Share
După prima noastră vizionare în autofocus, vom aborda o abordare mai tehnică. Sunt ferm convins că cu cât înțelegeți mai mult despre camera dvs. și despre modul în care interpretează lumea dintr-o perspectivă inginerească, cu atât mai mult puteți ieși din ea pentru a vă crea cu exactitate viziunea.
Leitz, cunoscută acum sub numele de Leica, a început să breveteze o serie de tehnologii cu sistem de focalizare automată în 1960 și a demonstrat o cameră de autofocalizare la Photokina (care a început în 1950) în 1976. Prima cameră AF cu acțiune în masă a fost modelul Konica C35 lansat în 1977. Primul AF 35mm SLR a fost Pentax ME-F în 1981, urmat de un similar Nikon F3AF în 1983.
Inițial, toate aceste SLR-uri timpurii au avut motoare cu lentile, în esență, un obiectiv standard, cu un bloc mare de motor urât blocat pe el. Aceasta a continuat până în 1985 Minolta Maxxum 7000 a avut motorul de antrenare în corpul camerei împreună cu senzorii.
Acesta a fost primul SLR AF care sa întâlnit cu un succes comercial rezonabil. Tentativele anterioare au fost lente, inaccesibile și au funcționat numai în condiții ideale, ceea ce nu a făcut cu adevărat un caz pentru costul dublu în comparație cu camere similare cu focalizare manuală. Maxxum 7000 a costat Minolta în valoare de 130 milioane de dolari în 1991, după o bătălie de brevet prelungită cu compania americană Honeywell asupra tehnologiei AF.
Nikon a urmat costumul lui Minolta, dar a revenit înapoi la motoarele cu lentile în 1992, de aceea Nikons modern la nivel de intrare nu avea un motor integrat de acționare AF. Sistemul Canon EOS (sistem electro-optic) a aparut in 1987, unde a deranjat numeroase fotografi prin renuntarea la montarea obiectivului FD si crearea unui montaj complet electronic EF.
FD cu legăturile sale mecanice și suportul cu bayonetă pentru blocarea gulerului față de EF cu contacte electronice și cu bayonetă. Ei bine, asta a fost în general ceea ce sa întâmplat și ordinea în care sa întâmplat. Deci, cum rămâne cu tehnologia însăși? Să săpăm ceva mai mult.
Detectarea focalizării automate este un AF rapid găsit pe DSLR-uri (și din ce în ce mai multe camere fără oglindă, ca parte a unui sistem hibrid AF). În DSLR, o parte a oglinzii principale este semi-argintiu și trece aproximativ un sfert din lumina de la lentilă la o mică oglindă secundară în spatele ei și în jos în baza cutiei oglinzilor. În bază sunt lentile mici care focalizează lumina de la marginile lentilei pe matricea senzorului CCD.
Baza unei cutii cu oglinda, cu geometrie antireflexie si porturi pentru lumina AF. Marginile lentilelor de acolo sunt aproape vizibile prin golurile. Pare puțin cam prăfuit!Matricea este în general formată dintr-un număr de benzi unidimensionale de pixeli în diferite orientări. Fiecare bandă poate vedea numai o caracteristică care contrastează perpendicular cu ea, singura schimbare pe care o poate vedea este de-a lungul liniei. Dacă o caracteristică din imagine este paralelă cu banda, ea poate vedea numai un anumit aspect al caracteristicii dintr-o dată, mai degrabă decât "forma" acesteia.
Detectarea contrastului există, în general, direct pe senzorul de imagine în sine, de aceea este folosit în mod direct în privința DSLR-urilor. Este de obicei singurul sistem de detectare disponibil pe camere fără oglindă și compactă. Este o implementare de software, deci nu mai are un aspect fizic real, doar senzorul și un procesor.
După cum sugerează și numele, o combinație a ambelor sisteme. Aceasta poate lua forma conversiei unora dintre pixelii senzorilor în pixeli AF sau a unei matrice de detecție a fazelor care este stratificată peste senzor, care apoi funcționează împreună cu sistemul de detectare a contrastului în tandem pentru a îmbunătăți viteza AF.
Ok, acum știm configurația fizică pentru fiecare tip de sistem AF, să analizăm modul în care utilizează implementările respective pentru a-și face treaba.
Obiectivul compus (un singur sistem optic alcătuit dintr-un număr de lentile simple, denumite în mod obișnuit "elemente" în literatura de fotografie) în obiectivul aparatului foto utilizează una sau mai multe lentile în mișcare pentru a focaliza razele luminoase în planul imaginii.
Distanța față de subiect determină cât de departe trebuie să se deplaseze obiectivul corect pentru a se concentra. Luați în considerare o pereche de ochelari pentru optica principală, cu excepția faptului că în loc să schimbați puterea obiectivului, poziția sa este schimbată.
Să luăm un exemplu foarte simplu, cu doar o lentilă simplă, pentru a arăta că, pe măsură ce subiectul se mișcă, imaginea estompată, aproximată de formula lentilă subțire:
$ 1 \ peste f = 1 \ peste S_1 + 1 \ peste S_2 $ $
Această ecuație presupune lentile de grosime neglijabilă în aer, deci nu se traduce cu exactitate în lentilele din lumea reală, dar îmi permite să obțin un punct mai simplu.
Folosim o sursă punctuală de lumină cu o lentilă cu o distanță focală de 1m (1000mm). Aceasta are o valoare \ (1 \ peste f \) de 1. Dacă \ (S_1 \) este de doi metri, \ (1 \ peste S_1 \) este de 0,5. Astfel, \ (S_2 \) este de asemenea 2m când obiectivul este focalizat. Dacă mutăm subiectul sursei de puncte înapoi la 8m distanță de obiectiv, \ (1 \ peste S_1 \) devine 1/8. Pentru a compensa, \ (1 \ peste S_2 \) trebuie să devină 7 \ 8, care necesită o valoare \ (S_2 \) de 8/7 sau 1,14m. Desigur, valoarea \ (S_2 \) este fixată pe măsură ce senzorul este staționar, astfel încât imaginea este aruncată din focalizare.
Dacă introducem un al doilea obiectiv corectiv la distanța \ (d \) de la primul într-un sistem optic pentru a crea un obiectiv compus, putem focaliza imaginea pe măsură ce se mișcă subiectul. Distanța lungă focală combinată este, în conformitate cu ecuația compusului subțire subțire:
$ 1 \ over f = 1 \ peste f_1 + 1 \ peste f_2 - d \ peste f_1 f_2 $
Deci avem o nouă distanță focală. Distanța de la noul obiectiv la noul punct focal pentru sistemul combinat se numește lungimea focală spate, care ar trebui să fie un termen relativ familiar în fotografie, deoarece este distanța de la elementul din spate la senzor. Dacă numesc lungimea focală spate "\ (d_2 \)", aceasta este dată de:
$ d_2 = f_2 (d - f_1) \ peste d - (f_1 + f_2) $$
Să încercăm un exemplu în care imaginea este focalizată pe un plan de imagine fix, apoi subiectul se mișcă. Adăugarea de lentile corective divergente și răsturnarea numerelor ne oferă acest lucru:
Sistem compus, mai mult ca un obiectiv real de fotografie. Elementul de focalizare [s] mișcă o mică fracție în comparație cu distanța subiectului. Este posibil ca matematica să nu fie perfectă, dar este suficient de bună pentru a obține un punct! Deoarece subiectul se deplasează, lentila corectivă trebuie mutată pentru a compensa, deoarece planul imagistic este fixat.
În sistemele AF, electronica calculează unde trebuie să se deplaseze obiectivul și instruiește motorul obiectivului să îl deplaseze acolo. Cum face acest lucru? Acest lucru ne aduce la sistemele de detectare.
Lentilele mici de la baza cutiei oglinzilor focalizeaza lumina de pe laturile opuse ale obiectivului. Din cauza decalajului dintre aceste două puncte, se creează o parallaxă în care fiecare vede vederi ușor diferite ale subiectului, la fel ca cele două obiective de intrare într-o cameră cu distanțe de bandă.
Punctele individuale sunt focalizate, la fel ca într-un telemetru de distanță; este combinația infinită de puncte pe câmpul de imagine bidimensional care creează neclaritatea focală într-o imagine reală. Acesta este motivul pentru care deschiderile largi creează mai multe neclarități; nu printr-un fel de manipulare optică, ci pur și simplu pentru că se utilizează mai mult diametrul paharului, creând mai multe puncte pentru a se suprapune și a crea blur. Imaginați-vă că AF utilizează o deschidere f / 22 sau mai mică pe fiecare parte a obiectivului, astfel încât vederea rămâne în foc, indiferent de poziția focală a obiectivului.
În timp ce lumina vine de pe laturile opuse ale obiectivului, imaginea împărțită către senzorii AF este de aceeași parte a subiectului, unde punctele AF din vizor sunt.
Benzile CCD sunt citite și trimise către un chip dedicat AF, care efectuează o comparație între cele două. În timp ce producătorii individuali, îmbunătățirea tehnologiei, evitarea încălcării brevetelor și diferitele puncte de preț ale echipamentului modifică probabil algoritmul exact folosit, punctul general aici este de a efectua o funcție matematică numită autocorelare sau similară.
Autocorelația este un algoritm de potrivire a tiparelor sub umbrela corelației încrucișate în procesarea semnalelor, dar în loc de a compara două semnale diferite, compară un semnal cu o versiune schimbată de la sine. În esență, este o funcție integrală (sau mai probabil în acest caz de seturi de valoare discrete, sumare) care calculează, compară și maximizează suprafața sub graficele semnalului suprapus.
Scopul este să se calculeze cât de departe trebuie să se schimbe unul dintre semnale pentru a maximiza acea zonă și pentru a se potrivi astfel cele două puncte de vedere. Matematica implicată este foarte lungă (probabil că ar fi nevoie de mai multe articole pentru a lucra printr-un exemplu de bază), dar rezultatul algoritmului final final ar trebui să scadă între 1 și -1, camera urmărind să găsească valoarea de transfer în cazul în care corelația valoarea este cât mai aproape de 1 posibil.
Făcând acest lucru, el vede și înțelege aceeași caracteristică care vine de pe fiecare parte a obiectivului și cunoașterea schimbării fizice a spațiului dintre ele de-a lungul benzii pixelilor îi spune, cu trigonometrie bazată pe dimensiunile cunoscute ale camerei, cât de departe și în ce direcție obiectivul este în afara atenției. Acesta poate trimite apoi un semnal de focalizare pe obiectiv și verifică focalizarea după mutare. Atunci când aparatul foto indică blocarea focalizării și permite înregistrarea imaginii.
S-ar putea să fi auzit despre puncte AF de tipul "punct" sau "punct" față de punctele AF de tipul "cruce". Diferența dintre acestea este că punctele de tip punct sunt benzi unice, unidimensionale de pixeli, în timp ce punctele de tip transversal sunt două linii dispuse perpendicular. Deoarece un senzor AF este unidimensional, el poate vedea numai luminanța care se schimbă de-a lungul lungimii sale. Senzorii de tip Dot sunt astfel sensibili la detaliile într-o singură direcție, în timp ce tipurile încrucișate pot vedea în două dimensiuni.
Dacă un senzor de tip punct este paralel cu o caracteristică detaliată majoră, acesta nu poate vedea diferența dintre acesta și caracteristicile sale adiacente, contrastante, și astfel are dificultăți semnificative de focalizare.
Această metodă citește câțiva pixeli la poziția de focalizare dorită de la senzorul de imagine. Procesorul calculează valoarea de contrast dintre acești pixeli, diferența de luminanță față de spațiul pixelilor fiind măsurată. Prin calcularea gradientului curbei de-a lungul liniilor și coloanelor pixelilor, aceasta poate încerca să maximizeze valoarea acestui gradient.
Focalizarea obiectivului este apoi mutată fracționat, iar contrastul este calculat din nou. Dacă contrastul este mai mic, sistemul a mutat obiectivul într-o direcție greșită, deci este mutat în direcția opusă. Contrastul este măsurat din nou, obiectivul este mișcat mai departe, iar acest proces se repetă când valoarea contrastului urcă până când scade. Când cade, obiectivul a trecut prea departe și algoritmul mișcă obiectivul din nou, făcând alte microadjustări.
