focalizzazione ibrida. Area di messa a fuoco a punto singolo. Punto focale superiore

L'evoluzione dell'autofocus mobile:
dal contrasto al Dual Pixel

Quando si scatta con uno smartphone, è molto importante che le foto siano nitide. Per fare ciò, il soggetto deve essere a fuoco prima di fare clic sul pulsante "Scatta foto". IN Ultimamente un certo numero di produttori sta lavorando per migliorare la tecnologia messa a fuoco automatica, e oggi vedremo come differiscono l'uno dall'altro.

Quando si sceglie un telefono con fotocamera, molti prestano attenzione al numero di megapixel: dicono, chi ne ha di più è più figo. Tuttavia, spesso è più importante e utile guardare ad altri fattori che hanno un impatto altrettanto grave sulla qualità delle fotografie. Tra questi c'è il tipo di messa a fuoco automatica della fotocamera. Apple, Samsung, LG e altri produttori si stanno ora precipitando attivamente in quest'area e molti sono riusciti davvero a fare progressi significativi.

Cos'è l'autofocus e perché ne abbiamo bisogno?

Il sistema di messa a fuoco automatica regola l'obiettivo per mettere a fuoco direttamente il soggetto, facendo la differenza tra uno scatto nitido e un'occasione persa.

Semplificato, il principio di funzionamento della fotocamera è che i raggi di luce vengono riflessi dagli oggetti fotografati e poi cadono sul sensore, che converte il flusso di fotoni in un flusso di elettroni. Successivamente, la corrente viene convertita in un insieme di bit, i dati vengono elaborati e scritti nella memoria della fotocamera. I sensori CMOS sono ora particolarmente apprezzati dai produttori di smartphone, che convertono la carica in tensione direttamente nel pixel, fornendo successivamente l'accesso diretto al contenuto di un pixel arbitrario.

In teoria, tutto funziona così: le lenti focalizzano la luce sul sensore, il sensore poi crea fotografia digitale. In realtà, tutto non è così semplice. L'angolo dei raggi di luce in arrivo dipende dalla distanza alla quale si trova l'oggetto fotografato. Il diagramma a sinistra mostra una lente che focalizza la luce su un oggetto blu: gli oggetti verde e rosso sono sfocati e risulteranno sfocati nell'immagine finale. Se vogliamo mettere a fuoco oggetti verdi o rossi, dobbiamo modificare la distanza tra l'obiettivo e il sensore.

Agli albori della fonica della fotocamera, la maggior parte dei dispositivi aveva una messa a fuoco fissa. Nei moderni smartphone è possibile regolare la distanza tra le lenti e il sensore. Pertanto, ottieni immagini dettagliate di alta qualità. Ora, tre metodi vengono utilizzati principalmente per implementare l'autofocus negli smartphone: contrasto, fase e laser.

Messa a fuoco automatica a contrasto

L'autofocus a contrasto si riferisce al tipo passivo di autofocus. Fino ad ora, questa soluzione è utilizzata nella maggior parte degli smartphone, soprattutto perché è una delle più semplici. Con l'aiuto del sensore viene misurata la quantità di luce sull'oggetto, dopodiché sposta anche l'obiettivo a seconda del contrasto. Se il contrasto è massimo, il soggetto è a fuoco.

In generale, l'autofocus a contrasto fa abbastanza bene il suo lavoro e ha un vantaggio significativo: è abbastanza semplice e non richiede hardware complesso.

Ma ha anche diversi inconvenienti. L'AF a contrasto, in particolare, è più lento degli altri, in genere impiega circa un secondo per mettere a fuoco un soggetto. Durante questo periodo, potresti cambiare idea sullo scatto di una foto o, ad esempio, se volevi catturare un oggetto in rapido movimento, il momento verrà perso. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte del tempo è occupata dal processo di "spostamento del punto focale / lenti dell'obiettivo - valutazione del contrasto - spostamento - valutazione del contrasto". Inoltre, l'autofocus a contrasto non ha la capacità di seguire la messa a fuoco e in condizioni di scarsa illuminazione è improbabile che ti impressioni. Pertanto, questo tipo di messa a fuoco automatica è attualmente utilizzato principalmente negli smartphone economici, come Lenovo A536, ASUS Zenfone Go e altri.

Autofocus a rilevamento di fase: un'alternativa veloce e avanzata

Uno dei pionieri qui era SAMSUNG, che ha preso in prestito la tecnologia dalle fotocamere reflex digitali e ha dotato il suo smartphone Galaxy S5 di autofocus a rilevamento di fase. La linea di fondo è che in questo caso vengono utilizzati sensori speciali: catturano il flusso luminoso che passa da punti diversi immagini utilizzando lenti e specchi. All'interno del sensore, la luce è divisa in due parti, ognuna delle quali cade su un sensore ultra sensibile. La distanza tra i flussi di luce viene misurata dal sensore, dopodiché determina di quanto deve essere spostato l'obiettivo per una messa a fuoco precisa. Ad esempio, il Samsung Galaxy S5 impiega solo 0,3 secondi per mettere a fuoco un oggetto.

Il primo e principale vantaggio dell'autofocus di fase è che è molto più veloce dell'autofocus a contrasto, è semplicemente un must per riprendere oggetti in movimento. Inoltre, la fotocamera può valutare il movimento di un oggetto utilizzando i sensori, quindi abbiamo la possibilità di tracciare l'autofocus.

Ma ci sono anche degli svantaggi. L'autofocus a rilevamento di fase, come il contrasto, non fa molto bene il suo lavoro in condizioni di scarsa illuminazione. Richiede anche hardware più potente, quindi è solitamente disponibile negli smartphone di fascia alta. Tra questi, ad esempio, Huawei Honor 7, Sony Xperia M5 e Samsung Galaxy Note 5.

Alcuni produttori sono andati oltre e hanno deciso di utilizzare l'autofocus laser negli smartphone (ne parleremo più avanti), mentre altri sono attivamente impegnati a migliorare la tecnologia dell'autofocus a rilevamento di fase. Quindi, ad esempio, Apple nel suo iPhone 6s e iPhone 6s Plus utilizza i cosiddetti "pixel di messa a fuoco": il punto è che la tecnologia utilizza alcuni dei pixel come sensore di fase e le riprese sugli smartphone Apple sono davvero veloci.

Ma la tecnologia Dual Pixel che Samsung utilizza nei suoi smartphone Galaxy S7 e Galaxy S7 Edge è davvero diversa dalla messa a fuoco di fase standard. Sebbene sia una sorta di autofocus di fase, presenta ancora alcune differenze e sottigliezze. Negli smartphone, l'autofocus a rilevamento di fase è alquanto limitato nelle sue capacità: per assegnare un sensore di messa a fuoco a ciascun pixel, è necessario ridurlo notevolmente, il che si tradurrà in rumore e foto sfocate. Tipicamente circa il 10% dei punti fotosensibili è dotato di sensori, alcuni produttori però non vanno oltre il 5%.

In Dual Pixel, ogni pixel è dotato di un sensore separato a causa dell'aumento delle dimensioni dei pixel. Il processore elabora le letture di ogni pixel, ma lo fa così velocemente che l'autofocus impiega ancora decimi di secondo. Samsung afferma che la tecnologia Dual Pixel è come mettere a fuoco con l'occhio umano, ma è più una metafora. Tuttavia, è necessario riconoscere l'innovatività di questo approccio all'autofocus di fase. Ora è una vera esclusiva per Galaxy S7 e Galaxy S7 Edge.

Autofocus laser: il più attivo

Come il rilevamento di fase, l'autofocus laser è un tipo attivo di autofocus. LG lo fa da molto tempo, che per prima ha implementato l'autofocus laser nel suo smartphone G3. La tecnologia si basa sul principio di un telemetro laser: l'emettitore laser illumina l'oggetto e il sensore misura il tempo di arrivo della luce riflessa. raggio laser, definendo la distanza dall'oggetto.

Uno dei principali vantaggi di questo autofocus è il tempo. Secondo LG, l'intero processo di autofocus laser richiede 0,276 secondi. Significativamente più veloce dell'autofocus a contrasto e leggermente più veloce del rilevamento di fase.

L'ovvio vantaggio dell'autofocus laser è che è incredibilmente veloce e fa bene il suo lavoro in condizioni di scarsa illuminazione. Ma funziona solo a una certa distanza, il massimo miglior effetto raggiunto quando la distanza tra lo smartphone e il soggetto è inferiore a 0,6 metri. E dopo cinque metri - ciao, messa a fuoco automatica a contrasto.

L'autofocus a rilevamento di fase esiste da molto tempo. Molti fotografi si lamentano delle prestazioni dell'autofocus di alcuni modelli di fotocamera, ma in realtà il problema non è nelle fotocamere, ma nel sistema di messa a fuoco stesso. Se leggi vecchie recensioni di fotocamere degli anni 2000, puoi vedere che ci sono stati problemi con l'autofocus fin dall'inizio della comparsa del sistema di autofocus a rilevamento di fase fino ad oggi. Per scoprire qual è il problema, devi capire come funziona l'autofocus. Questo sarà discusso nell'articolo.

Come funzionano le fotocamere DSLR

Per capire i dettagli della messa a fuoco, devi prima capire il dispositivo digitale reflex .

1. Flusso leggero
2. Specchio principale
3. specchio secondario
4. Otturatore e sensore della fotocamera
5. Disco per l'impostazione del mirror principale
6. Quadrante di regolazione dello specchio secondario
7. Sensore di fase
8. Pentaprisma del mirino
9. Mirino

La luce passa attraverso l'obiettivo e colpisce lo specchio primario traslucido. Riflette la luce in un pentaprisma. Parte della luce passa attraverso lo specchio primario e colpisce lo specchio secondario, che riflette la luce sul sensore di fase. I sensori si trovano nel sensore stesso. Vengono utilizzati due sensori per determinare un punto AF. La telecamera confronta i segnali ricevuti dai sensori. Se i segnali non corrispondono, l'autofocus regola la messa a fuoco e il confronto viene ripetuto.

Il problema con l'autofocus a rilevamento di fase è che il sensore regola la messa a fuoco in modo da ottenere l'immagine ottimale, ma il sensore principale della fotocamera su cui viene registrata l'immagine è la matrice e si trova in una posizione diversa. Affinché l'autofocus crei un'immagine ideale che verrà registrata dalla matrice della fotocamera, la distanza dalla baionetta al sensore di fase e alla matrice deve essere esattamente la stessa. Uno spostamento millimetrico farà sì che l'autofocus non funzioni correttamente. Inoltre, il funzionamento dell'autofocus dipende dalla posizione degli specchietti.

Il principio di funzionamento del sensore di fase

La luce che entra nel sensore passa attraverso le lenti e colpisce i sensori fotosensibili. Quando la messa a fuoco è corretta, la luce dai bordi dell'obiettivo converge proprio al centro di ciascun sensore. Se l'immagine è la stessa su entrambi i sensori, significa che la messa a fuoco è corretta. Se la messa a fuoco non è corretta, la luce convergerà non al centro, ma in altre parti del sensore.

Messa a fuoco: 1 - molto vicino, 2 - errato, 3 - molto lontano, 4 - troppo lontano

Sapendo dove viene focalizzata la luce nel sensore, puoi calcolare in quale direzione e di quale valore devi correggere la posizione delle lenti dell'obiettivo.

Dopo che il sensore ha determinato se il soggetto è a fuoco, esegue una correzione della messa a fuoco se la risposta è negativa. La correzione della messa a fuoco con la lente dell'obiettivo viene eseguita tutte le volte necessarie per ottenere una messa a fuoco normale. Il sistema funziona molto velocemente, quindi tutte le azioni richiedono una frazione di secondo. Quando il sistema ha messo a fuoco, la telecamera emette un segnale appropriato. successivamente, puoi premere il pulsante di scatto.

Abbiamo esaminato il principio di funzionamento di un sensore (punto) dell'autofocus, ma ce ne sono molti nelle fotocamere moderne. Al giorno d'oggi non è difficile trovare fotocamere con 41 o addirittura 61 punti AF. L'affidabilità e la precisione dei sensori è aumentata. Ci sono punti AF incrociati più stabili. Le fotocamere moderne possono facilmente non solo mettere a fuoco rapidamente, ma anche seguire oggetti in movimento.

Svantaggi dell'autofocus a rilevamento di fase

Il problema principale è l'imprecisione durante il montaggio della fotocamera in fabbrica. Se durante il processo di produzione si è verificato il minimo errore e il sensore o uno degli elementi che ne influenzano il funzionamento non è stato installato correttamente, il sistema funzionerà con un errore. I produttori sono consapevoli di questo problema e quindi è stato sviluppato un sistema per mettere a punto il sistema di messa a fuoco. Durante il test, vengono identificate le telecamere che presentano problemi e viene eseguita la loro configurazione aggiuntiva.

Il processo di calibrazione controlla ogni punto AF individualmente. Ogni punto è calibrato con precisione e tutte le modifiche vengono registrate nel software della fotocamera. Pertanto, i problemi di messa a fuoco automatica in un ambiente di produzione vengono eliminati.

Cominciamo con cos'è l'autofocus. Questo è un sistema che fornisce la messa a fuoco automatica dell'obiettivo di una fotocamera o videocamera su un oggetto (o più oggetti) ripreso. L'autofocus è solitamente indicato come AF.

Esistono due modalità di funzionamento dell'autofocus: passivo E attivo. Il punto è che il sistema deve determinare la distanza dal piano focale al soggetto, e l'autofocus attivo lo fa attraverso gli elementi che interagiscono con il soggetto (localizzatori ultrasonici o infrarossi), mentre quello passivo non interagisce con l'oggetto stesso e non emette nulla: analizza solo i raggi di luce che entrano nella telecamera.

L'autofocus svolge tutto il suo lavoro in pochi istanti e con poco o nessun coinvolgimento diretto del fotografo stesso. Questo dispositivo è fornito in tutte le fotocamere moderne e si differenzia per il suo tipo. Di norma, si distinguono i seguenti tipi:

• Messa a fuoco automatica a rilevamento di fase
• Messa a fuoco automatica a contrasto
• Messa a fuoco automatica ibrida

Consideriamo ciascuno di essi in modo più dettagliato. Lavoro messa a fuoco automatica a rilevamento di fase si basa sull'utilizzo di speciali sensori che raccolgono raggi luminosi da frammenti disparati che giungono loro da diversi punti dell'inquadratura grazie a sistemi di specchi (in alcuni dispositivi sono sostituiti da lenti). Successivamente, tutta la luce viene divisa in due flussi e inviata al sensore fotosensibile. Il puntamento finale avviene ad un certo momento, quando i raggi separati si trovano alla distanza impostata dal dispositivo sensore. Dopo aver calcolato la distanza richiesta, il dispositivo stesso determina come modificare la posizione delle lenti per ottenere un'immagine migliore qualità. Gli indiscutibili vantaggi dell'autofocus a fase possono essere tranquillamente attribuiti all'accuratezza e alla velocità della messa a fuoco, questo è particolarmente importante se si riprende una scena in movimento. Un gran numero di i sensori monitorano letteralmente l'immagine, ottenendo la massima qualità. La fase AF viene utilizzata nei sistemi a specchio.

Il prossimo tipo di messa a fuoco è messa a fuoco automatica a contrasto. Il suo lavoro si basa su speciali elementi fotosensibili che conducono una ricerca sul contrasto della scena ripresa. La messa a fuoco accurata si verifica nel momento in cui l'immagine data acquisisce la nitidezza e il contrasto il più possibile diversi dallo sfondo. Per il successo miglior risultato il microprocessore di tali dispositivi può spostare le lenti dalla loro posizione originale. I vantaggi di questo tipo di messa a fuoco automatica includono semplicità, dimensioni abbastanza ridotte e nessuna necessità di sensori aggiuntivi. Per le caratteristiche di questo sistema, viene utilizzato nei "portasapone", nelle fotocamere dei moderni smartphone, ecc.

Un'altra vista che merita l'attenzione di un fotografo - messa a fuoco automatica ibrida . L'idea originale era di combinare AF passivo e attivo. Gli sviluppi moderni dell'autofocus ibrido si basano su una combinazione di tecnologia di fase e contrasto. Questo tipo di autofocus viene ora introdotto nei sistemi mirrorless, dove tale AF mostra risultati più convincenti rispetto all'AF a contrasto utilizzato in precedenza.

materiali

Data di pubblicazione: 04.09.2015

La nitidezza è uno dei componenti più importanti della fotografia di alta qualità. Essendo abbastanza nitida, l'immagine può trasmettere la storia in modo molto dettagliato e dettagliato.

La messa a fuoco è responsabile della nitidezza di una foto. Oggi parleremo di cos'è e di come funzionano le moderne fotocamere.

Un po' di teoria e storia

L'obiettivo non mette a fuoco un oggetto specifico, ma a una certa distanza. Una lente, come qualsiasi dispositivo ottico (ad esempio un proiettore, un binocolo, un microscopio, una lente d'ingrandimento), può essere messa a fuoco solo a una certa distanza. E solo gli oggetti a questa distanza saranno nitidi nell'inquadratura. Alcuni obiettivi hanno anche una scala speciale che mostra la distanza di messa a fuoco in metri. Durante la messa a fuoco, l'unità dell'obiettivo si muove avanti e indietro nell'obiettivo, proprio come spostiamo una normale lente d'ingrandimento, guardando piccoli oggetti: la lente d'ingrandimento li mostrerà nitidi solo quando sarà alla giusta distanza da loro.

Durante la messa a fuoco, regoliamo l'obiettivo a una certa distanza di messa a fuoco.

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

Un errore con questo parametro minaccia che il soggetto principale dell'immagine risulti sfocato.

Una conseguenza interessante dal paragrafo precedente: se ci sono più oggetti nell'inquadratura che si trovano a distanze diverse, allora non è possibile mettere a fuoco tutti. Ma c'è una soluzione: inserire tutti gli oggetti nella profondità di campo. Abbiamo scritto su come lavorarci in lezioni separate. Si noti che su dispositivi con un sensore molto piccolo (come smartphone o fotocamere compatte), la profondità di campo sarà molto ampia. Ecco perché è facile scattare una cornice con tali dispositivi, dove sia il primo piano che lo sfondo saranno nitidi. Ma per lo stesso motivo, è quasi impossibile sfocare lo sfondo dell'immagine con loro.

In passato, i fotografi mettevano a fuoco i propri obiettivi da soli. Oggi, la funzione di messa a fuoco manuale è stata preservata in quasi tutte le fotocamere. E nella fotografia allo specchio è sempre presente. Lo svantaggio della messa a fuoco manuale è che ci vuole molto tempo per mettere a fuoco con precisione. E se anche il tuo soggetto si muove, la messa a fuoco manuale si trasforma in un vero test per i nervi, la coordinazione e la visione del fotografo. A partire dagli anni '80 del secolo scorso iniziarono a svilupparsi i sistemi di messa a fuoco automatica. Quindi Nikon ha introdotto la sua prima fotocamera, dotata di messa a fuoco automatica: Nikon F3AF.

Da allora, le fotocamere dotate di autofocus hanno soppiantato i modelli più semplici che ne erano privi. Oggi quasi nessuna fotocamera viene prodotta senza messa a fuoco automatica.

Possiamo dire che ai nostri giorni l'autofocus è diventato parte integrante di una fotocamera moderna. I sistemi di messa a fuoco automatica migliorano ogni anno, diventando più veloci, più sensibili e più flessibili nel funzionamento.

Come funziona l'autofocus?

Il sistema di messa a fuoco automatica è un complesso di sensori e meccanismi. Il dispositivo deve valutare l'inquadratura futura, capire a quale distanza deve mettere a fuoco e quindi spostare di conseguenza anche il blocco dell'obiettivo nell'obiettivo in modo da proiettare un'immagine nitida sul sensore.

Secondo il principio di funzionamento, esistono due tipi principali di sistemi di messa a fuoco automatica.

Messa a fuoco di fase

Tipo collaudato di messa a fuoco automatica. Questo tipo di messa a fuoco automatica è essenziale per Fotocamere reflex. Sappiamo che l'elemento chiave di una fotocamera SLR è, infatti, uno specchio. Grazie a lui, possiamo vedere l'immagine ricevuta direttamente attraverso l'obiettivo del dispositivo. Ma le funzioni dello specchio non finiscono qui. E a proposito, c'è più di uno specchio nella cella: c'è un intero sistema di specchi. È progettato in modo tale che parte della luce riflessa venga inviata al mirino e parte cada su un modulo speciale su cui sono installati i sensori. Un moderno modulo di messa a fuoco automatica può contenere dozzine di tali sensori. I produttori cercano di disporre i sensori in modo che coprano la massima area possibile dell'inquadratura, in modo che il fotografo possa mettere a fuoco qualsiasi frammento della foto futura.

Per il fotografo, questi piccoli sensori appaiono come punti di messa a fuoco nel mirino. Penso che tutti li conoscano. Il fotografo è libero di scegliere punto desiderato(leggi "un sensore separato sul modulo di messa a fuoco"), oppure può affidare questa scelta all'automazione del dispositivo.

Per l'analisi dell'immagine, ogni sensore è dotato di una propria matrice miniaturizzata larga 1 pixel e lunga diverse decine di pixel. Allo stesso tempo, alcuni sensori sono dotati di due di queste matrici installate a croce. I sensori a croce sono più sensibili, quindi sono posizionati in punti chiave e quelli ordinari si trovano intorno a loro. Ad esempio, un sensore a croce si trova quasi sempre al centro dell'inquadratura. I fotografi lo sanno punto centrale autofocus: il più tenace e sensibile.

Il sistema di messa a fuoco automatica entra in gioco quando si preme a metà il pulsante di scatto. Inoltre su alcuni dispositivi è presente un pulsante speciale per attivare l'autofocus. Il modulo di messa a fuoco indica alla fotocamera fino a che punto l'obiettivo deve essere messo a fuoco per ottenere un'immagine nitida nel punto selezionato. Per fare ciò, viene lanciato un motore speciale, che sposta la lente dell'obiettivo, concentrandosi sulla nitidezza.

Ora la fotocamera deve mettere a fuoco l'obiettivo e, quando ciò accade, puoi scattare una foto.

Vantaggi della messa a fuoco di tipo fase:

• Velocità di lavoro. Questo tipo di messa a fuoco è il più veloce fino ad oggi. Si noti che la velocità dell'intero sistema di messa a fuoco automatica dipenderà anche da altri fattori (ad esempio, dalla velocità dell'unità di messa a fuoco nell'obiettivo).
• Alta sensibilità. I sensori di messa a fuoco di fase possono funzionare anche in condizioni di scarsa illuminazione.

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

La debole illuminazione serale non mi ha impedito di mettere a fuoco rapidamente dove desideravo.

• Messa a fuoco automatica ad alta precisione e velocità di tracciamento. Grazie ai sensori sensibili e all'elettronica avanzata, i moderni dispositivi in ​​modalità tracking focus consentono di non perdere la messa a fuoco anche su oggetti in movimento molto rapido, seguendoli su tutto il campo dell'inquadratura.

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

Grazie alla sua elevata velocità, l'autofocus a rilevamento di fase è eccellente per riprendere scene dinamiche, comprese quelle che coinvolgono bambini e animali.

Contro della messa a fuoco del tipo di fase:

• Possibilità di lavorare solo attraverso il mirino ottico. Dopotutto, solo quando lo specchio della fotocamera è abbassato la luce entra sia nel mirino che nei sensori di messa a fuoco.
• Il secondo punto segue dal primo punto: l'impossibilità di utilizzare l'autofocus di fase al momento della registrazione video.
• A causa della complessità dell'intero sistema, la messa a fuoco di tipo fase può risentire del back focus e del front focus. In questo caso, la fotocamera metterà a fuoco sistematicamente leggermente più avanti o leggermente davanti al soggetto. C'è solo un risultato: l'oggetto stesso, su cui è stata messa a fuoco la fotocamera, alla fine risulterà leggermente sfocato. Il problema della messa a fuoco anteriore e posteriore viene risolto impostando l'attrezzatura centro Servizi. Nel caso di fotocamere avanzate (a partire dalla Nikon D7200), puoi regolare tu stesso la messa a fuoco direttamente nel menu della fotocamera.
• Copertura incompleta dell'area dell'inquadratura da parte dei sensori di messa a fuoco. Sicuramente avrai notato che tutti i punti AF si trovano solitamente più vicini al centro dell'inquadratura, mentre non ce n'è uno solo sul bordo. Ciò è dovuto alle caratteristiche di progettazione dell'intero sistema di messa a fuoco di fase. Qui modello generaleè semplice: più fotocamera avanzata hai tra le mani, più sensori di messa a fuoco, di norma, sono installati al suo interno e maggiore è l'area dell'inquadratura da essi coperta. Tuttavia, vale la pena dire che alcuni professionisti usano spesso un singolo punto focale centrale in generale e quasi mai ne usano altri. Dopotutto, il punto AF centrale è il più sensibile e, dopo aver messo a fuoco il centro dell'inquadratura, l'immagine può sempre essere ricomposta.

Tipo di messa a fuoco a contrasto

Questo tipo di messa a fuoco è più semplice: non necessita di uno speciale modulo separato e di un sistema di specchi, perché la stessa matrice della telecamera funge da “sensore di messa a fuoco”. L'elettronica della telecamera analizza l'immagine ricevuta dalla matrice e ne valuta il contrasto nel punto selezionato. Se il contrasto non è al massimo, cerca di rimettere a fuoco l'obiettivo in modo che il contrasto aumenti. Quindi l'automazione raggiunge gradualmente il massimo dettaglio dell'immagine nel punto selezionato.

Le moderne fotocamere SLR utilizzano questo tipo di messa a fuoco quando si utilizza Live View. Nelle fotocamere mirrorless, è il principale.

Vantaggi del tipo di messa a fuoco a contrasto:

• Semplicità e affidabilità di un design. Per implementare questo tipo di messa a fuoco non sono necessari ulteriori sensori, specchi, ecc. È grazie a questo design semplice che i dispositivi mirrorless, che utilizzano solo l'autofocus a contrasto, sono così compatti: hanno rimosso il sistema a specchio e il modulo di messa a fuoco di fase. Inoltre, poiché il dispositivo si concentra non sulle letture di un modulo di messa a fuoco posizionato separatamente, ma direttamente sulla matrice della fotocamera, con messa a fuoco a contrasto, sono esclusi i casi di messa a fuoco posteriore e anteriore.
• Puoi mettere a fuoco l'intero campo dell'inquadratura e non solo all'interno dei punti AF esistenti. I moduli di messa a fuoco automatica di fase spesso peccano in quanto tutti i loro (sebbene numerosi) sensori si trovano esattamente al centro dell'inquadratura. Ciò non consente di mettere a fuoco il bordo dell'immagine: semplicemente non esiste un singolo punto AF. La messa a fuoco a contrasto non conosce tali problemi. Qui possiamo scegliere qualsiasi punto sul piano dell'immagine futura per la messa a fuoco (anche dal bordo), perché è possibile utilizzare qualsiasi area della matrice della fotocamera per la messa a fuoco.

Ma qui vale la pena fare una prenotazione: nelle fotocamere mirrorless la funzione di autofocus a contrasto è implementata in modo tale che la scelta dei punti AF sia ancora alquanto limitata, non coprono assolutamente l'intera area dell'inquadratura.

• Possibilità di implementare funzioni di messa a fuoco aggiuntive come il rilevamento del volto.
• Possibilità di utilizzare l'autofocus durante la registrazione video. Tuttavia, mentre questa possibilità non è disponibile in tutti i dispositivi dotati di messa a fuoco a contrasto.
• Precisione di messa a fuoco teoricamente elevata. Il principio stesso della messa a fuoco a contrasto consente di ottenere una qualità di messa a fuoco perfetta. Tuttavia, ci sono una serie di riserve sulla sua accuratezza, a seconda dell'implementazione del sistema in dispositivi specifici. Ne parleremo nei "contro".

Contro di un tipo di messa a fuoco a contrasto:

• Bassa velocità operativa. Sicuramente tutti i possessori di DSLR hanno notato che la fotocamera mette a fuoco più lentamente in modalità Live View. Tutta colpa dell'autofocus a contrasto utilizzato in questa modalità. Lascia che la velocità dell'autofocus di fase aumenti con ogni generazione successiva di fotocamere, finora, secondo questo criterio, è inferiore al tipo di fase.
• Requisiti per l'illuminazione. La velocità della messa a fuoco del contrasto diminuirà ancora di più se si scatta in condizioni di scarsa illuminazione.
• L'implementazione pratica dell'autofocus a contrasto non è sempre l'ideale. Abbiamo già detto che l'implementazione pratica dell'autofocus a contrasto in varie apparecchiature fotografiche non sempre rivela i suoi meriti teorici. Ed ecco un'altra caratteristica: alcuni modelli di fotocamera offrono al fotografo di mettere a fuoco non su un punto specifico dell'immagine, ma su una grande cornice che si muove lungo il piano dell'inquadratura. Al suo interno possono inserirsi molti dettagli diversi, il che significa che sono possibili anche errori di messa a fuoco: chissà su cosa esattamente la fotocamera vorrà mettere a fuoco all'interno di questa cornice?.. Pertanto, le fotocamere mirrorless economiche (in cui si verifica questa situazione) non sono molto convenienti per utilizzo con ottiche veloci. Prima di tutto, sono progettati per funzionare con obiettivi kit universali che non hanno un'apertura elevata. Pertanto, se disponi di una fotocamera mirrorless economica, non affrettarti a completare il kit con un'ottica per ritratti veloce: è del tutto possibile che la maggior parte dei tuoi scatti non sia abbastanza nitida. D'altra parte, se la fotocamera ti consente di mettere a fuoco un'area molto piccola dell'inquadratura, al contrario, puoi ottenere una messa a fuoco accurata quando lavori con ottiche ad alta apertura.

All'alba della sua apparizione, i sistemi di messa a fuoco automatica erano davvero un tale hocus-pocus. Ora non possiamo immaginare la vita senza l'autofocus, ma di recente tutti l'hanno usato e non immaginavano nemmeno che l'automazione potesse catturare chiaramente il soggetto.

L'autofocus è stato discusso per la prima volta negli anni '70 del secolo scorso. Poi l'azienda tedesca si è distinta Leica, che sviluppò il primo obiettivo con messa a fuoco automatica e introdusse nel 1976 la prima fotocamera dotata di un sistema di messa a fuoco automatica. Lei diventa Correfot Leica, mostrato come prototipo alla mostra Fotokina-1976.

Ma l'azienda tedesca non aveva fretta di produrre sistemi di messa a fuoco automatica e ha venduto la tecnologia all'azienda Minolta che grazie a attuazione efficace messa a fuoco automatica nelle loro DSLR entro la metà degli anni '80. ha rapidamente fatto irruzione nei leader nelle vendite di attrezzature fotografiche. Parallelamente, altre società stavano sviluppando sistemi di messa a fuoco automatica ( Canon, Seiko, Polaroid, Pentax ecc.) e la tecnologia è andata alle masse.

Per il momento non entreremo nei dettagli tecnici del funzionamento dei sistemi di messa a fuoco automatica. Ma "sulle dita" proveremo a parlare di come funzionano.

Ad oggi, ci sono due tipi principali di messa a fuoco automatica: fase E contrasto, così come la loro simbiosi, che si chiama ibrido.

Messa a fuoco automatica a rilevamento di fase

Questo tipo di messa a fuoco è utilizzato per intero nelle reflex digitali. Si basa sul principio della differenza di fase del flusso luminoso che entra nell'obiettivo. La differenza è determinata da speciali sensori posizionati in prossimità della matrice della fotocamera.

Il principio di funzionamento del sistema di messa a fuoco automatica di fase è chiaramente dimostrato nell'immagine sottostante. Il flusso luminoso entra attraverso i bordi opposti dell'obiettivo allo specchio principale, dove è diviso in parti: una parte va al mirino e un'altra parte va direttamente allo specchio aggiuntivo, che riflette i raggi ai sensori di messa a fuoco. Se i raggi di luce dopo aver attraversato lo specchio e l'obiettivo di messa a fuoco vengono messi a fuoco in un punto, il soggetto è a fuoco. Se l'obiettivo è messo a fuoco più vicino o più lontano dal soggetto, la distanza tra i raggi sarà corrispondentemente minore o maggiore. In questo caso, il processore è incluso nel lavoro, che calcola la direzione e la quantità di cui l'obiettivo di messa a fuoco deve essere spostato.

Anche ad occhio nudo, c'è una dipendenza diretta dell'autofocus dal rapporto di apertura dell'obiettivo. Infatti, più luce entra nella lente frontale dell'obiettivo, più sarà respinta e meglio funzioneranno i sensori di messa a fuoco automatica. In questo caso, non importa quanto chiudi l'apertura: si chiuderà al valore impostato solo nel momento in cui l'otturatore viene rilasciato e durante il processo di messa a fuoco l'apertura verrà aperta al massimo. Quelli. avendo un obiettivo con apertura f / 1.2-1.4 nel tuo arsenale, puoi contare su di più ad alta velocità e la precisione della messa a fuoco. D'altra parte, questo è compensato dal fatto che più lenti veloci hanno un sistema di lenti più complesso e massiccio, il che significa che è più difficile per il motore far girare l'intero meccanismo. Inoltre, una grande apertura significa una profondità di campo molto più piccola, in cui devono entrare i sensori di fase. Un vivido esempio di ciò è uno degli obiettivi più lenti (se non il più lento) di Canon - Obiettivo EF 85 mm f/1,2L II USM.

L'illustrazione seguente mostra chiaramente i fenomeni di back focus e front focus:

• concentrati più da vicino - messa a fuoco posteriore;
• concentrarsi ulteriormente - messa a fuoco frontale.

Gli stessi sensori di fase possono essere lineare(orizzontale E verticale) E crociate(incl. doppia croce). Ci soffermeremo su di loro in modo più dettagliato nei prossimi materiali.

Messa a fuoco automatica a contrasto

Questo metodo di messa a fuoco viene utilizzato con potenza e principale nelle fotocamere compatte e mirrorless. Non esitare a inserire i sensori di contrasto nelle DSLR: forniscono la messa a fuoco in modalità LiveView quando i sensori di fase non possono funzionare.

Il funzionamento del sistema di messa a fuoco automatica a contrasto si basa sul principio del confronto del contrasto dell'immagine che entra nella matrice della fotocamera. Il processore della fotocamera analizza l'istogramma e sposta l'obiettivo per vedere quanto cambia il contrasto. Se il livello di contrasto diminuisce, il punto AF inizierà a spostarsi su rovescio. Se il contrasto aumenta, il punto AF continuerà a muoversi in questa direzione finché non raggiunge valore massimo contrasto. Quelli. il processo continua fino a quando il punto focale raggiunge il massimo contrasto e ritorna al punto dopo il quale il suo livello ha iniziato a diminuire. In questo caso, il soggetto sarà a fuoco. Il grande vantaggio della messa a fuoco a contrasto rispetto alla messa a fuoco di fase è che non c'è messa a fuoco anteriore e posteriore.

Per visualizzare, sposta il cursore del mouse nell'angolo in alto a destra e ruota il dispositivo di scorrimento avanti/indietro (visualizzazione - http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/autofocusCD.html)

Messa a fuoco automatica ibrida

Oggi, questo tipo di sistema di messa a fuoco automatica sta diventando sempre più popolare. E per una buona ragione: combina i vantaggi di entrambi i sistemi ed elimina i loro difetti.

Funziona approssimativamente come segue: i sensori di fase, che si trovano direttamente sulla matrice della fotocamera, forniscono la messa a fuoco primaria. Successivamente vengono collegati i sensori di contrasto, che correggono la differenza di contrasto dell'immagine e infine mettono a fuoco la fotocamera sul soggetto.

Forse uno dei principali vantaggi dei sistemi di messa a fuoco automatica ibrida è la mancanza di messa a fuoco anteriore e posteriore. Ciò è dovuto al fatto che la messa a fuoco avviene direttamente sulla matrice della fotocamera. Un altro vantaggio importante sono le dimensioni compatte del sistema di messa a fuoco automatica ibrida e l'assenza della necessità di regolare questo meccanismo. Ma c'è anche un unico neo: in termini di velocità nella modalità di tracciamento, l'autofocus ibrido è ancora al di sotto della messa a fuoco di fase.

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