Автофокус — Что это такое?

Автофокус

Автофо́кус  — функция устройства, наводящая оптическую систему объектива на резкость изображения в фокальной плоскости. Для обозначения автофокуса обычно используется аббревиатура AF.

Содержание

Принцип работы системы автофокуса

Автофокусировка объектива проводится за несколько шагов:

  • измерение параметра (А), чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости и его вектора (Â);
  • генерация сигнала рассогласования системы автоматического регулирования автофокусировки;
  • наведение оптической системы на резкость изображения в фокальной плоскости.

Обычно эти процессы происходят одновременно. Наведение оптической системы на резкость выполняется электродвигателем или ультразвуковым двигателем.

Параметр (А), чувствительный к резкости изображения в фокальной плоскости, зависит от расстояния (r) до объекта съёмки; максимального контраста (к); фазового сдвига (f) составляющих выбранного луча после его расщеплении микропризмой на 2; времени задержки (t) прихода отраженного луча и т. д.

Измерение вектора (Â) необходимо для выбора направления изменения сигнала рассогласования. Время, затраченное на измерение вектора (Â), и время отработки сигнала рассогласования механикой объектива определяют быстродействие системы автофокусировки.

Виды систем автофокуса

Работа системы автофокуса по измерению параметра (А), чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости, может основываться на различных принципах:

  • активные (в настоящее время применяются редко):
      (некоторые камеры Polaroid), (некоторые компактные камеры, старые видеокамеры); и
  • фазовый (зеркальные фотоаппараты),
  • контрастный (видеокамеры, незеркальные цифровые фотоаппараты, зеркальные фотоаппараты в режиме Live View).

Ультразвуковая и инфракрасные системы

Ультразвуковая и инфракрасные системы являются активными, так как они рассчитывают расстояние по времени возвращения от объекта съемки фронтов, излученных фотоаппаратом инфракрасных (ультразвуковых) волн.

Если между объектом съемки и фотокамерой есть прозрачное препятствие, например стекло, то активные системы проводят автофокусировку объектива на это препятствие, а не на объект съемки.

Фазовый автофокус

Фазовый автофокус применяется в современных зеркальных и некоторых компактных цифровых фотоаппаратах. Основным элементом его являются специальные датчики, число которых в профессиональных моделях может достигать нескольких десятков. Датчики в DSLR получают фрагменты светового потока от разных точек кадра с помощью специальных зеркал. Также датчики фазового автофокуса могут быть встроены непосредственно в матрицу цифрового фотоаппарата (технология Fujifilm Hybrid Focus) [1] .

Внутри датчика свет разделяется на две части, каждая из которых попадает на свой светочувствительный сенсор. В случае точной наводки на резкость два световых потока будут находиться друг от друга на определённом расстоянии, заданном конструкцией датчика. В противном случае это расстояние будет больше или меньше. Датчик, измерив это расстояние, выдаёт на выходе сигнал, показывающий, в какую сторону и на сколько надо сдвинуть линзы объектива, чтобы выполнить наводку на резкость.

Быстродействие такой системы фокусировки высокое и определяется, в основном, быстродействием механики объектива.

Контрастный автофокус

Контрастный автофокус применяется в цифровых незеркальных фотоаппаратах. Принцип его работы основан на том, что микропроцессор фотоаппарата постоянно считывает изображение с матрицы, анализирует степень его контрастности и принимает решение о перемещении объектива.

Такой автофокус обладает довольно низким быстродействием, так как в каждый момент времени процессор не обладает данными о степени наводки объектива на резкость — изображение считается «размытым». Поэтому процессор каждый раз командует немного переместить объектив и проверяет наличие изменения контраста в сторону увеличения. Если контраст не изменяется, то процессор меняет направление перемещения и оптика сдвигается в обратную сторону. До тех пор, пока процессор не вычислил максимум (минимум) контраста и не перешел его, двигателю дается команда перемещать объектив еще раз. Когда экстремум пройден, то выполняется шаг назад, возвращающий оптику в точку экстремума, и автофокусировка прекращается.

