☰

hybridné zameranie. Jednobodové zaostrovacie pole. Horný zaostrovací bod

Vývoj mobilného automatického zaostrovania:
od kontrastu k Dual Pixel
Pri fotení smartfónom je veľmi dôležité, aby boli fotografie jasné. Aby ste to dosiahli, musí byť objekt zaostrený pred kliknutím na tlačidlo „Vyfotiť“. IN V poslednej dobe niekoľko výrobcov pracuje na zlepšení technológie automatické zaostrovanie, a dnes sa pozrieme na to, čím sa od seba líšia.

Pri výbere telefónu s fotoaparátom mnohí dbajú na počet megapixelov - hovorí sa, že kto ich má viac, je chladnejší. Často je však dôležitejšie a užitočnejšie pozrieť sa aj na iné faktory, ktoré majú rovnako závažný vplyv na kvalitu fotografií. Medzi nimi je typ automatického zaostrovania fotoaparátu. Apple, Samsung, LG a ďalší výrobcovia sa teraz aktívne rútia do tejto oblasti a mnohým sa naozaj podarilo dosiahnuť výrazný pokrok.

Čo je automatické zaostrovanie a prečo ho potrebujeme?

Systém automatického zaostrovania upraví objektív tak, aby zaostril priamo na objekt, čím sa rozlišuje medzi ostrým záberom a premárnenou príležitosťou.

Zjednodušene povedané, princíp fungovania fotoaparátu spočíva v tom, že svetelné lúče sa odrážajú od fotografovaných predmetov a následne dopadajú na snímač, ktorý premieňa prúd fotónov na prúd elektrónov. Potom sa prúd prevedie na sadu bitov, údaje sa spracujú a zapíšu do pamäte fotoaparátu. CMOS snímače sú teraz obľúbené najmä u výrobcov smartfónov, ktorí premieňajú náboj na napätie priamo v pixeli a následne poskytujú priamy prístup k obsahu ľubovoľného pixelu.

Teoreticky všetko funguje takto: šošovky zaostrujú svetlo na snímač, snímač potom vytvára digitálna fotografia. V skutočnosti nie je všetko také jednoduché. Uhol prichádzajúcich svetelných lúčov závisí od vzdialenosti, v ktorej sa nachádza fotografovaný objekt. Diagram vľavo ukazuje šošovku zaostrujúcu svetlo na modrý objekt: zelený a červený objekt sú neostré a na konečnom obrázku budú rozmazané. Ak chceme zaostriť na zelené alebo červené predmety, musíme zmeniť vzdialenosť medzi objektívom a snímačom.

V začiatkoch foniky fotoaparátov mala väčšina zariadení pevné ohnisko. V moderných smartfónoch je možné nastaviť vzdialenosť medzi šošovkami a snímačom. Preto získate vysokokvalitné detailné obrázky. Teraz sa na implementáciu automatického zaostrovania v smartfónoch používajú najmä tri metódy: kontrast, fáza a laser.

Kontrastné automatické zaostrovanie

Kontrastné automatické zaostrovanie označuje pasívny typ automatického zaostrovania. Doteraz sa toto riešenie používa vo väčšine smartfónov – najmä preto, že je jedným z najjednoduchších. Pomocou snímača sa meria množstvo svetla na objekte, po ktorom v závislosti od kontrastu pohybuje aj šošovkou. Ak je kontrast maximálny, potom je objekt zaostrený.

Vo všeobecnosti si kontrastné automatické zaostrovanie robí svoju prácu celkom dobre a má značnú výhodu – je celkom jednoduché a nevyžaduje žiadny zložitý hardvér.

Má to však aj niekoľko nevýhod. Kontrastné automatické zaostrovanie je pomalšie ako ostatné a zvyčajne trvá asi sekundu, kým zaostrí na objekt. Počas tejto doby môžete zmeniť názor na fotografovanie alebo, povedzme, ak ste chceli zachytiť rýchlo sa pohybujúci objekt, premeškáte tento okamih. Je to spôsobené tým, že leví podiel času zaberá proces „posun zaostrovacieho bodu / šošovky – hodnotenie kontrastu – posun – hodnotenie kontrastu“. Kontrastnému automatickému zaostrovaniu navyše chýba schopnosť sledovať zaostrenie a v horších svetelných podmienkach na vás pravdepodobne nezapôsobí. Preto sa tento typ automatického zaostrovania v súčasnosti používa najmä v lacných smartfónoch, ako sú Lenovo A536, ASUS Zenfone Go a ďalšie.


