Автофокус – анатомія

З появою цієї функції у сучасних фотоапаратах світ для фотографів радикально змінився. Тай не тільки для фотографів, оскільки фотографія стала доступнішою для загалу. Автофокус це той винахід, який однозначно зробив революцію в індустрії і вже сьогодні не можна собі уявити камери без нього. Та все ж до досконалості ще дуже і дуже далеко, тому для отримання позитивного результату розуміння алгоритмів роботи автофокусу є вкрай важливі. І ось чому.

Навіщо знати про автофокус

Нарешті в житті кожного фотографа наступає момент великого переходу. Вони є різні, їх декілька про що писали неодноразово. Так от серед них надзвичайно важливим є зміна системи. Якраз нещодавно довелося перейти з системи Canon на систему Sony і ост тут розпочалися дивні речі, які як згодом стало зрозуміло залежали саме від типу системи автофокусу.

Як сьогодні пригадую з оптимізмом сприйняв запрошення фотографа Сергія Глотова по вправлятися у студійній зйомці на одній з фотостудій у місті Львів. Думаю собі «Чудова нагода якраз випробувати свою нову соньку в студійних умовах, адже її технічні характеристики просто бомбезні». Зрозуміло що очікування були просто надзвичайні, адже маємо і чутливість крутішу і динаміка ніби краща. Та коли зайшли до студії і розпочалася зйомка – стало зрозуміло що з сонькою щось абсолютно не те: вона в умовах студійного пілотного освітлення просто відмовилася фокусуватися. Пробував шукати якісь налаштування, щось винаходити в лабіринтах меню, та мушу визнати сесія була зірвана.

Час йшов і камера в повсякденні показувала цікаві результати. Та коли знову ж опинився в умовах студії – все повторилося. Ну про перебіг пошуків винуватця не буду розказувати. Грішив на камеру, звинувачував оптику та все ж проблема ховалася саме у функції яка називається «Автофокус». Тому з того моменту постала потреба хоч в загальному але для себе розібратися у питанні автофокусу.

Види автофокусу

Тут насправді уже роки прогрес не спостерігається. Все що було вигадано на старті плавно протягом років зазнає вдосконалень, та революцій очевидно не передбачається в ближчій перспективі. Отож станом на час написання даної публікації в світі існує лишень два способи функціонування автофокусу. Перший – контрастний і другий – фазовий. Це альфа і омега усієї теорії та практики автофокусу і без цих двох видів третього не дано. Звісно «знавці» закинуть: «А як же гібридний автофокус чи дуалпіксель». Частково вони  праві у питанні новизни, але по суті це різновиди двох попередніх варіантів. Гібридний автофокус – тут уже з назви можемо зрозуміти що це система поєднання двох попередніх. Подібна історія з дуалпікселем де відомі види вдосконалили технічними засобами реалізації, що призвело до покращеної точності та швидкості. Та все ж в їх основі є той же або контрастний або фазовий види, або їх поєднання.

Ось така проста математика. Хоча не варто розчаровуватися. Насправді не все так дуже і просто якщо зануритися у технічку реалізацію кожного з видів автофокусу. Тож давайте бодай поверхнево, але спробуємо розібратися що і як працює.

А працює все достатньо логічно як для оптики. Тобто нам необхідно перемістити лінзу так щоб потрібний об’єкт в кадрі став чітким. Так от для таких завдань в камерах закладено спеціальний механізм з датчиків та електронного розуму, який спочатку отримає інформацію на якому саме об’єкті треба фокусуватися. Далі відбувається визначення відстані і формування команди як саме посунути лінзо блок в об’єктиві для отримання чіткої картинки. Ну це так примітивно. А ось на практиці цей процес може бути реалізований по різному, тому ми й отримали два різні види автофокусування, про які давайте поговоримо детальніше.

Фазовий автофокус

Кажуть одна з кращих систем фокусування, та все ж через свою громіздкість переважно використовується в дзеркальних камерах. А тепер давайте згадаємо наш досвід роботи з дзеркальним фотокамерами.

Пригадуєте коли зазираємо в оптичний видошукач то бачимо там червони кольором підсвічені точки фокусування. Або бувають ще такі хрестові формації. Як би там не було але це якраз і є датчики фазового автофокусу. Що цікаво вони розташовані не на матриці не перед матрицею а саме перед видошукачем. Тобто дзеркало в дзеркальних камерах виконує не лишень роль передачі даних зображення на оптичний видошукач, але й перенаправляють частину світла на ось ці датчики. Кожен датчик по суті це така собі мініатюрна матриця. Згодом інженери додули до такої ідеї щоб ці датчики ставити навхрест один за одним і таким чином ми отримуємо хрестоподібні точки автофокусування. Нібито така система є набагато чутливіша. Переважно розробники стараються точками фокусування перекрити чим побільше площі кадру, а ось в центрі завжди намагаються розмістити саме цю хрестоподібно найчутливішу точку.