Metoda de detectare a contrastului AF are potențialul de a fi extrem de precisă, deoarece este la nivelul senzorului, fără sistem separat. Pur și simplu mișcă lentila până când contrastul este maximizat. Din păcate, din același motiv, pare puțin probabil să fie rapid; ați putea susține că ar trebui să fie nevoie doar de o măsurătoare la două poziții focale pentru a ști cât de mult este defocalizată obiectivul, dar acest lucru presupune ca camera să știe exact cât de contrastă trebuie să înceapă subiectul.
Nu are cum să știe care este distribuția "adevărată" a valorilor luminanței măsurate, deoarece ele depind de subiect. De aceea, nu există nici un "gradient al pragului", nici o "valoare maximă ideală de vârf". Aceste lucruri variază foarte mult de la scenă la scenă.
Astfel, pentru viitorul preconizat, producția de filme profesionale va continua să folosească traductoarele de focalizare manuală, așa cum a avut întotdeauna, iar oglinzile și lăstarii vor continua să fie lente. Dacă nu…
Dacă ați putea obține cele mai bune din ambele lumi? Ce se întâmplă dacă ați putea avea viteza de detectare a fazei și a elimina vânătoarea, dar combinați-o cu precizia și simplitatea detectării contrastului? Ei bine, exact asta fac acum producătorii.
În loc să pună fâșiile de detecție a fazelor pe partea inferioară a unei cutii de oglindă, care este inutilă în camerele fără oglindă și DSLR-urile în vizualizare live, ele sunt în schimb create ca magistrale dedicate pe senzorul de imagine în sine. Dar cu siguranță nu există nimic care să se potrivească cu senzorul, deoarece este distrus de toată lumina din restul obiectivului într-un cerc mare de confuzie așa cum am spus mai devreme? Nu asa de repede!
Deoarece pixelii ("senzori" din punct de vedere tehnic, deoarece sunt elemente de senzori și nu elemente de imagine) pe un senzor de imagine sunt acoperite în microlense pentru o lumină îmbunătățită, tot ce trebuie să facem este să blocăm jumătate din pixel pentru a obține imaginea de pe o parte a lentilei. Este ideal? Nu, imaginea va fi încă neclară, dar la fel de neclară ca atunci când vedeți întreaga lentilă și acum o putem folosi pentru a detecta cu mai multă precizie focalizarea deoarece va exista o parallaxă între cele două imagini.
În tehnologia Fuji X100, această tehnologie este folosită pentru a acoperi ajutoarele vizuale cu focalizare manuală, cu o suprapunere EVF asemănătoare prismei, însă Sony o folosește ca un sistem hibrid adevărat, în combinație cu detectarea contrastului AF ca "Fast Hybrid AF" -end NEX. Canon și Nikon folosesc, de asemenea, acest concept în camerele inferioare. În A99, Sony, o a doua serie dedicată de detecție a fazelor profită de oglinda translucidă prin suprapunerea directă în fața senzorului de imagine, cunoscut sub numele de Dual AF.
Așadar, capacitatea de detectare a fazelor de pe senzor nu este prea mare, tinde să fie limitată la un punct central pentru a reduce numărul de pixeli extrași din utilizarea imaginilor, iar tehnologia este în fază incipientă. Dar, cu sisteme mai dedicate, cum ar fi matricele Dual AF de la Sony, și poate niște pixeli de senzori de imagine "sacrificați" (folosind interpolarea software-ului) cu microlense direcționale, acest lucru arată viitorul autofocusului.
Așa că am venit de la inventarea autofocusului, prin dezvoltarea și adoptarea pe scară largă. Ne-am uitat la mecanica optică fundamentală a focalizării. Știm ce tipuri de AF există, unde sunt în cameră și cum funcționează, precum și modul în care aceste atribute practic afectează performanța camerei. Am analizat evoluțiile recente ale sistemelor hibride de autofocus și am analizat locul în care pot continua de aici.
Când utilizați AF, luați în considerare modul în care aparatul foto văd scena și ajustați corespunzător. Când faceți cumpărături pentru camerele de luat vederi, aruncați o privire la sistemele lor AF și cât de bine pot lucra pentru stilul tău de fotografiere.
Ei bine, aceasta este o întindere pe această imagine tehnică de autofocus. Întrebări? Comentarii? Răspundeți la comentariile de mai jos!
Accentsconagua