Задержка между нажатием на спуск и собственно съёмкой кадра, характерная для большинства цифровых фотоаппаратов, объясняется «медленной» работой пассивного контрастного автофокуса.

Режимы работы автофокуса

В современных фотокамерах применяются интеллектуальные алгоритмы работы систем автофокуса, в основном предназначенные для фотографирования движущихся объектов. Проблема съёмки таких объектов заключается в том, что с момента наведения на резкость, между нажатием на кнопку спуска и до момента съёмки кадра проходит некоторое время. За это время объект может уйти из плоскости наводки на резкость. Для решения этой проблемы для систем автофокуса придуманы нижеследующее режимы.

  • Следящий — режим автофокуса, в котором его система непрерывно отслеживает положение объекта и держит его в фокусе, перемещая линзы в объективе. При длительном применении «Следящего» режима аккумулятор фотоаппарата разряжается быстрее.
  • Упреждающий — режим автофокуса, в котором его система определяет скорость движения объекта, рассчитывает его положение в момент съёмки и заранее перемещает линзы в объективе так, чтобы тот получился в фокусе. Этот режим поддерживается многими современными пленочными и цифровыми зеркальными камерами, однако у разных производителей он называется по разному: у Canon — AI Servo, у Nikon — Continuous servo AF.

Для съёмки движущихся объектов применяется блокировка автофокуса. Фотограф наводит аппарат на нужный объект или, если это невозможно, на точку, находящуюся на таком же расстоянии как и объект, и нажимает наполовину кнопку затвора. Объектив фокусируется, и при полном нажатии на кнопку затвора, аппарат делает снимок мгновенно, не задействуя автофокус повторно.

Условия работы автофокуса

Современные системы автофокуса обладают характеристиками, позволяющими в большинстве случаев заменить ручную наводку. Однако, как для любой сложной системы, им требуются определённые условия для работы и умение их применять.

Чувствительность параметра А к резкости изображения в фокальной плоскости резко уменьшается при малой освещённости и низкой контрастности объекта съёмки, именно поэтому пассивные системы автофокуса плохо работают в темноте и фотоаппарат «зацикливается» при попытках навестись на однородный объект, например гладкую стену.

Достаточная яркость объекта съёмки и наличие на нём контрастных элементов — главное условие работы автофокуса пассивных (фазовой и контрастной) систем.

Проблему недостаточной яркости объекта в темноте призваны решать системы подсветки автофокуса. Для этой цели в фотоаппарате (или в корпусе продвинутых внешних фотовспышек) размещается специальная лампа, которая вспыхивает при нажатии на кнопку «спуск затвора» наполовину, то есть в начале работы системы автофокуса. В некоторых камерах для этой цели используются встроенная фотовспышка в специальном «стробоскопическом» режиме (например, в Pentax *ist Ds).

Для наиболее надёжного принятия решения система подсветки автофокуса рисует на объекте контрастную «сетку». Таково устройство подсветки, например, на фотоаппаратах Pentax Z1p и Sony DSC F828.

Механическая часть системы автофокуса

Для настройки на резкость система автофокуса должна менять расстояние от объектива до светочувствительной поверхности (матрицы или плёнки). Изменение расстояния может производиться путём передвижения линзы либо светочувствительной поверхности. Оно может осуществляться разными способами.

Ультразвуковой двигатель

Автофокус на Викискладе ?

Ультразвуковой пьезоэлектрический двигатель, применяемый в современных объективах, имеет выше КПД и скорость, менее шумен. Его применение заметно сокращает задержку автофокуса. Компания Canon называет ультразвуковые двигатели USM (Ultra Sonic Motor), Nikon указывает маркировку SWM (Silent Wave Motor), Pentax — SDM (Super-sonic Direct-drive Motor), Samsung — SSA (Super Sonic Actuator), Sony/Minolta — SSM (Super Sonic Motor), а Sigma — HSM (Hyper Sonic Motor). На выставке PMA 2007 Olympus выпускает несколько объективов с новым ультразвуковым двигателем SWD (Supersonic Wave Drive).

Автофокус в фотоаппарате

В этой статье поговорим о том, что такое автофокус в фотоаппарате. Каждый начинающий фотолюбитель почти сразу сталкивается с этой функцией, в начале своего пути освоения фотосъемки.

Что такое автофокус: его виды и режимы

В интернете можно найти много информации про автофокус и как им пользоваться. Однако, в большинстве случаев она представлена очень хаотично и запутаться в ней проще простого. Особенно начинающему фотографу, который только приобрел фотокамеру.

Именно поэтому, было принято решение объяснить максимально кратко и понятно что такое автофокус в фотоаппарате. Про технику ручной фокусировки будет отдельная статья.

Автофокус в фотоаппарате и принцип его работы

Автофокус в фотоаппарате – это система, которая осуществляет фокусировку вашего объектива на выбранном объекте съемки.

Автофокус в фотоаппарате

Другими словами, это функция вашей камеры, которая автоматически наводит на резкость ваш объектив и делает резким именно необходимый объект или область.

Отличие автофокуса от ручного в том, что он полностью автоматический. Вам не нужно вручную наводить резкость. Этот метод имеет свои преимущества и недостатки, но об этом поговорим немного позже.

Принцип работы автофокуса заключается в следующем. Электроника вашей камеры управляет блоком линз внутри объектива и делает несколько очень коротких проходов, в зоне указанной фокусировки, сравнивая полученный результат.

В итоге линзы останавливаются там, где процессор увидел максимальную резкость или контраст. В профессиональных объективах этот процесс занимает сотые и даже тысячные доли секунды. То есть очень быстро и практически моментально.

Автофокус в фотоаппарате

До эпохи цифровых технологий, все объективы были мануальными. Говоря простыми словами, наводить резкость приходилось вручную, используя подсказку внутри видоискателя. В нынешнее время, большинство объективов имеет встроенный мотор и блок электроники для осуществления фокусировки.

Однако, есть модели и без мотора. Работают они только с фотокамерами, у которых есть так называемая “отвертка”. Это встроенный движок прямо в камере, который двигает блок линз в объективе.

Основные виды автофокуса

Существует три основных вида автофокуса. Мы не будем вникать во все нюансы, поскольку базовых знаний на эту тему обычному фотографу вполне достаточно.

Контрастный автофокус

Контрастный автофокус – это самый простой, надежный и распространенный способ наведения на резкость. Его принцип работы упомянут выше. При этом методе линзы делают несколько коротких прогонов в зоне фокусировки и там, где наилучший контраст, останавливаются.

Основным недостатком этого метода является низкая скорость. Также он работает только в том случае, когда изображение проецируется напрямую на матрицу. То есть в режиме Live View.

Фазовый автофокус

Фазовый режим фокусировки устроен немного сложнее. В зеркальной фотокамере за основным зеркалом, которое дает вам картинку в видоискатель, есть еще одно зеркало. Хитрость в том, что основное зеркало полупрозрачное. Именно заднее зеркало направляет свет вниз, туда где расположены датчики.

Не будем загружать себя тонкостями работы этих сенсоров. Главное, что необходимо знать начинающему фотолюбителю, это то что фазовый режим фокусировки работает намного быстрее. Но при этом он требователен к качеству сборки фотокамеры. Малейшее отклонение зеркала или перекос байонета сразу влияет на резкость кадра.

Гибридный автофокус

Гибридный автофокус включает в себя два предыдущих, а точнее в нем реализована скорость фазового и точность контрастного автофокусов. Это сделано благодаря тому, что в матрицу встроены датчики фокусировки.

Режимы фокусировки у Canon

Выше мы рассмотрели вводную часть, так сказать базовые основы. Теперь перейдем к практической. У разных фирм производителей реализованы примерно одни и те же режимы фокусировки, но с разными названиями и визуальным отображением в меню, а также видоискателях фотокамер. Возьмем самые популярные бренды – Canon, Nikon и Sony.

Режимы фокусировки у Canon:

  • One-Shot AF
  • AI Servo AF
  • AI Focus AF

One-Shot AF или покадровая автофокусировка. Это значит что камера наводится на резкость только один раз. Объект сдвинулся и фокусироваться необходимо заново. Используется такой режим для съемки неподвижных объектов и для портретов.

AI Servo AF или следящая автофокусировка. Используется для фотосъемки подвижных объектов. Камера держит фокус пока вы держите кнопку затвора полунажатой. То есть она следит за объектом, пока он перемещается.

AI Focus AF или интеллектуальная автофокусировка. Камера сама переключается из покадрового режима в следящий, если объект вдруг начал движение.

Разнообразие автофокусировки у Nikon

У фирмы Nikon режимов будет побольше. Этим они легко могут запутать фотографа новичка. Но если один раз вникнуть, то ничего сложного в них нет.

Режимы фокусировки у Nikon:

  • AF-S или S
  • AF-C или C
  • AF-A
  • AF
  • М/A
  • AF-F

AF-S (Auto Focus Single) – это аналог покадровой фокусировки как у Canon. При нажатии на спуск затвора до половины, фотоаппарат фокусируется и больше не меняет фокусировку.

AF-C (Auto Focus Continuous) – следящий автофокус. При полунажатой кнопке спуска затвора, камера держит фокус на объекте, пока он двигается.

AF-A (Auto Focus Automatic) здесь камера сама определяет как ей фокусироваться. В этом режиме она переключается между покадровым и следящим автофокусами.

Большинство любителей фотографируют в этих трех режимах. Однако, у Nicon реализованы и другие методы наведения на резкость.

AF – автофокус, который включается на самой тушке, независимо от объектива.

М/A – фокусировка в автоматическом режиме с приоритетом ручной настройки (autofocus with manual override). Обратите внимание, что не все объективы ее поддерживают.

AF-F – следящий автофокус (Full Time Servo Auto Focus) применяется только для видео. Реализован на камерах с поддержкой видеозаписи.

Режимы фокусировки в камерах Sony

В принципе, на фирмах Canon и Nikon можно было бы остановиться, но для поклонников брэнда Sony, добавим пару слов про режимы фокусировки этой компании.

Режимы фокусировки у Sony:

  • AF-S
  • AF-A
  • AF-С

AF-S – покадровая фокусировка, которая используется для статичных объектов.

AF-С – следящая фокусировка. Работает при полунажатой кнопке затвора. В этот момент камера следит за объектом и подстраивает под него фокус.

AF-A – автоматический режим. В нем объединены AF-S и AF-C и камера сама между ними переключается. Как видите, принцип работы автофокуса везде одинаковый. У Nikon и Sony даже названия совпадают.

Эти три брэнда взяты для примера, как самые популярные. У остальных фирм принцип работы такой же.

Решение проблем с автофокусом

Самая распространенная проблема с автофокусом – это фронт-фокус и бэк-фокус. Что это за термины и что они значат? Если в двух словах, то при фронт-фокусе камера фокусируется не долетая до объекта съемки, а при бэк-фокусе наоборот перелетая.

Погрешность может составлять от миллиметра до нескольких сантиметров. Как проверить объектив на эту проблему, можно узнать по этой ссылке.

Лечится неточность фокусировки путем юстировки в сервисном центре. Также, некоторые модели фотокамер (обычно профессиональные) позволяют настраивать профили объективов с поправкой фокусировки.

Личный совет

Есть еще один момент, который влияет на автофокус в фотоаппарате. Точнее на его скорость и точность. У вашей камеры может быть сколько угодно точек фокусировки в видоискателе, но самые точные расположены в центре. В старых моделях там всего одна точка крестообразного типа, в новых их может быть группа.

Точки фокусировки в видоискателе

Именно потому что они крестового типа и находятся в центре, они самые точные и цепкие. Так вот, старайтесь целиться центральной точкой фокусировки на контрастных объектах и затем, удерживая кнопку затвора нажатой наполовину, делать кадрирование.

точки фокусировки в видоискателе

В портретной съемке лучше целиться в зрачок. Он самый контрастный и по нему автофокус хорошо срабатывает. Этот метод хорошо зарекомендовал себя при сложных условиях фотосъемки, таких как слабое освещение или в контровом свете на широко открытой диафрагме.

Я постарался максимально кратко и доступно рассказать что такое автофокус в фотоаппарате и какие виды можно применять на практике фотографу любителю.

Но информация была бы неполная, без упоминания того, что производители фотокамер постоянно соревнуются и придумывают новые продвинутые режимы фокусировки. Однако базовая суть все равно остается прежней, поэтому, поняв что такое автофокус в фотоаппарате и как он работает, разобраться в новых “фишках” будет не трудно.

Как работает автофокус. Просто и доходчиво о самом важном

Понимание как работает система автофокуса в фотокамере гарантирует получение четких изображений. Давайте разбираться с очевидными и неочевидными вещами.

Автофокус не сработает при фокусировке на неконтрастной области

Если вы используете камеру, чтобы сфокусироваться на белой стене без текстуры или голубом небе без облаков, система автофокусировки фотокамеры попытается сфокусироваться несколько раз и в конечном итоге «откажется» это делать. Это потому, что у пустой белой стены нет контраста или переходов, которые камера может использовать для оценки точности фокусировки.

Как работает автофокус

Однако если вы обнаружите на стене контрастную область и поместите фокус прямо в ее середину, то система автофокусировки выполнит задачу. Чем больше контраст, тем лучше!

Как работает автофокус Как работает автофокус

Активный и пассивный автофокус

Существует два типа систем автофокуса (AF) — активный и пассивный. Активный автофокус работает, направляя красный луч на объект, а затем, отражая этот свет обратно на камеру, определяет расстояние между камерой и объектом. Как только камера узнает величину этого расстояния, она дает команду объективу отрегулировать фокус на основе этой информации. Система пассивного автофокуса работает совсем иначе. Она использует «Обнаружение фазы», ​​либо «Обнаружение контраста» либо их комбинацию для определения контрастной области.

Фазовый автофокус, контрастный автофокус и гибридный автофокус

Фазовая автофокусировка использует для работы массив микролинз. Когда свет проходит через них, он разделяется на пару изображений. Затем измеряется расстояние между этими изображениями, чтобы увидеть, насколько далеко вперед или назад находится объект в фокусе. Затем камера может использовать эту информацию, чтобы отправить объективу точные инструкции по коррекции фокуса. Такой автофокус работает быстро и подходит для съемки быстро движущихся объектов.

Как работает автофокус

Автофокусировка с обнаружением контраста основана на программных алгоритмах, которые «исследуют» области изображения на предмет детализации краев. По сути, та часть сцены, которая должна быть в фокусе. Она сканируется камерой, которая ​​использует объектив для быстрого переключения фокуса с переднего плана на задний, пока объект не станет идеально резким. Это медленный режим.

Гибридный режим автофокуса предполагает, что камеры могут легко переключаться между фазовой автофокусировкой и автофокусировкой с определением контраста, чтобы иметь возможность использовать оба преимущества в разных условиях.

Точки фокусировки

Как работает автофокус

Точки фокусировки — маленькие пустые квадратики или точки, которые вы видите, когда смотрите в видоискатель. Камеры начального уровня обычно имеют простые системы автофокусировки с несколькими точками фокусировки, а камеры профессионального уровня имеют сложные системы автофокусировки с большим количеством точек фокусировки.

Например, Nikon D3500 имеет в общей сложности 11 точек автофокусировки, а Nikon D810 оборудован 51 точкой автофокусировки. Однако значение имеет не только количество точек фокусировки, но и разные типы этих точек.

Как работает автофокус

NIKON D3S @ 500 mm, ISO 1600, 1/800, f/8.0

Чем больше у вашей камеры датчиков перекрестного типа, тем лучше и точнее будет АФ с определением фазы. Вот почему, когда анонсируются новые камеры, сообщают «Х количество точек фокусировки и Х количество датчиков перекрестного типа».

Другие факторы, влияющие на работу автофокуса

Качество света — еще один важный фактор, ведь в условиях низкой освещенности камере намного сложнее определить контраст. Помните, что пассивный автофокус полностью зависит от света, проходящего через объектив. Если качество этого света плохое, то и автофокусировка тоже.

Также важен диапазон обнаружения фокуса, поскольку он влияет на чувствительность системы автофокусировки камеры к низкой освещенности.

Что касается максимальной диафрагмы объектива, в идеале диафрагма объектива должна находиться в диапазоне от f/2,0 до f/2,8 для наилучшей работы автофокуса. Меньшие максимальные значения диафрагмы, такие как f/5,6 означают, что через объектив проходит меньше света, что затрудняет работу автофокусировки.

Скорость двигателей фокусировки — еще один важный фактор. Старые объективы обычно имеют медленные моторы автофокуса с винтовым приводом, в то время как новые объективы оснащены быстрыми бесшумными моторами.

Режимы автофокуса

  • Режим одиночного автофокуса (AF-S)

Режим Single AF (AF-S), также известный как Single Area AF на Nikon и One-Shot AF на камерах Canon, представляет из себя простой способ получить фокус. Вы выбираете одну точку фокусировки, и ваша камера будет искать контраст только в этой единственной точке фокусировки. Когда вы нажмете кнопку фокусировки, камера сфокусируется один раз, и если ваш объект перемещается, он не «поломает» фокусировку. Фокус остается «заблокированным».

Как работает автофокус

NIKON D700 @ 420 mm, ISO 400, 1/1000, f/5.6

  • Режим непрерывной автофокусировки (AF-C)

Другой режим фокусировки называется «Непрерывный AF» (AF-C), также известный как AI Servo в мире Canon. Этот режим используется для отслеживания движущихся объектов. Самое приятное в режиме AF-C заключается в том, что он автоматически перенастраивает фокус, если вы или ваш объект перемещаетесь

Как работает автофокус

NIKON D3S @ 300 mm, ISO 3200, 1/250, f/8.0

  • Автофокусировка с автофокусом (AF-A)/гибридный режим

Режим под названием AF Auto (AF-A) или что-то вроде AI Focus AF (Canon), который по сути является гибридным режимом, и автоматически переключается между режимами AF-S и AF-C. Если камера считает, что объект неподвижен, она переключается на AF-S, а если объект перемещается, она автоматически переключается в режим AF-C.

  • Постоянный сервопривод (AF-F) режим фокусировки

Постоянный серво-автофокус, также известный как AF-F, был введен компанией Nikon специально для записи видео на зеркальные и беззеркальные камеры своей системы.

Как работает автофокус

NIKON D700 @ 550 mm, ISO 800, 1/1250, f/5.6

Режимы зоны АФ

  • Точечный режим автофокусировки

Режим точечной автофокусировки — это специальный режим Nikon, в котором используется автофокусировка с обнаружением контраста для точной фокусировки на очень небольшой части сцены. Точка автофокусировки превращается в маленькое пятно, которое можно медленно перемещать в любую часть экрана, включая крайние края. Доступно только в режиме AF-S.

Как работает автофокус

  • Одноточечный режим зоны АФ

Тут камера использует только одну точку фокусировки, которую вы выбираете в видоискателе для получения фокуса, поэтому если вы перемещаете точку фокусировки вверх/вниз/влево/вправо, камера обнаружит контраст только в этой конкретной точке фокусировки. Этот режим используют при съемке пейзажей и других неподвижных объектов.

Как работает автофокус

  • Динамический режим зоны АФ

В этом режиме вы по-прежнему выбираете одну точку фокусировки, и камера изначально фокусируется на этой конкретной точке фокусировки. Однако после получения фокуса, если ваш объект движется, камера будет использовать окружающие точки фокусировки, чтобы отслеживать движение объекта и удерживать фокус на объекте съемки. Ожидается, что вы будете отслеживать объект, панорамируя камеру вместе с объектом и следя за тем, чтобы объект оставался близко к первоначально выбранной точке фокусировки. Если камера выбирает окружающую/другую точку автофокусировки, она может быть не видна непосредственно в видоискателе во время съемки.

Как работает автофокус

Автоматический выбор зоны АФ

Это метод «наведи и снимай» для получения фокуса. В зависимости от того, что вы фотографируете, он автоматически выбирает, на чем сфокусироваться. Это довольно сложный режим, потому что фактически распознает оттенки кожи человека в кадре и автоматически фокусируется на них.

Как работает автофокус

Групповой режим AF

Характерный для Nikon режим активирует 5 точек фокусировки для отслеживания объектов. Он отлично подходит для первоначальной фокусировки и отслеживания объектов, особенно при работе с мелкими птицами, которые беспорядочно летают и на которых может быть очень сложно сфокусироваться и отслеживать.

Как работает автофокус

При групповой автофокусировке нет предпочтения какой-либо точке фокусировки, поэтому все 5 точек фокусировки активны одновременно.

При использовании групповой автофокусировки в режиме AF-S камера задействует распознавание лица и пытается сфокусироваться на глазах ближайшего человека, что очень удобно.

Видеоканал Фотогора

Эволюция мобильного автофокуса: от контрастного до Dual Pixel

Привет, Гиктаймс! При съемке на смартфон (да и не только) очень важно, чтобы фотографии получались четкими и ясными. Для этого объект снимка должен быть в фокусе до того, как вы нажмете на кнопку «Сделать фото». В последнее время многие производители смартфонов работают над улучшением технологий автоматической фокусировки, и сегодня мы рассмотрим плюсы и минусы каждой, и чем они отличаются. Как обычно все подробности под катом.

При выборе камерофона многие уделяют внимание количеству мегапикселей — мол, у кого их больше, тот и круче. Однако зачастую важнее и полезнее взглянуть на другие факторы, которые оказывают не менее серьезное влияние на качество фотографий. Среди них — тип автофокуса камеры смартфона. В эту область сейчас активно погрузились Apple, Samsung, LG и другие производители, причем многим действительно удалось значительно продвинуться вперед.

Что такое автофокус, и почему он нам нужен?

При помощи системы автоматической фокусировки камеры объектив настраивается таким образом, чтобы сфокусироваться непосредственно на объекте, обеспечивая тем самым разницу между четким снимком и упущенной возможностью.

Упрощенно принцип работы камеры состоит в том, что лучи света отражаются от фотографируемых объектов и затем попадают на сенсор, который преобразовывает поток фотонов в поток электронов. После этого ток преобразовывается в набор битов, данные обрабатываются и записываются в память камеры. Особой популярностью у производителей смартфонов сейчас пользуются CMOS-сенсоры, которые преобразуют заряд в напряжение прямо в пикселе, обеспечивая впоследствии прямой доступ к содержимому произвольного пикселя.

В теории все работает так: линзы фокусируют свет на сенсоре, сенсор затем создает цифровую фотографию.

В реальности же все происходит не так просто. Угол входящих лучшей света зависит от дистанции, на которой находится фотографируемый объект. На диаграмме ниже продемонстрированы линзы, фокусирующие лучи света на голубом объекте: зеленый и красный объект оказываются не в фокусе и будут размыты на финальном снимке. Если мы хотим сфокусироваться на зеленом или красном объекте, необходимо изменить дистанцию между линзами и сенсором.