Далі все працює наступним чином. Під час натискання на спуск затвора точки вимірюють і передають на процесор команду наскільки варто пересунути лінзоблок об’єктива щоб об’єкт був у кадрі. Звісно команда далі йде на мотор і все моментально спрацьовує із мікро затримкою спрацьовує затвор. Результат – маємо нове фото.

Ну це так примітивно про даний вид автофокусу. Та все ж але чому він фазовий. А власне принцип фази закладений у механізмі визначення чи об’єкт є у фокусі. Оскільки я не фізик і не інженер та для себе даний принцип зрозумів наступним чином. Якщо об’єкт є у фокусі, то кількість світла, яка буде відбиватися від цього об’єкта буде пропорційно і рівномірно освітлювати краї об’єктива потрапляючи у фазу датчиків. Якщо ж об’єктив фокусується або з переду або позаду потрібного об’єктива – світло буде відбиватися уже по інакшому, що дасть підстави для процесора продовжувати пошук фази.

Ну і ще трошки з історії фазового автофокусу. Він був запатентований 70-х роках минулого століття фірмою Honeywell, а вперше був застосований на камерах компанії Minolta

Ну і ще про позитиви і негативи даного виду автофокусу. Перевагою без сумніву є його швидкість і здатність обробляти інформацію групою датчиків. Також його перевагою є чутливість що дає можливість камері фокусуватися навіть при дуже поганому освітленні. Та все ж він має і слабинки. Він менш точний від свого конкурента, він громіздкий, він потребує механічної юстировки і ця оптична залежність може зіграти з ним злий жарт. Скажімо при роботі з дешевими поляризаційними фільтрами точність фазового автофокусу суттєво падає. Також через оптичну залежність випливає неможливість його використання під час зйомки відео.

Контрастний автофокус

Тут все набагато простіше. Датчиком для визначення чи є об’єкт в фокусі слугує сама матриця. Вона зчитує інфу з визначеної точки фокусування і у виді гістограми передає процесору. Процесор рухає лінзоблок в зад та вперед щоб отримати максимальний контраст картинки і лише тоді відбувається спуск затвора.

Перевагою такого типу фокусування є простота і дешевизна. Також такий тип фокусування набагато точніший. У ньому відсутня можливість бек або фронт фокусу. Та все ж він має багато недоліків. І ключовими з них є повільна швидкість і особлива вибагливість до кількості світла.

То який автофокус є кращим.

І ось тут найцікавіший момент: якому з автофокусів надати перевагу. Фазовий швидкий, крутий чутливий, але через громіздкість конструкції і потреби дзеркал застосовується в основному в дзеркальних камерах. Контрастний автофокус є прерогативою бездеркальних камер. Він точний, але повільний і потребує багато світла.

А тепер давайте згадаємо мою історію з переходу на фотоапарат системи Sony  і проблеми фокусування в студійних умовах. Ось тут в середовищі автофокусу якраз і була закопана проблема. Річ у тім що нова камера бездзеркальна і очевидно у ній прерогативним є таки контрастний автофокус. Відтак небажання фокусуватися при пілотному освітленні є очевидною проблемою. Взагалі навіть до сьогодні камери марки Sony володіють достатньо слабкою по чутливості системою фокусування в порівнянні з іншими виробниками. І навіть при наявності гібридного автофокусу чутливість все одно страждає. І це без сумніву є Ахіллесовою п’ятою модельного ряду фотокамер марки Sony. Як з цим боротися, думаю розповім колись згодом, якщо таки вдасться знайти якісь лайфхаки. Якщо ви знаєте як цю проблему обійти, буду вдячний якщо поділитесь досвідом.

Та все ж при роботі з автофокусом від Sony спостерігаються й позитивні тенденції. Одна з них – швидкість автофокусу. Тобто з часом контрастний автофокус таки навчився швидко працювати і наразі мало чим уступає фазовому виду фокусування. Відтак у цьому батлі двох систем навіть важко спрогнозувати хто є кращим. Без сумніву на даний історичний етап дві системи є цікаві і варті застосунку. Без них було б куди сутужніше.

Ну і як висновок: які б не були досконалі системи автофокусування, але як на мене двох замало. Все таки уже давно час настав для революції у даному питання, тож відстежуємо інформацію.

2 коментарі

  1. rembofoto 04.08.2021 Reply
    • Yaroslav B. 04.09.2021 Reply

Додати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *