и Air Sphere (ASC), которые уменьшают блики и двоение, обеспечивая высокую контрастность и точность цветопередачи при работе при ярком освещении.Как и другие объективы RF серии L, этот зум включает в себя Nano USM для плавной, быстрой и бесшумной фокусировки, которая дополняет рабочие процессы видео и фото. Минимальное расстояние фокусировки всего 7,9 дюйма дает максимальное увеличение 0,38x, что также идеально для создания уникальных снимков крупным планом с увеличенной глубиной резкости. RF 14-35mm f / 4L IS USM также оснащен программируемым кольцом управления. в его основании для управления настройками, имеет пыле- и атмосферостойкую конструкцию и поставляется с подходящей блендой объектива EW-83P.Этот объектив входит в линейку объективов Canon RF как более компактный и легкий широкоугольный зум-объектив, чем впечатляющий RF 15-35mm f / 2.8L IS USM. Конечно, немного более старый объектив 15-35 мм имеет очевидное преимущество f / 2,8 по сравнению с f / 4, но новый объектив имеет немного более широкое фокусное расстояние 14 мм по сравнению с 15 мм. Что касается размеров и веса, то 14-35 мм f / 4 имеет размеры 3,3 x 3,9 дюйма и весит 1,2 фунта по сравнению с 15-35 мм f / 2,8, который имеет размеры 3,5 x 5 дюймов и вес 1,85 фунта. более гладкий профиль и немного более широкое поле зрения за счет потери только одной остановки скорости.Что вы думаете о новейшем широкоугольном зум-объективе Canon? Вы предпочитаете этот меньший и более широкий 14-35 мм f / 4? Или вы поклонник быстрого 15-35mm f / 2.8? Сообщите нам свои мысли в разделе комментариев ниже.

0 Просмотры

Опубликовано 25.06.21,

Джейк Эстес и Бобби Сансиверо тестируют восьмиугольный софтбокс Angler FastBox во время портретной фотосессии на открытом воздухе. Как следует из названия, этот софтбокс настраивается быстро и легко, защелкивается и фиксируется одним движением.Если вы портретный или свадебный фотограф, вам просто необходимо иметь восьмиугольный софтбокс Angler FastBox! Не могли бы вы добавить это в свой список фотооборудования? Поделитесь своими мыслями в разделе комментариев ниже.

0 Просмотры

Опубликовано 25.06.21,

Фотограф National Geographic Джим Ричардсон делится своими пятью советами по съемке мест и путешествий. Как можно лучше фотографировать из путешествий? О чем нужно помнить, когда вы выезжаете на место? Если вы хотите стать фотографом-путешественником, вам нужно знать, как снимать самые разные предметы, от пейзажа до портрета.Каковы ваши собственные советы по фотографии из путешествий? Поделитесь ими с нами в разделе комментариев ниже.

0 Просмотры

Опубликовано 15.06.21,

Когда ваша фотосессия будет завершена, самое время выбрать изображения и подготовить их к ретуши! Фотограф Питер Херли шаг за шагом выполняет свой рабочий процесс после съемки. Какие выводы вы сделали из этого видео? Как вы будете включать элементы процесса Питера в свой собственный? Свяжитесь с нами в комментариях ниже.Хотите узнать больше от Питера Херли? Посмотрите остальные эпизоды этой серии: Часть 1: Естественное и непрерывное освещение для снимков в голову Часть 2: Вспышки и вспышки для снимков в голову Часть 3: Направление и позирование для снимков в голову Часть 4: Оборудование камеры и настройки для снимков в голову

0 Просмотры

Опубликовано: 21.06.21:

Какой штатив лучше всего подходит для экстремальных погодных условий? Что нужно для пейзажных фотографий: широкоугольный или телеобъектив? Как запечатлеть извержение вулкана? Фотограф Майк Мезеул II поможет вам подготовиться к следующему фото-приключению.Поделитесь своими советами по приключенческой фотографии в разделе комментариев ниже.

.