hübriidfookus. Ühe punkti teravustamisala. Ülemine fookuspunkt

Mobiilse autofookuse areng:
kontrastist Dual Pixelile

Nutitelefoniga pildistades on väga oluline, et fotod oleksid selged. Selleks peab objekt olema fookuses, enne kui vajutate nupule "Tee foto". AT viimastel aegadel mitmed tootjad töötavad tehnoloogia täiustamise nimel autofookus, ja täna vaatame, kuidas need üksteisest erinevad.

Kaameratelefoni valides pööravad paljud tähelepanu megapikslite arvule – öeldakse, et kellel neid rohkem on, on lahedam. Tihti on aga olulisem ja kasulikum vaadata teisi tegureid, mis fotode kvaliteeti sama tõsiselt mõjutavad. Nende hulgas on kaamera autofookuse tüüp. Apple, Samsung, LG ja teised tootjad tormavad nüüd aktiivselt sellesse valdkonda ning paljud on tõesti suutnud märkimisväärseid edusamme teha.

Mis on autofookus ja miks me seda vajame?

Automaatse teravustamise süsteem reguleerib objektiivi nii, et see teravustaks otse objektile, tehes vahet terava võtte ja kasutamata jäänud võimaluse vahel.

Lihtsustatult seisneb kaamera tööpõhimõte selles, et valguskiired peegelduvad pildistatud objektidelt ja langevad seejärel sensorile, mis muudab footonivoo elektronivooluks. Pärast seda muundatakse vool bittide komplektiks, andmed töödeldakse ja kirjutatakse kaamera mällu. CMOS-andurid on nüüd eriti populaarsed nutitelefonide tootjate seas, mis muundavad laengu pingeks otse pikslis, tagades seejärel otsese juurdepääsu suvalise piksli sisule.

Teoreetiliselt töötab kõik nii: läätsed fokuseerivad valgust sensorile, andur loob seejärel digifotograafia. Tegelikkuses pole kõik nii lihtne. Sissetulevate valguskiirte nurk sõltub pildistatava objekti asukoha kaugusest. Vasakpoolsel diagrammil on kujutatud objektiiv, mis teravustab valgust sinisele objektile: rohelised ja punased objektid on fookusest väljas ja on lõplikul pildil udused. Kui tahame keskenduda rohelistele või punastele objektidele, peame muutma objektiivi ja sensori vahelist kaugust.

Kaamerafoonika algusaegadel oli enamikul seadmetel fikseeritud fookus. Kaasaegsetes nutitelefonides on võimalik reguleerida objektiivide ja sensori vahelist kaugust. Seetõttu saate kvaliteetseid üksikasjalikke pilte. Nüüd kasutatakse nutitelefonides autofookuse rakendamiseks peamiselt kolme meetodit: kontrasti, faasi ja laserit.

Kontrastne autofookus

Kontrastne autofookus viitab passiivsele autofookuse tüübile. Seni on see lahendus kasutusel enamikes nutitelefonides – suuresti seetõttu, et see on üks lihtsamaid. Sensori abil mõõdetakse valguse hulk objektil, misjärel see sõltuvalt kontrastist ka objektiivi liigutab. Kui kontrast on maksimaalne, on objekt fookuses.

Üldiselt teeb kontrastse autofookus oma tööd üsna hästi ja sellel on märkimisväärne eelis – see on üsna lihtne ega vaja mingit keerulist riistvara.

Kuid sellel on ka mitmeid puudusi. Eelkõige on kontrastne automaatne teravustamine aeglasem kui teised, tavaliselt kulub objektile fokuseerimiseks umbes sekund. Selle aja jooksul võid muuta oma meelt pildistamise osas või näiteks kui tahtsid jäädvustada kiiresti liikuvat objekti, jääb see hetk kasutamata. Selle põhjuseks on asjaolu, et lõviosa ajast võtab protsess "fookuspunkti / läätsede nihutamine - kontrasti hindamine - nihe - kontrasti hindamine". Lisaks puudub kontrastsel autofookusel fookuse järgimise võime ning kehvades valgustingimustes see tõenäoliselt muljet ei avalda. Seetõttu kasutatakse seda tüüpi autofookust praegu peamiselt soodsates nutitelefonides, nagu Lenovo A536, ASUS Zenfone Go jt.

Faasituvastusega autofookus: kiire ja täiustatud alternatiiv

Üks pioneere siin oli Samsung, mis laenas tehnoloogiat digitaalsetelt peegelkaameratelt ja varustas oma Galaxy S5 nutitelefoni faasituvastusega autofookusega. Põhimõte on see, et sel juhul kasutatakse spetsiaalseid andureid - need püüavad kinni mööduva valgusvoo erinevad punktid pildid objektiivide ja peeglite abil. Anduri sees on valgus jagatud kaheks osaks, millest igaüks langeb ülitundlikule andurile. Valgusvoogude vahelist kaugust mõõdab andur, misjärel määrab, kui palju objektiivi täpseks teravustamiseks liigutada tuleb. Näiteks Samsung Galaxy S5 võtab objektile fokusseerimiseks vaid 0,3 sekundit.

Faasiautomaatse teravustamise esimene ja peamine eelis on see, et see on palju kiirem kui kontrastne autofookus, see on liikuvate objektide pildistamiseks lihtsalt hädavajalik. Lisaks saab kaamera andurite abil hinnata objekti liikumist, seega saame autofookuse jälgimise võimaluse.

Kuid on ka puudusi. Faasituvastusega autofookus, nagu kontrast, ei tee oma tööd vähese valguse tingimustes kuigi hästi. See nõuab ka võimsamat riistvara, nii et see on tavaliselt saadaval tipptasemel nutitelefonides. Nende hulgas näiteks Huawei Honor 7, Sony Xperia M5 ja Samsung Galaxy Note 5.

Mõned tootjad läksid kaugemale ja otsustasid kasutada nutitelefonides laserautofookust (sellest lähemalt hiljem), teised aga tegelevad aktiivselt faasituvastuse autofookuse tehnoloogia täiustamisega. Nii näiteks kasutab Apple oma iPhone 6s ja iPhone 6s Plus puhul nn “fookuspiksleid”: asi on selles, et tehnoloogia kasutab osa piksleid faasisensorina ning Apple’i nutitelefonidega pildistamine on tõesti kiire.

Kuid Samsungi Galaxy S7 ja Galaxy S7 Edge nutitelefonides kasutatav Dual Pixel tehnoloogia erineb tõesti tavalisest faasiteravustamisest. Kuigi see on omamoodi faasiautomaatne teravustamine, on sellel siiski mõningaid erinevusi ja nüansse. Nutitelefonides on faasituvastusega autofookus oma võimalustega mõnevõrra piiratud – igale pikslile teravustamissensori määramiseks tuleb seda kõvasti vähendada, mis toob kaasa müra ja hägused fotod. Tavaliselt on umbes 10% valgustundlikest punktidest varustatud anduritega, mõned tootjad ei ületa siiski 5%.

Dual Pixel'is on iga piksel pikslite suuruse suurenemise tõttu varustatud eraldi sensoriga. Protsessor töötleb iga piksli näitu, kuid teeb seda nii kiiresti, et autofookus võtab siiski sekundikümnendikke. Samsung ütleb, et Dual Pixel tehnoloogia on nagu inimsilmaga teravustamine, kuid see on pigem metafoor. Sellegipoolest tuleb tunnistada selle faasiautomaatse teravustamise lähenemisviisi uuenduslikkust. Nüüd on see Galaxy S7 ja Galaxy S7 Edge jaoks tõeline eksklusiivne.

Laseri autofookus: kõige aktiivsem

Sarnaselt faasituvastusega on laserautofookus aktiivne autofookuse tüüp. LG on seda juba pikka aega teinud, mis esmakordselt rakendas oma G3 nutitelefonis laserautofookuse. Tehnoloogia põhineb laserkaugusmõõturi põhimõttel: laserkiirgur valgustab objekti, andur mõõdab peegeldunud valguse saabumisaega. laserkiir, mis määrab kauguse objektist.

Selle autofookuse üks peamisi eeliseid on aeg. LG andmetel võtab kogu laseri automaatse teravustamise protsess aega 0,276 sekundit. Oluliselt kiirem kui kontrasti autofookus ja veidi kiirem kui faasituvastus.

Laserautofookuse ilmselge eelis on see, et see on uskumatult kiire ja teeb oma tööd hästi ka vähese valgusega tingimustes. Kuid see töötab ainult teatud kaugusel - kõige rohkem parim efekt saavutatakse, kui nutitelefoni ja objekti vaheline kaugus on alla 0,6 meetri. Ja viie meetri pärast - tere, kontrastne autofookus.

Faasituvastusega autofookus on olnud kasutusel väga pikka aega. Paljud fotograafid kurdavad teatud kaameramudelite autofookuse jõudluse üle, kuid tegelikult pole probleem kaamerates, vaid teravustamissüsteemis endas. Kui lugeda vanu arvustusi 2000ndatest pärit kaamerate kohta, siis on näha, et autofookusega oli probleeme faasituvastusautofookussüsteemi ilmumise algusest kuni tänapäevani. Probleemi väljaselgitamiseks peate mõistma, kuidas autofookus töötab. Seda arutatakse artiklis.

Kuidas DSLR-kaamerad töötavad

Teravustamise üksikasjade mõistmiseks peate esmalt mõistma digitaalne seade peegelkaamera .

1. Valgusvoog
2. Peamine peegel
3. sekundaarne peegel
4. Kaamera katik ja sensor
5. Ketas peapeegli seadistamiseks
6. Teisese peegli seadistusketas
7. Faasiandur
8. Pildiotsija pentaprisma
9. Pildiotsija

Valgus läbib objektiivi ja tabab läbipaistvat esmast peeglit. See peegeldab valgust pentaprismaks. Osa valgust läbib esmase peegli ja tabab sekundaarset peeglit, mis peegeldab valguse faasiandurile. Andurid asuvad anduris endas. Ühe iseteravustamispunkti määramiseks kasutatakse kahte andurit. Kaamera võrdleb anduritelt saadud signaale. Kui signaalid ei ühti, reguleerib autofookus fookust ja võrdlus tehakse uuesti.

Faasituvastusega autofookusega on probleem selles, et andur reguleerib fookust nii, et see saaks optimaalse pildi, kuid kaamera põhiandur, millele pilt salvestatakse, on maatriks ja see asub teises kohas. Selleks, et automaatne teravustamine looks ideaalse pildi, mille kaamera maatriks salvestab, peab bajonetist faasianduri ja maatriksi vaheline kaugus olema täpselt sama. Millimeetrine nihe põhjustab automaatse teravustamise häireid. Samuti sõltub autofookuse toimimine peeglite asendist.

Faasianduri tööpõhimõte

Sensorisse sisenev valgus läbib läätsi ja tabab valgustundlikke andureid. Kui teravustamine on õige, koondub objektiivi servadest tulev valgus iga anduri keskele. Kui pilt on mõlemal anduril sama, tähendab see, et fookus on õige. Kui fookus pole õige, koondub valgus mitte keskele, vaid sensori muudesse osadesse.

Teravustamine: 1 - väga lähedal, 2 - vale, 3 - väga kaugel, 4 - liiga kaugel

Teades, kuhu sensoris valgus on fokusseeritud, saate arvutada, mis suunas ja mis väärtusega on vaja objektiivide asendit korrigeerida.

Pärast seda, kui andur teeb kindlaks, kas objekt on fookuses, korrigeerib see fookust, kui vastus on negatiivne. Fookuse korrigeerimist objektiiviga tehakse nii mitu korda, kui on normaalse teravustamise saavutamiseks vajalik. Süsteem töötab väga kiiresti, nii et kõik toimingud võtavad sekundi murdosa. Kui süsteem on teravustanud, annab kaamera sobiva signaali. pärast seda saate päästikut vajutada.

Uurisime autofookuse ühe sensori (punkti) tööpõhimõtet, kuid tänapäevastes kaamerates on neid palju. Tänapäeval pole raske leida kaameraid, millel on 41 või isegi 61 AF-punkti. Suureneb andurite töökindlus ja täpsus. Seal on stabiilsemad ristteravustamise punktid. Kaasaegsed kaamerad suudavad hõlpsalt mitte ainult kiiresti teravustada, vaid ka jälgida liikuvaid objekte.

Faasituvastuse autofookuse puudused

Peamine probleem on ebatäpsus kaamera tehases kokkupanemisel. Kui tootmisprotsessi käigus ilmnes vähimgi rike ja andur või mõni selle tööd mõjutav element ei olnud täpselt paigaldatud, töötab süsteem veaga. Tootjad on sellest probleemist teadlikud ja seetõttu on välja töötatud süsteem teravustamissüsteemi peenhäälestamiseks. Testimise käigus tuvastatakse kaamerad, millel on probleeme ja tehakse nende lisakonfiguratsioon.

Kalibreerimisprotsess kontrollib iga iseteravustamispunkti eraldi. Iga punkt on täpselt kalibreeritud ja kõik muudatused salvestatakse kaamera tarkvarasse. Seega on tootmiskeskkonnas automaatse teravustamise probleemid kõrvaldatud.

Alustame sellest, mis on autofookus. See on süsteem, mis tagab kaamera või videokaamera objektiivi automaatse teravustamise pildistatavale objektile (või mitmele objektile). Automaatteravustamist nimetatakse tavaliselt AF-ks.

Automaatteravustamisel on kaks režiimi: passiivne ja aktiivne. Asi on selles, et süsteem peab määrama kauguse fookustasandist objektini ja aktiivne autofookus saavutab selle objektiga suhtlevate elementide kaudu (ultraheli- või infrapunalokaatorid), passiivne aga objekti endaga ei suhtle. ja ei kiirga midagi – analüüsib ainult kaamerasse sisenevaid valguskiire.

Autofookus teeb kogu oma töö hetkega ja fotograafi enda otsese osaluseta või vähesel määral. See seade on saadaval kõigis kaasaegsetes kaamerates ja erineb selle tüübist. Reeglina eristatakse järgmisi tüüpe:

• Faasi tuvastamise autofookus
• Kontrastne autofookus
• Hübriidne autofookus

Vaatleme igaüks neist üksikasjalikumalt. Töö faasituvastuse autofookus põhineb spetsiaalsete andurite kasutamisel, mis koguvad valguskiiri erinevatelt fragmentidelt, mis tulevad neile tänu peegelsüsteemidele kaadri erinevatest punktidest (mõnes seadmes asendatakse need läätsedega). Pärast seda jagatakse kogu valgus kaheks vooluks ja saadetakse valgustundlikule andurile. Lõplik sihtimine toimub teatud hetkel, kui eraldatud kiired on sensorseadme poolt määratud kaugusel. Pärast vajaliku kauguse arvutamist määrab seade ise, kuidas objektiivide asendit pildi saamiseks muuta parim kvaliteet. Faasitüüpi automaatse teravustamise vaieldamatud eelised võib julgelt omistada teravustamise täpsusele ja kiirusele, see on eriti oluline liikuva stseeni pildistamisel. Suur hulk sensorid jälgivad sõna otseses mõttes pilti, saavutades maksimaalse kvaliteedi. Faasi AF kasutatakse peeglisüsteemides.

Järgmine fookuse tüüp on kontrastset autofookust. Tema töö põhineb spetsiaalsetel valgustundlikel elementidel, mis uurivad pildistatava stseeni kontrastsust. Täpne teravustamine toimub hetkel, mil antud pilt omandab võimalikult palju taustast erineva teravuse ja kontrasti. Saavutuse eest parim tulemus selliste seadmete mikroprotsessor suudab objektiive nende algsest asendist liigutada. Seda tüüpi automaatse teravustamise eelisteks on lihtsus, üsna väike suurus ja lisaandurite puudumine. Selle süsteemi omaduste tõttu kasutatakse seda "seebialustes", kaasaegsete nutitelefonide kaamerates jne.

Veel üks vaade, mis väärib fotograafi tähelepanu - hübriidne autofookus . Algne idee oli ühendada passiivne ja aktiivne AF. Hübriidse autofookuse kaasaegsed arendused põhinevad faasi- ja kontrasttehnoloogia kombinatsioonil. Seda tüüpi autofookust võetakse nüüd kasutusele peegliteta süsteemides, kus selline automaatne teravustamine näitab veenvamaid tulemusi kui varem kasutatud kontrastse automaatse teravustamise korral.

materjalid

Avaldamise kuupäev: 04.09.2015

Teravus on kvaliteetse pildistamise üks olulisemaid komponente. Olles piisavalt terav, suudab pilt loo väga detailselt ja detailselt edasi anda.

Fookus vastutab foto teravuse eest. Räägime täna sellest, mis see on ja kuidas kaasaegsed kaamerad sellega töötavad.

Natuke teooriat ja ajalugu

Objektiiv ei teravusta konkreetsele objektile, vaid teatud kaugusele. Objektiiv, nagu iga optiline seade (näiteks projektor, binokkel, mikroskoop, suurendusklaas), saab teravustada ainult teatud kaugusele. Ja ainult sellel kaugusel asuvad objektid on kaadris teravad. Mõnel objektiivil on isegi spetsiaalne skaala, mis näitab teravustamiskaugust meetrites. Teravustamise ajal liigub objektiiviüksus objektiivis edasi-tagasi, nagu me liigutame tavalist suurendusklaasi, vaadates väikseid objekte: luup näitab neid teravalt ainult siis, kui see on neist õigel kaugusel.

Teravustamise ajal reguleerime objektiivi kindlale teravustamiskaugusele.

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

Selle parameetri viga ähvardab, et pildi põhiobjekt muutub uduseks.

Huvitav tagajärg eelmisest lõigust: kui kaadris on mitu erineval kaugusel asuvat objekti, siis pole lihtsalt võimalik neile kõigile keskenduda. Kuid on olemas lahendus: mahutage kõik objektid teravussügavusse. Sellest, kuidas sellega töötada, kirjutasime eraldi tundides. Pange tähele, et väga väikese sensoriga seadmetes (nt nutitelefonid või kompaktkaamerad) on teravussügavus väga suur. Seetõttu on selliste seadmetega lihtne võtta kaader, kus nii esiplaan kui ka taust on teravad. Kuid samal põhjusel on nendega pea võimatu pildil olevat tausta hägustada.

Varem fokuseerisid fotograafid oma objektiive ise. Tänaseks on käsitsi teravustamise funktsioon säilinud peaaegu igas kaameras. Ja peegelpildis on see alati olemas. Käsitsi teravustamise miinus on see, et täpne teravustamine võtab kaua aega. Ja kui ka teie objekt liigub, muutub käsitsi teravustamine tõeliseks fotograafi närvide, koordinatsiooni ja nägemise proovikiviks. Alates eelmise sajandi 80ndatest hakkasid arenema automaatsed teravustamissüsteemid. Seejärel tutvustas Nikon oma esimest kaamerat, millel oli autofookus - Nikon F3AF.

Sellest ajast alates on autofookusega varustatud kaamerad tõrjunud välja lihtsamad mudelid, millel see puudus. Tänapäeval ei toodeta peaaegu ühtegi kaamerat ilma autofookuseta.

Võib öelda, et meie päevil on autofookusest saanud kaasaegse kaamera lahutamatu osa. Autofookussüsteemid paranevad iga aastaga, muutudes kiiremaks, tundlikumaks ja töös paindlikumaks.

Kuidas autofookus töötab?

Autofookussüsteem on andurite ja mehhanismide kompleks. Seade peab hindama tulevast kaadrit, aru saama, millisele kaugusele on vaja teravustada ning seejärel ka objektiivis olevat objektiiviplokki vastavalt liigutada, et see projitseerib sensorile terava pildi.

Vastavalt tööpõhimõttele on autofookussüsteeme kahte peamist tüüpi.

Faasi fookus

Tõestatud autofookuse tüüp. Seda tüüpi autofookus on hädavajalik peegelkaamerad. Teame, et peegelkaamera põhielement on tegelikult peegel. Tänu temale näeme saadud pilti otse läbi seadme objektiivi. Kuid peegli funktsioonid ei lõpe sellega. Ja muide, lahtris on rohkem kui üks peegel: seal on terve peeglite süsteem. See on konstrueeritud nii, et osa peegeldunud valgusest suunatakse pildiotsijasse ja osa langeb spetsiaalsele moodulile, millele on paigaldatud andurid. Kaasaegne autofookuse moodul võib sisaldada kümneid selliseid andureid. Tootjad püüavad andureid paigutada nii, et need katavad kaadri maksimaalse võimaliku ala, et fotograaf saaks keskenduda tulevase foto mis tahes fragmendile.

Fotograafile paistavad need väikesed andurid pildiotsijas fookuspunktidena. Ma arvan, et kõik teavad neid. Fotograaf on vaba valikul soovitud punkt(loe “eraldi andur teravustamismoodulil”) või võib ta selle valiku seadme automatiseerimise hooleks usaldada.

Kujutise analüüsiks on iga andur varustatud oma miniatuurse maatriksiga, mille laius on 1 pikslit ja mitukümmend pikslit pikk. Samal ajal on mõned andurid varustatud kahe sellise maatriksiga, mis on paigaldatud risti. Rist-tüüpi andurid on tundlikumad, seetõttu asetatakse need võtmekohtadesse ja tavalised nende ümber. Näiteks risttüüpi andur asub peaaegu alati kaadri keskel. Fotograafid teavad seda keskne punkt autofookus - kõige vastupidavam ja tundlikum.

Automaatse teravustamise süsteem hakkab tööle, kui vajutate päästiku pooleldi alla. Samuti on mõnel seadmel spetsiaalne nupp autofookuse aktiveerimiseks. Fookusmoodul annab kaamerale teada, kui kaugele tuleb objektiiv teravustada, et valitud punktis terav pilt saada. Selleks käivitatakse spetsiaalne mootor, mis liigutab objektiivi objektiivi, keskendudes teravusele.

Nüüd peab kaamera objektiivi teravustama ja kui see juhtub, saate pilti teha.

Faasitüüpi teravustamise eelised:

• Töö kiirus. Seda tüüpi teravustamine on seni kiireim. Pange tähele, et kogu automaatse teravustamise süsteemi kiirus sõltub ka muudest teguritest (näiteks objektiivi teravustamisajami kiirusest).
• Kõrge tundlikkus. Faasifookuse andurid võivad töötada ka väga kehvades valgustingimustes.

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

Nõrk õhtuvalgustus ei takistanud kiirelt fokusseerimast, kuhu soovisin.

• Suure täpsusega ja kiirust jälgiv autofookus. Tänu tundlikele anduritele ja täiustatud elektroonikale võimaldavad kaasaegsed jälgimisfookuse režiimis seadmed mitte kaotada fookust ka väga kiiresti liikuvatel objektidel, jälgides neid kogu kaadri väljal.

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

Tänu suurele kiirusele on faasituvastusega autofookus suurepärane dünaamiliste stseenide, sealhulgas laste ja loomadega seotud stseenide pildistamiseks.

Faasitüübi teravustamise miinused:

• Võimalus töötada ainult läbi optilise pildiotsija. Lõppude lõpuks pääseb valgus nii pildiotsijasse kui ka teravustamisanduritesse ainult siis, kui kaamera peegel on alla lastud.
• Teine punkt tuleneb esimesest punktist: faasiautomaatse teravustamise võimatus video salvestamise ajal.
• Kogu süsteemi keerukuse tõttu võib faasitüüpi teravustamine kannatada taha- ja esifookuse tõttu. Sel juhul teravustab kaamera süstemaatiliselt veidi kaugemale või veidi ettepoole. Tulemus on ainult üks: objekt ise, millele kaamera fokuseeriti, osutub lõpuks pisut uduseks. Tagumise ja eesmise teravustamise probleem lahendatakse seadmete sisselülitamisega teeninduskeskus. Täiustatud kaamerate puhul (alates Nikon D7200-st) saate teravust ise reguleerida otse kaamera menüüs.
• Kaadri ala mittetäielik katmine teravustamisandurite abil. Kindlasti olete märganud, et kõik fookuspunktid asuvad tavaliselt kaadri keskkohale lähemal, samas kui servas pole ühtegi. See on tingitud kogu faasi teravustamise süsteemi disainifunktsioonidest. Siin üldine muster on lihtne: mida arenenum kaamera teie käes on, seda rohkem on sellesse reeglina paigaldatud fookusandureid ja seda suurem on kaadri ala nendega kaetud. Siiski tasub öelda, et mõned spetsialistid kasutavad sageli ühte keskmist fookuspunkti üldiselt ja peaaegu mitte kunagi teisi. Keskne teravustamispunkt on ju kõige tundlikum ja peale kaadri keskele teravustamist saab pilti alati ümber komponeerida.

Kontrastse fookuse tüüp

Seda tüüpi teravustamine on lihtsam: see ei vaja spetsiaalset eraldi moodulit ja peeglite süsteemi, kuna kaamera maatriks ise toimib "fookussensorina". Kaamera elektroonika analüüsib maatriksi poolt vastuvõetud pilti ja hindab selle kontrastsust valitud punktis. Kui kontrastsus ei ole maksimaalne, proovib see objektiivi uuesti teravustada, et kontrastsus suureneks. Nii saavutab automatiseerimine järk-järgult valitud punktis pildi maksimaalse detailsuse.

Kaasaegsed peegelkaamerad kasutavad seda tüüpi teravustamist otsevaate kasutamisel. Peeglita kaamerates on see peamine.

Kontrastse teravustamise eelised:

• Disaini lihtsus ja usaldusväärsus. Seda tüüpi teravustamise rakendamiseks pole vaja täiendavaid andureid, peegleid jms. Tänu sellele lihtsale disainile on peeglita seadmed, mis kasutavad ainult kontrastset automaatteravustamist, nii kompaktsed: eemaldasid peeglisüsteemi ja faasiteravustamise mooduli. Lisaks, kuna seade teravustab mitte eraldi asetseva teravustamismooduli näitudele, vaid otse kaamera maatriksile, on kontrastse teravustamise korral taga- ja eesmise teravustamise juhud välistatud.
• Saate teravustada kogu kaadri väljale, mitte ainult olemasolevatele fookuspunktidele. Faasi automaatse teravustamise moodulid patustavad sageli sellega, et kõik nende (ehkki arvukad) andurid asuvad täpselt kaadri keskel. See ei võimalda teravustada pildi servale – seal pole lihtsalt ühte fookuspunkti. Kontrastfookus selliseid probleeme ei tunne. Siin saame teravustamiseks valida mis tahes koha tulevase pildi tasapinnal (isegi äärest), sest teravustamisel on võimalik kasutada mis tahes kaameramaatriksi piirkonda.

Siin tasub aga teha reservatsioon: peeglita kaamerates on kontrastse autofookuse funktsioon realiseeritud nii, et teravustamispunktide valik on siiski mõnevõrra piiratud, need ei kata absoluutselt kogu kaadri ala.

• Võimalus rakendada täiendavaid teravustamisfunktsioone, nagu näotuvastus.
• Võimalus kasutada video salvestamise ajal autofookust. Kuigi see võimalus pole saadaval kõigis kontrastse teravustamise funktsiooniga seadmetes.
• Teoreetiliselt kõrge teravustamise täpsus. Juba kontrastse teravustamise põhimõte võimaldab saavutada täiusliku teravustamiskvaliteedi. Selle täpsuse osas on aga mitmeid reservatsioone, olenevalt süsteemi rakendamisest konkreetsetes seadmetes. Me räägime sellest "miinustes".

Kontrastse fookuse miinused:

• Aeglane töökiirus. Kindlasti on kõik DSLR-ide omanikud märganud, et kaamera teravustab otsevaate režiimis aeglasemalt. See kõik on selles režiimis kasutatava kontrastse autofookuse süü. Las faasiautomaatse teravustamise kiirus suureneb iga järgmise põlvkonna kaameraga, siiani on see selle kriteeriumi järgi faasitüübist madalam.
• Nõuded valgustusele. Kontrastse teravustamise kiirus väheneb veelgi, kui pildistate hämaras.
• Kontrastse autofookuse praktiline rakendamine ei ole alati ideaalne. Oleme juba öelnud, et kontrastse autofookuse praktiline rakendamine erinevates fotoseadmetes ei näita alati selle teoreetilisi eeliseid. Ja siin on veel üks funktsioon: mõned kaameramudelid pakuvad fotograafile teravustamist mitte pildi konkreetsele punktile, vaid suurele kaadrile, mis liigub mööda kaadri tasapinda. Selle sisse mahub palju erinevaid detaile, mis tähendab, et võimalikud on ka teravustamisvead: kes teab, millele kaamera täpselt selle kaadri sees fokusseerida tahab? .. Seetõttu ei ole odavaid peeglita kaameraid (milles selline olukord ette tuleb) eriti mugav kasutada. kasutada koos kiire optikaga. Esiteks on need mõeldud töötama universaalsete komplektobjektiividega, millel pole suurt ava. Seetõttu, kui teil on odav peeglita kaamera, ärge kiirustage komplekti kiire portreeoptikaga täiendama: on täiesti võimalik, et enamik teie kaadreid ei ole päris teravad. Teisest küljest, kui kaamera võimaldab teil teravustada kaadri väga väikesele alale, saate suure avaga optikaga töötades saavutada täpse teravustamise.

Oma ilmumise koidikul olid automaatse teravustamise süsteemid tõesti selline vaatlemine. Nüüd ei kujuta me elu ette ilma automaatse teravustamiseta, kuid üsna hiljuti kasutasid seda kõik ja isegi ei kujutanud ette, et automatiseerimine võib selle teema selgelt tabada.

Esimest korda räägiti autofookusest eelmise sajandi 70ndatel. Siis eristus Saksa ettevõte Leica, mis töötas välja esimese automaatse teravustamise objektiivi ja tutvustas 1976. aastal esimest autofookussüsteemiga varustatud kaamerat. Temast sai Leica Correfot, mis on näitusel prototüübina näidatud Photokina-1976.

Kuid Saksa ettevõte ei kiirustanud autofookussüsteemide tootmisega ja müüs selle tehnoloogia ettevõttele Minolta mis tänu tõhusat rakendamist 1980. aastate keskpaigaks oma DSLR-ides autofookuse. murdis end kiiresti fototehnika müügi liidriteks. Paralleelselt töötasid teised ettevõtted välja autofookussüsteeme ( Canon, Seiko, Polaroid, Pentax jne) ja tehnoloogia läks massidesse.

Autofookussüsteemide töö tehnilistesse üksikasjadesse me esialgu ei lasku. Kuid "näppude peal" proovime rääkida nende toimimisest.

Praeguseks on autofookuse kahte peamist tüüpi: faas ja kontrast, samuti nende sümbioos, mida nimetatakse hübriid.

Faasi tuvastamise autofookus

Seda tüüpi teravustamist kasutatakse täielikult DSLR-ides. See põhineb objektiivi siseneva valgusvoo faaside erinevuse põhimõttel. Erinevus määratakse spetsiaalsete andurite abil, mis on paigutatud kaamera maatriksi vahetusse lähedusse.

Faasi automaatse teravustamise süsteemi tööpõhimõte on selgelt näidatud alloleval pildil. Valgusvoog siseneb läbi objektiivi vastasservade põhipeeglisse, kus see jaguneb osadeks: osa läheb pildiotsijasse, teine ​​osa aga otse lisapeeglisse, mis peegeldab kiired fookusanduritele. Kui valguskiired pärast peegli ja teravustamisläätse läbimist on teravustatud ühte punkti, siis on objekt fookuses. Kui objektiiv teravustada objektist lähemale või kaugemale, on kiirte vaheline kaugus vastavalt väiksem või suurem. Sel juhul on töösse kaasatud protsessor, mis arvutab välja suuna ja koguse, mille võrra teravustamisobjektiivi tuleb nihutada.

Isegi palja silmaga vaadates on autofookuse otsene sõltuvus objektiivi avasuhtest. Tõepoolest, mida rohkem valgust objektiivi esiläätsesse siseneb, seda rohkem see tõrjub ja seda paremini töötavad autofookuse andurid. Sel juhul pole vahet, kui palju ava sulgete - see suletakse seatud väärtusele alles katiku vabastamise hetkel ja teravustamise ajal avaneb ava maksimaalselt. Need. Kui teie arsenalis on f / 1,2–1,4 avaga objektiiv, võite loota rohkematele suur kiirus ja teravustamise täpsus. Teisalt kompenseerib seda asjaolu, et rohkem kiired läätsed on keerulisem ja massiivsem objektiivisüsteem, mis tähendab, et mootoril on kogu seda mehhanismi keerulisem pöörata. Lisaks tähendab suur ava palju väiksemat teravussügavust, millesse faasiandurid peavad pääsema. Selle ilmekas näide on Canoni üks aeglasemaid (kui mitte kõige aeglasemaid) objektiive - EF 85mm f/1.2L II USM.

Järgmine illustratsioon näitab selgelt tagumise ja eesmise teravustamise nähtusi:

• keskendu lähemale - tagumine fookus;
• keskendu edasi - eesmine fookus.

Faasiandurid ise võivad olla lineaarne(horisontaalne ja vertikaalne) ja ristisõjad(sh. topelt Rist). Nendel peatume lähemalt järgmistes materjalides.

Kontrastne autofookus

Seda teravustamismeetodit kasutatakse laialdaselt kompakt- ja peeglita kaamerates. Ärge kõhelge digipeegelkaameratesse kontrastandureid panemast – need võimaldavad teravustada LiveView režiimis, kui faasiandurid ei tööta.

Kontrastse automaatse teravustamise süsteemi töö põhineb kaamera maatriksisse siseneva pildi kontrastsuse võrdlemise põhimõttel. Kaamera protsessor analüüsib histogrammi ja nihutab objektiivi, et näha, kui palju kontrast muutub. Kui kontrastsuse tase langeb, hakkab fookuspunkt nihkuma tagakülg. Kui kontrast suureneb, jätkab fookuspunkt liikumist selles suunas, kuni see jõuab maksimaalne väärtus kontrast. Need. protsess jätkub, kuni fookuspunkt saavutab maksimaalse kontrasti ja naaseb punkti, mille järel selle tase hakkas langema. Sel juhul on objekt fookuses. Kontrastfookuse suur eelis faasiteravustamise ees on see, et sellega puudub taga- ja esifookus.

Vaatamiseks liigutage hiirekursor paremasse ülanurka ja keerake liugurit edasi/tagasi (visualiseerimine – http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/autofocusCD.html)

Hübriidne autofookus

Tänapäeval on seda tüüpi automaatse teravustamise süsteem muutumas üha populaarsemaks. Ja mõjuval põhjusel – see ühendab mõlema süsteemi eelised ja kõrvaldab nende puudused.

See töötab ligikaudu järgmiselt: faasiandurid, mis asuvad otse kaamera maatriksil, tagavad esmase teravustamise. Järgnevalt ühendatakse kontrastsensorid, mis korrigeerivad pildi kontrastsuse erinevust ja lõpuks fokusseerivad kaamera objektile.

Võib-olla on hübriidsete automaatse teravustamise süsteemide üks peamisi eeliseid taga- ja esifookuse puudumine. See on tingitud asjaolust, et teravustamine toimub otse kaamera maatriksil. Teine oluline pluss on hübriidse automaatse teravustamise süsteemi kompaktne suurus ja selle mehhanismi reguleerimise vajaduse puudumine. Aga kärbes on ka - jälgimisrežiimis kiiruse poolest jääb hübriidautofookus faasifookusele siiski alla.

Kui soovite autofookuse süsteemide töö kohta rohkem teada saada (koos valemite ja arvutustega), loobuge tellimusest kommentaarides. Kui soovijaid on piisav arv, kirjutame sel teemal kindlasti eraldi artikli.