Automatické zaostrovanie s detekciou fázy: rýchla a pokročilá alternatíva

Jeden z priekopníkov tu bol Samsung, ktorá si požičala technológiu z digitálnych zrkadloviek a svoj smartfón Galaxy S5 vybavila automatickým zaostrovaním s fázovou detekciou. Pointa je, že v tomto prípade sa používajú špeciálne senzory - zachytávajú prechádzajúci svetelný tok z rôzne body obrazy pomocou šošoviek a zrkadiel. Vo vnútri snímača je svetlo rozdelené na dve časti, z ktorých každá dopadá na ultracitlivý snímač. Vzdialenosť medzi prúdmi svetla je meraná snímačom, potom určí, o koľko je potrebné šošovku posunúť pre presné zaostrenie. Napríklad Samsungu Galaxy S5 trvá zaostrenie na objekt len ​​0,3 sekundy.

Prvou a hlavnou výhodou fázového automatického zaostrovania je, že je oveľa rýchlejší ako kontrastné automatické zaostrovanie, pri snímaní pohybujúcich sa objektov je jednoducho nutnosťou. Fotoaparát navyše dokáže vyhodnotiť pohyb objektu pomocou senzorov, a tak získame možnosť sledovania automatického zaostrovania.

Ale sú tu aj nevýhody. Automatické zaostrovanie s fázovou detekciou, podobne ako kontrast, nerobí svoju prácu veľmi dobre pri slabom osvetlení. Vyžaduje si aj výkonnejší hardvér, preto je bežne dostupný v smartfónoch vyššej kategórie. Medzi nimi napríklad Huawei Honor 7, Sony Xperia M5 a Samsung Galaxy Note 5.

Niektorí výrobcovia zašli ďalej a rozhodli sa použiť laserové automatické zaostrovanie v smartfónoch (o tom neskôr), iní sa aktívne venujú vylepšovaniu technológie automatického zaostrovania s fázovou detekciou. Napríklad Apple vo svojom iPhone 6s a iPhone 6s Plus používa takzvané „focus pixels“: ide o to, že technológia používa niektoré pixely ako fázový senzor a snímanie na smartfónoch Apple je skutočne rýchle.

Ale technológia Dual Pixel, ktorú Samsung používa vo svojich smartfónoch Galaxy S7 a Galaxy S7 Edge, je naozaj odlišná od štandardného fázového zaostrovania. Hoci ide o druh fázového automatického zaostrovania, stále má určité rozdiely a jemnosti. V smartfónoch je automatické zaostrovanie s fázovou detekciou trochu obmedzené vo svojich možnostiach – aby ste každému pixelu priradili zaostrovací senzor, musíte ho výrazne znížiť, čo bude mať za následok šum a neostré fotografie. Typicky je asi 10 % fotosenzitívnych bodov vybavených senzormi, niektorí výrobcovia však neprekračujú 5 %.

V režime Dual Pixel je každý pixel vybavený samostatným snímačom kvôli zvýšeniu veľkosti pixelov. Procesor spracováva hodnoty každého pixelu, ale robí to tak rýchlo, že automatické zaostrovanie stále trvá desatiny sekundy. Samsung hovorí, že technológia Dual Pixel je ako zaostrovanie ľudským okom, ale to je skôr metafora. Napriek tomu je potrebné uznať inovatívnosť tohto prístupu k fázovému automatickému zaostrovaniu. Teraz je to skutočná exkluzivita pre Galaxy S7 a Galaxy S7 Edge.

Laserové automatické zaostrovanie: najaktívnejšie

Rovnako ako fázová detekcia, aj laserové automatické zaostrovanie je aktívnym typom automatického zaostrovania. Dlho to robí LG, ktorý ako prvý implementoval laserové automatické zaostrovanie do svojho smartfónu G3. Technológia je založená na princípe laserového diaľkomeru: laserový žiarič osvetľuje objekt a senzor meria čas príchodu odrazeného svetla. laserový lúč, ktorá definuje vzdialenosť k objektu.

Jednou z hlavných výhod tohto automatického zaostrovania je čas. Podľa LG trvá celý proces laserového automatického zaostrovania 0,276 sekundy. Výrazne rýchlejšie ako kontrastné automatické zaostrovanie a o niečo rýchlejšie ako fázová detekcia.

Zjavnou výhodou laserového automatického zaostrovania je, že je neuveriteľne rýchly a svoju prácu robí dobre aj pri zlých svetelných podmienkach. Ale funguje to len na určitú vzdialenosť - najviac najlepší efekt dosiahnuté, keď je vzdialenosť medzi smartfónom a objektom menšia ako 0,6 metra. A po piatich metroch - ahoj, kontrastné automatické zaostrovanie.

Automatické zaostrovanie s detekciou fázy existuje už veľmi dlho. Mnoho fotografov sa sťažuje na výkon automatického zaostrovania určitých modelov fotoaparátov, no v skutočnosti problém nie je vo fotoaparátoch, ale v samotnom systéme zaostrovania. Ak si prečítate staré recenzie fotoaparátov z roku 2000, môžete vidieť, že problémy s automatickým zaostrovaním boli od samého začiatku objavenia sa systému automatického zaostrovania s fázovou detekciou až dodnes. Ak chcete zistiť, v čom je problém, musíte pochopiť, ako funguje automatické zaostrovanie. O tom sa bude diskutovať v článku.

Ako fungujú DSLR fotoaparáty

Aby ste porozumeli detailom zaostrovania, musíte najprv pochopiť digitálne zariadenie zrkadlovka .

  1. Svetelný tok
  2. Hlavné zrkadlo
  3. sekundárne zrkadlo
  4. Uzávierka fotoaparátu a snímač
  5. Disk na nastavenie hlavného zrkadla
  6. Volič nastavenia sekundárneho zrkadla
  7. Fázový snímač
  8. Pentaprizmus hľadáčika
  9. Hľadáčik

Svetlo prechádza cez šošovku a dopadá na priesvitné primárne zrkadlo. Odráža svetlo do pentaprizmu. Časť svetla prechádza cez primárne zrkadlo a dopadá na sekundárne zrkadlo, ktoré odráža svetlo na fázový snímač. Senzory sú umiestnené v samotnom senzore. Na určenie jedného bodu AF sa používajú dva snímače. Kamera porovnáva signály prijaté zo senzorov. Ak sa signály nezhodujú, automatické zaostrovanie upraví zaostrenie a porovnanie sa vykoná znova.

Problém automatického zaostrovania s fázovou detekciou je v tom, že snímač upraví zaostrenie tak, aby získal optimálny obraz, ale hlavným snímačom fotoaparátu, na ktorý sa obraz zaznamenáva, je matrica a tá je umiestnená na inom mieste. Aby automatické zaostrovanie vytvorilo ideálny obraz, ktorý zaznamená matica fotoaparátu, vzdialenosť od bajonetu k fázovému snímaču a k matici musí byť úplne rovnaká. Posun o milimetre spôsobí, že automatické zaostrovanie nebude fungovať správne. Taktiež činnosť automatického zaostrovania závisí od polohy zrkadiel.

Princíp činnosti fázového snímača

Svetlo vstupujúce do snímača prechádza šošovkami a dopadá na svetlocitlivé snímače. Keď je zaostrenie správne, svetlo z okrajov objektívu sa zbieha v samom strede každého snímača. Ak je obraz rovnaký na oboch snímačoch, znamená to, že zaostrenie je správne. Ak zaostrenie nie je správne, svetlo sa nebude zbiehať do stredu, ale do iných častí snímača.

Zaostrenie: 1 - veľmi blízko, 2 - nesprávne, 3 - veľmi ďaleko, 4 - príliš ďaleko

Keď viete, kam je svetlo zaostrené v snímači, môžete vypočítať, ktorým smerom a o akú hodnotu potrebujete opraviť polohu šošoviek objektívu.

Keď snímač určí, či je objekt zaostrený, vykoná korekciu zaostrenia, ak je odpoveď záporná. Korekcia zaostrenia pomocou objektívu sa vykonáva toľkokrát, koľkokrát je potrebné na dosiahnutie normálneho zaostrenia. Systém funguje veľmi rýchlo, takže všetky akcie trvajú zlomok sekundy. Keď systém zaostrí, kamera vydá príslušný signál. potom môžete stlačiť spúšť.

Skúmali sme princíp fungovania jedného snímača (bodu) automatického zaostrovania, ale v moderných fotoaparátoch ich je veľa. V súčasnosti nie je ťažké nájsť fotoaparáty, ktoré majú 41 alebo dokonca 61 bodov AF. Zvyšuje sa spoľahlivosť a presnosť snímačov. Existujú stabilnejšie krížové AF body. Moderné fotoaparáty dokážu jednoducho nielen rýchlo zaostriť, ale aj sledovať pohybujúce sa objekty.

Nevýhody automatického zaostrovania s fázovou detekciou

Hlavným problémom je nepresnosť pri montáži fotoaparátu vo výrobe. Ak počas výrobného procesu došlo k najmenšej poruche a snímač alebo niektorý z prvkov ovplyvňujúcich jeho činnosť nebol nainštalovaný presne, systém bude pracovať s chybou. Výrobcovia si tento problém uvedomujú a preto bol vyvinutý systém na jemné doladenie systému zaostrovania. Počas testovania sa identifikujú kamery, ktoré majú problémy, a vykoná sa ich dodatočná konfigurácia.

Proces kalibrácie kontroluje každý bod AF samostatne. Každý bod je presne kalibrovaný a všetky zmeny sú zaznamenané v softvéri fotoaparátu. Odpadajú tak problémy s automatickým zaostrovaním v produkčnom prostredí.

Začnime tým, čo je automatické zaostrovanie. Ide o systém, ktorý zabezpečuje automatické zaostrovanie objektívu fotoaparátu alebo videokamery na snímaný objekt (alebo viacero objektov). Automatické zaostrovanie sa zvyčajne označuje ako AF.

Existujú dva režimy činnosti automatického zaostrovania: pasívny A aktívny. Ide o to, že systém potrebuje určiť vzdialenosť od ohniskovej roviny k objektu a aktívne automatické zaostrovanie to dosahuje prostredníctvom prvkov, ktoré interagujú s objektom (ultrazvukové alebo infračervené lokátory), zatiaľ čo pasívny neinteraguje so samotným objektom. a nič nevyžaruje - analyzuje iba svetelné lúče vstupujúce do kamery.

Automatické zaostrovanie vykoná všetku svoju prácu v priebehu niekoľkých okamihov a s malým alebo žiadnym priamym zapojením samotného fotografa. Toto zariadenie je k dispozícii vo všetkých moderných fotoaparátoch a líši sa typom. Spravidla sa rozlišujú tieto typy:

  • Automatické zaostrovanie s detekciou fázy
  • Kontrastné automatické zaostrovanie
  • Hybridné automatické zaostrovanie

Zvážme každú z nich podrobnejšie. Job automatické zaostrovanie s detekciou fázy je založená na použití špeciálnych senzorov, ktoré zbierajú svetelné lúče z nesúrodých fragmentov, ktoré k nim prichádzajú z rôznych bodov rámu vďaka zrkadlovým systémom (v niektorých zariadeniach sú nahradené šošovkami). Potom sa všetko svetlo rozdelí do dvoch prúdov a odošle sa na fotosenzitívny senzor. Konečné zameranie nastáva v určitom okamihu, keď sú oddelené lúče vo vzdialenosti nastavenej senzorovým zariadením. Po výpočte potrebnej vzdialenosti prístroj sám určí, ako zmeniť polohu šošoviek, aby sa získal obraz najlepšia kvalita. Nesporné výhody fázového automatického zaostrovania možno bezpečne pripísať presnosti a rýchlosti zaostrovania, čo je obzvlášť dôležité, ak snímate pohyblivú scénu. Veľké množstvo senzory doslova monitorujú obraz a dosahujú maximálnu kvalitu. Fáza AF sa používa v zrkadlových systémoch.

Ďalším typom zaostrenia je kontrastné automatické zaostrovanie. Jeho práca je založená na špeciálnych fotosenzitívnych prvkoch, ktoré skúmajú kontrast snímanej scény. K presnému zaostreniu dochádza v momente, keď daný obrázok nadobudne ostrosť a kontrast, ktorý sa čo najviac líši od pozadia. Za úspech najlepší výsledok mikroprocesor takýchto zariadení môže posúvať šošovky z ich pôvodnej polohy. Medzi výhody tohto typu automatického zaostrovania patrí jednoduchosť, pomerne malé rozmery a nie sú potrebné žiadne ďalšie senzory. Vzhľadom na vlastnosti tohto systému sa používa v „mydelniciach“, fotoaparátoch moderných smartfónov atď.

Ďalší pohľad, ktorý si zaslúži pozornosť fotografa - hybridné automatické zaostrovanie . Pôvodná myšlienka bola spojiť pasívny a aktívny AF. Moderný vývoj hybridného automatického zaostrovania je založený na kombinácii fázovej a kontrastnej technológie. Tento typ automatického zaostrovania sa teraz zavádza do bezzrkadlových systémov, kde takýto AF ukazuje presvedčivejšie výsledky ako kontrastný AF, ktorý sa používal predtým.

materiálov

Dátum publikácie: 04.09.2015

Ostrosť je jednou z najdôležitejších súčastí kvalitnej fotografie. Keďže je obraz dostatočne ostrý, dokáže sprostredkovať príbeh veľmi podrobne a detailne.

Za ostrosť fotografie je zodpovedné zaostrovanie. Čo to je a ako s tým pracujú moderné fotoaparáty, si povieme dnes.

Trochu teórie a histórie

Objektív nezaostruje na konkrétny objekt, ale na určitú vzdialenosť.Šošovka, ako každé optické zariadenie (napríklad projektor, ďalekohľad, mikroskop, lupa), sa dá zaostriť len na určitú vzdialenosť. A iba objekty v tejto vzdialenosti budú v zábere ostré. Niektoré objektívy majú dokonca špeciálnu stupnicu, ktorá ukazuje vzdialenosť zaostrenia v metroch. Počas zaostrovania sa šošovková jednotka pohybuje v šošovke tam a späť, rovnako ako pohybujeme obyčajnou lupou pri pohľade na malé predmety: lupa ich ukáže ostro len vtedy, keď je od nich v správnej vzdialenosti.

Pri zaostrovaní nastavíme objektív na určitú zaostrovaciu vzdialenosť.

Nikon D810 / Nikon 85 mm f/1,4D AF Nikkor

Chyba s týmto parametrom hrozí, že hlavný predmet obrázka bude rozmazaný.

Zaujímavý dôsledok z predchádzajúceho odseku: ak je v ráme niekoľko objektov, ktoré sú umiestnené v rôznych vzdialenostiach, potom jednoducho nie je možné zamerať sa na všetky. Existuje však riešenie: umiestniť všetky objekty do hĺbky ostrosti. O tom, ako s ním pracovať, sme písali v samostatných lekciách. Upozorňujeme, že na zariadeniach s veľmi malým snímačom (ako sú smartfóny alebo kompaktné fotoaparáty) bude hĺbka ostrosti veľmi veľká. Preto je ľahké vziať rám s takýmito zariadeniami, kde bude popredie aj pozadie ostré. No z rovnakého dôvodu je s nimi takmer nemožné rozostriť pozadie na obrázku.

V minulosti si fotografi zaostrovali objektívy sami. Funkcia manuálneho zaostrovania sa dnes zachovala takmer v každom fotoaparáte. A pri zrkadlovej fotografii je vždy prítomný. Nevýhodou manuálneho zaostrovania je, že presné zaostrenie trvá dlho. A ak sa aj váš objekt pohybuje, manuálne zaostrovanie sa zmení na skutočný test nervov, koordinácie a zraku fotografa. Od 80. rokov minulého storočia sa začali vyvíjať automatické zaostrovacie systémy. Potom Nikon predstavil svoj prvý fotoaparát, obdarený automatickým zaostrovaním – Nikon F3AF.

Odvtedy fotoaparáty vybavené automatickým zaostrovaním vytlačili jednoduchšie modely, ktoré ho nemali. Dnes sa takmer žiadne fotoaparáty nevyrábajú bez automatického zaostrovania.

Dá sa povedať, že v dnešnej dobe sa automatické zaostrovanie stalo neoddeliteľnou súčasťou moderného fotoaparátu. Systémy automatického zaostrovania sa každým rokom zlepšujú, stávajú sa rýchlejšími, citlivejšími a flexibilnejšími v prevádzke.

Ako funguje automatické zaostrovanie?

Systém automatického zaostrovania je komplex senzorov a mechanizmov. Zariadenie potrebuje vyhodnotiť budúcu snímku, pochopiť, na akú vzdialenosť potrebuje zaostriť, a následne podľa toho posunúť aj blok šošovky v šošovke, aby na snímač premietol ostrý obraz.

Podľa princípu činnosti existujú dva hlavné typy systémov automatického zaostrovania.

Fázové zameranie

Osvedčený typ automatického zaostrovania. Tento typ automatického zaostrovania je nevyhnutný pre zrkadlovky. Vieme, že kľúčovým prvkom zrkadlovky je v skutočnosti zrkadlo. Vďaka nemu vidíme prijímaný obraz priamo cez šošovku zariadenia. Tým ale funkcie zrkadla nekončia. A mimochodom, v cele je viac ako jedno zrkadlo: existuje celý systém zrkadiel. Je navrhnutý tak, že časť odrazeného svetla sa posiela do hľadáčika a časť dopadá na špeciálny modul, na ktorom sú nainštalované senzory. Moderný modul automatického zaostrovania môže obsahovať desiatky takýchto snímačov. Výrobcovia sa snažia usporiadať snímače tak, aby pokryli maximálnu možnú plochu rámu, aby sa fotograf mohol sústrediť na akýkoľvek fragment budúcej fotografie.

Pre fotografa sa tieto malé snímače javia ako zaostrovacie body v hľadáčiku. Myslím, že ich pozná každý. Fotograf si môže slobodne vybrať požadovaný bod(čítaj „samostatný snímač na zaostrovacom module“), alebo môže túto voľbu zveriť automatizácii zariadenia.

Pre analýzu obrazu je každý snímač vybavený vlastnou miniatúrnou maticou so šírkou 1 pixel a dĺžkou niekoľkých desiatok pixelov. Súčasne sú niektoré snímače vybavené dvoma takýmito matricami inštalovanými v kríži. Snímače krížového typu sú citlivejšie, preto sú umiestnené na kľúčových miestach a obyčajné sú umiestnené okolo nich. Napríklad krížový snímač je takmer vždy umiestnený v strede rámu. Fotografi to vedia centrálny bod automatické zaostrovanie - najodolnejšie a najcitlivejšie.

Po stlačení spúšte do polovice sa aktivuje systém automatického zaostrovania. Na niektorých zariadeniach je tiež špeciálne tlačidlo na aktiváciu automatického zaostrovania. Zaostrovací modul informuje fotoaparát, ako ďaleko musí byť objektív zaostrený, aby získal ostrý obraz vo vybranom bode. Na tento účel sa spustí špeciálny motor, ktorý pohybuje šošovkou šošovky a zameriava sa na ostrosť.

Teraz musí fotoaparát zaostriť objektív, a keď sa to stane, môžete nasnímať obrázok.

Výhody fázového zaostrovania:

  • Rýchlosť práce. Tento typ zaostrovania je doteraz najrýchlejší. Upozorňujeme, že rýchlosť celého systému automatického zaostrovania bude závisieť aj od iných faktorov (napríklad od rýchlosti pohonu zaostrovania v objektíve).
  • Vysoká citlivosť. Senzory fázového zaostrenia dokážu fungovať aj vo veľmi zlých svetelných podmienkach.

Nikon D810 / Nikon AF-S 50 mm f/1,4G Nikkor

Slabé večerné osvetlenie mi nebránilo v rýchlom zaostrení, kam som si prial.

  • Vysoká presnosť a rýchlosť automatického zaostrovania. Vďaka citlivým snímačom a pokročilej elektronike umožňujú moderné prístroje v režime sledovania zaostrenia nestratiť zaostrenie ani pri veľmi rýchlo sa pohybujúcich objektoch, ktoré ich sledujú cez celé pole záberu.

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

Vďaka vysokej rýchlosti je automatické zaostrovanie s fázovou detekciou vynikajúce na snímanie dynamických scén vrátane scén s deťmi a zvieratami.

Nevýhody fázového zaostrovania:

  • Možnosť pracovať len cez optický hľadáčik. Veď len pri sklopení zrkadla fotoaparátu sa svetlo dostáva do hľadáčika aj do zaostrovacích senzorov.
  • Z prvého bodu vyplýva druhý bod: nemožnosť použitia fázového automatického zaostrovania v čase nahrávania videa.
  • Kvôli zložitosti celého systému môže fázové typové zaostrovanie trpieť zadným a predným zaostrovaním. V tomto prípade fotoaparát systematicky zaostrí mierne ďalej alebo mierne pred objekt. Výsledok je len jeden: samotný objekt, na ktorý bol fotoaparát zaostrený, sa nakoniec ukáže byť trochu rozmazaný. Problém zadného a predného zaostrovania je vyriešený nastavením zariadenia servisné stredisko. V prípade pokročilých fotoaparátov (počnúc Nikonom D7200) si zaostrenie môžete upraviť sami priamo v menu fotoaparátu.
  • Neúplné pokrytie oblasti záberu zaostrovacími snímačmi. Iste ste si všimli, že všetky ostriace body sú väčšinou umiestnené bližšie k stredu záberu, pričom na okraji nie je ani jeden. Je to spôsobené konštrukčnými vlastnosťami celého systému fázového zaostrovania. Tu všeobecný vzor je jednoduchý: čím pokročilejší fotoaparát máte v rukách, tým je v ňom spravidla nainštalovaných viac snímačov zaostrenia a čím väčšia je plocha rámu, ktorú pokrývajú. Je však potrebné povedať, že niektorí profesionáli často používajú jeden centrálny zaostrovací bod vo všeobecnosti a takmer nikdy nepoužívajú iné. Stredový zaostrovací bod je totiž najcitlivejší a po zaostrení na stred záberu je možné obraz vždy prekomponovať.

Kontrastný typ zaostrenia

Tento typ zaostrovania je jednoduchší: nepotrebuje špeciálny samostatný modul a systém zrkadiel, pretože samotná matica fotoaparátu funguje ako „senzor zaostrenia“. Elektronika kamery analyzuje obraz prijatý maticou a vyhodnocuje jeho kontrast vo zvolenom bode. Ak kontrast nie je na maxime, snaží sa preostriť objektív tak, aby sa kontrast zvýšil. Automatizácia tak postupne dosahuje maximálne detaily obrazu vo vybranom bode.

Moderné zrkadlovky používajú tento typ zaostrovania pri použití živého náhľadu. V bezzrkadlovkách je to ten hlavný.

Výhody kontrastného typu zaostrovania:

  • Jednoduchosť a spoľahlivosť dizajnu. Na implementáciu tohto typu zaostrovania nie sú potrebné žiadne ďalšie senzory, zrkadlá atď. Práve vďaka tejto jednoduchej konštrukcii sú bezzrkadlové zariadenia, ktoré používajú iba kontrastné automatické zaostrovanie, také kompaktné: odstránili zrkadlový systém a modul fázového zaostrovania. Navyše, keďže sa zariadenie nezameriava na hodnoty samostatne umiestneného zaostrovacieho modulu, ale priamo na matricu fotoaparátu, pri kontrastnom zaostrovaní sú vylúčené prípady zadného a predného zaostrovania.
  • Zaostrovať môžete v celom poli záberu, nielen v rámci existujúcich zaostrovacích bodov. Moduly fázového automatického zaostrovania často hrešia tým, že všetky ich (hoci početné) snímače sú umiestnené presne v strede záberu. To neumožňuje zaostrenie na okraj obrazu - jednoducho neexistuje jediný zaostrovací bod. Kontrastné zaostrovanie takéto problémy nepozná. Tu si môžeme vybrať akékoľvek miesto v rovine budúceho obrazu na zaostrenie (aj od samého okraja), pretože pri zaostrovaní je možné použiť akúkoľvek oblasť matrice fotoaparátu.

Tu však stojí za to urobiť výhradu: v bezzrkadlových fotoaparátoch je funkcia automatického zaostrovania s kontrastom implementovaná tak, že výber zaostrovacích bodov je stále trochu obmedzený, nepokrývajú absolútne celú oblasť rámu.

  • Schopnosť implementovať ďalšie funkcie zaostrovania, ako je detekcia tváre.
  • Schopnosť používať automatické zaostrovanie počas nahrávania videa. Táto možnosť však nie je dostupná vo všetkých zariadeniach vybavených kontrastným zaostrovaním.
  • Teoreticky vysoká presnosť zaostrovania. Samotný princíp kontrastného zaostrovania umožňuje dosiahnuť perfektnú kvalitu zaostrenia. K jeho presnosti však existuje množstvo výhrad v závislosti od implementácie systému v konkrétnych zariadeniach. Povieme si o tom v „záporoch“.

Nevýhody kontrastného typu zaostrenia:

  • Pomalá prevádzková rýchlosť. Určite si všetci majitelia DSLR všimli, že fotoaparát v režime Live View zaostruje pomalšie. Za všetko môže kontrastné automatické zaostrovanie použité v tomto režime. Nech sa rýchlosť fázového automatického zaostrovania zvyšuje s každou ďalšou generáciou kamier, zatiaľ je podľa tohto kritéria nižšia ako fázový typ.
  • Požiadavky na osvetlenie. Rýchlosť kontrastného zaostrovania ešte viac klesne, ak fotíte pri slabom osvetlení.
  • Praktická implementácia kontrastného automatického zaostrovania nie je vždy ideálna. Už sme povedali, že praktická implementácia kontrastného automatického zaostrovania v rôznych fotografických zariadeniach nie vždy odhalí jeho teoretické prednosti. A tu je ďalšia funkcia: niektoré modely fotoaparátov ponúkajú fotografovi zaostrenie nie na konkrétny bod na obrázku, ale na veľký rám, ktorý sa pohybuje pozdĺž roviny rámu. Do toho sa zmestí veľa rôznych detailov, čo znamená, že sú možné aj chyby zaostrovania: kto vie, na čo presne bude chcieť fotoaparát v tomto rámiku zaostriť? .. Preto nie je veľmi výhodné používať lacné zrkadlovky (v ktorých sa táto situácia stáva). použitie s rýchlou optikou. V prvom rade sú určené na prácu s univerzálnymi setovými objektívmi, ktoré nemajú vysokú clonu. Preto, ak máte lacnú bezzrkadlovku, neponáhľajte sa doplniť súpravu o rýchlu portrétnu optiku: je dosť možné, že väčšina vašich záberov nebude celkom ostrá. Na druhej strane, ak vám fotoaparát umožní zaostriť na veľmi malú oblasť záberu, naopak pri práci s optikou s vysokou clonou dosiahnete presné zaostrenie.

Na úsvite svojho vzniku boli systémy automatického zaostrovania skutočne takým hókus-pókusom. Teraz si nevieme predstaviť život bez automatického zaostrovania, ale nedávno ho všetci používali a ani si nepredstavovali, že automatizácia dokáže jasne zachytiť predmet.

O automatickom zaostrovaní sa prvýkrát hovorilo v 70. rokoch minulého storočia. Potom sa nemecká spoločnosť vyznamenala Leica, ktorá vyvinula prvý objektív s automatickým zaostrovaním a v roku 1976 predstavila prvý fotoaparát vybavený systémom automatického zaostrovania. Stala sa Leica Correfot, predstavený ako prototyp na výstave Photokina-1976.

Nemecká spoločnosť sa však s výrobou systémov automatického zaostrovania neponáhľala a technológiu spoločnosti predala Minolta ktorým vďaka efektívnu implementáciu automatické zaostrovanie vo svojich digitálnych zrkadlovkách do polovice 80. rokov. rýchlo prerazil medzi lídrov v predaji fotografického vybavenia. Súbežne s tým vyvíjali iné korporácie systémy automatického zaostrovania ( Canon, Seiko, Polaroid, Pentax atď.) a technológia sa dostala k masám.

Do technických detailov fungovania systémov automatického zaostrovania sa zatiaľ nebudeme púšťať. Ale „na prstoch“ sa pokúsime hovoriť o tom, ako fungujú.

K dnešnému dňu existujú dva hlavné typy automatického zaostrovania: fáza A kontrast, ako aj ich symbióza, ktorá je tzv Hybrid.

Automatické zaostrovanie s detekciou fázy

Tento typ zaostrovania sa plne využíva v DSLR. Je založená na princípe fázového rozdielu svetelného toku, ktorý vstupuje do šošovky. Rozdiel určujú špeciálne senzory, ktoré sú umiestnené v tesnej blízkosti matrice kamery.

Princíp fungovania systému fázového automatického zaostrovania je názorne demonštrovaný na obrázku nižšie. Svetelný tok vstupuje cez protiľahlé okraje šošovky do hlavného zrkadla, kde je rozdelený na časti: časť smeruje do hľadáčika a druhá časť smeruje priamo do prídavného zrkadla, ktoré odráža lúče k zaostrovacím senzorom. Ak sú svetelné lúče po prechode zrkadlom a zaostrovacou šošovkou zaostrené na jeden bod, potom je objekt zaostrený. Ak je šošovka zaostrená bližšie alebo ďalej od objektu, vzdialenosť medzi lúčmi bude zodpovedajúcim spôsobom menšia alebo väčšia. V tomto prípade je do práce zahrnutý procesor, ktorý vypočíta smer a veľkosť, o ktorú je potrebné zaostrovaciu šošovku posunúť.

Aj voľným okom existuje priama závislosť automatického zaostrovania od clonového pomeru objektívu. Skutočne, čím viac svetla vstupuje do prednej šošovky šošovky, tým viac bude odpudzované a tým lepšie budú senzory automatického zaostrovania fungovať. V tomto prípade nezáleží na tom, ako veľmi zatvoríte clonu - zatvorí sa na nastavenú hodnotu až v momente uvoľnenia uzávierky a počas procesu zaostrovania sa clona otvorí na maximum. Tie. Ak máte vo svojom arzenáli objektív s clonou f / 1,2-1,4, môžete sa spoľahnúť na viac vysoká rýchlosť a presnosť zaostrenia. Na druhej strane je to kompenzované tým, že viac rýchle šošovky majú komplexnejší a masívnejší systém šošoviek, čo znamená, že pre motor je ťažšie otáčať celým týmto mechanizmom. Veľká clona navyše znamená oveľa menšiu hĺbku ostrosti, do ktorej sa musia fázové snímače dostať. Živým príkladom je jeden z najpomalších (ak nie najpomalších) objektívov od spoločnosti Canon – Objektív EF 85 mm f/1,2 L II USM.

Nasledujúca ilustrácia jasne ukazuje fenomén zadného zaostrenia a predného zaostrenia:

  • zamerať sa bližšie - zadné zaostrenie;
  • sústrediť sa ďalej - predné zaostrenie.

Samotné fázové snímače môžu byť lineárne(horizontálne A vertikálne) A križiacke výpravy(vrátane dvojitý kríž). Podrobnejšie sa im budeme venovať v ďalších materiáloch.

Kontrastné automatické zaostrovanie

Tento spôsob zaostrovania sa používa v kompaktoch a bezzrkadlovkách. Neváhajte vložiť do DSLR snímače kontrastu - poskytujú zaostrovanie v režime LiveView, keď fázové snímače nemôžu fungovať.

Fungovanie systému kontrastného automatického zaostrovania je založené na princípe porovnávania kontrastu obrazu, ktorý vstupuje do matrice fotoaparátu. Procesor fotoaparátu analyzuje histogram a posúva šošovku, aby zistil, ako veľmi sa mení kontrast. Ak úroveň kontrastu klesne, zaostrovací bod sa začne posúvať opačná strana. Ak sa kontrast zvýši, zaostrovací bod sa bude naďalej pohybovať týmto smerom, kým ho nedosiahne maximálna hodnota kontrast. Tie. proces pokračuje, kým zaostrovací bod nedosiahne maximálny kontrast a nevráti sa do bodu, po ktorom jeho úroveň začala klesať. V tomto prípade bude objekt zaostrený. Veľkou výhodou kontrastného zaostrovania oproti fázovému je, že s ním nie je žiadne zadné a predné zaostrovanie.

Pre zobrazenie presuňte kurzor myši do pravého horného rohu a otočte posúvač dopredu/dozadu (vizualizácia - http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/autofocusCD.html)

Hybridné automatické zaostrovanie

Dnes je tento typ systému automatického zaostrovania čoraz obľúbenejší. A to z dobrého dôvodu – spája výhody oboch systémov a odstraňuje ich nedostatky.

Funguje približne takto: primárne zaostrovanie zabezpečujú fázové snímače, ktoré sú umiestnené priamo na matrici fotoaparátu. Následne sa pripájajú kontrastné senzory, ktoré korigujú rozdiel v kontraste obrazu a nakoniec zaostria fotoaparát na objekt.

Možno jednou z hlavných výhod hybridných systémov automatického zaostrovania je absencia zadného a predného zaostrovania. Je to spôsobené tým, že zaostrovanie prebieha priamo na matrici fotoaparátu. Ďalším dôležitým plusom sú kompaktné rozmery hybridného systému automatického zaostrovania a absencia nutnosti nastavovania tohto mechanizmu. Ale je tu aj mucha – čo sa týka rýchlosti v režime sledovania, hybridné automatické zaostrovanie stále zaostáva za fázovým zaostrovaním.

Ak sa chcete dozvedieť viac o fungovaní systémov automatického zaostrovania (so vzorcami a výpočtami), odhláste sa v komentároch. Ak bude dostatočný počet záujemcov, určite na túto tému napíšeme samostatný článok.