На заре камерофоностроения большинство устройств имели фиксированный фокус. В современных же смартфонах предусмотрена возможность регулировать расстояние между линзами и сенсором. Поэтому вы получаете качественные детализированные снимки. Сейчас для реализации автофокуса в смартфонах в основном используют три метода: контрастный, фазовый и лазерный.

Контрастный автофокус

Контрастный автофокус относится к пассивному виду автофокуса. До сих пор это решение применяется в большинстве смартфонов — во многом потому, что является одним из самых простых. При помощи сенсора происходит замер количества света на объекте, после этого он же перемещает линзу в зависимости от контраста. Если контраст максимальный, то и объект съемки находится в фокусе.

Вообще, контрастный автофокус вполне неплохо справляется со своей задачей и имеет большой жирный плюс — он довольно прост и не требует какого-то сложного «железа» для своей работы.

Но есть у него и несколько недостатков. В частности, контрастный автофокус работает медленнее остальных — обычно ему требуется около секунды, чтобы сфокусироваться на объекте. За это время вы можете перехотеть делать снимок, или момент будет упущен, если хотели заснять, к примеру, быстро движущийся объект. Это происходит из-за того, что львиную долю времени занимает процесс «сдвиг точки фокусировки/линз объектива — оценка контрастности — сдвиг — оценка контрастности». Кроме того, у контрастного автофокуса отсутствует возможность следящей фокусировки, да и в условиях плохого освещения он вряд ли вас впечатлит. Поэтому данный тип автофокуса на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах, таких как Lenovo A536, ASUS Zenfone Go и других.

Фазовый автофокус: быстрая и продвинутая альтернатива

Одним из первопроходцев здесь была компания Samsung, которая позаимствовала технологию у цифровых зеркальных фотокамер и оснастила фазовым автофокусом свой смартфон Galaxy S5. Суть в том, в данном случае применяются специальные датчики — они ловят проходящий световой поток от разных точек изображения, используя линзы и зеркала. Внутри датчика происходит деление света на две части, каждая из которых попадает на сверхчувствительный сенсор. Расстояние между потоками света измеряется датчиком, после чего он сам определяет, насколько нужно сдвинуть линзу для точной фокусировки. Так, например, Samsung Galaxy S5 требуется всего 0,3 секунды, чтобы сфокусироваться на объекте.

Визуально принцип работы фазового автофокуса представлен ниже.

Первое и главное преимущество фазового автофокуса — он намного быстрее контрастного, это просто must have для съемки движущихся объектов. Кроме того, камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков, отсюда получаем возможность следящего автофокуса.

Но есть и минусы. Фазовый автофокус, как и контрастный, также не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях недостаточного освещения. Также для него необходимо более мощное «железо», поэтому он, как правило, доступен в смартфонах сегмента high-end. Среди них Huawei Honor 7, Sony Xperia M5 и Samsung Galaxy Note 5, которые, кстати, можно найти в М.Видео.

Одни производители пошли дальше и решили использовать в смартфонах лазерный автофокус (об этом чуть позже), другие же активно занялись совершенствованием технологии фазового автофокуса. Так, например, Apple в своем iPhone 6s и iPhone 6s Plus использует так называемые «фокусные пиксели» — суть в том, что технология использует часть пикселей в качестве фазового сенсора, и съемка на смартфоны от Apple получается действительно быстрой. По сути это тот же самый фазовый автофокус, здесь уже надо отдать должное маркетологам.

А вот технология Dual Pixel, которую компания Samsung применяет в своих смартфонах Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge, действительно отличается от фазовой фокусировки в камерах других смартфонов. Она хоть и является разновидностью фазового автофокуса, но все же имеет некоторые отличия и тонкости. В смартфонах фазовый автофокус несколько ограничен — чтобы присвоить каждому пикселю фокусный сенсор, нужно сильно его уменьшить, отсюда получим шумы и нечеткость фотографий. Обычно датчиками оснащают около 10 % светочувствительных точек, некоторые производители, впрочем, не выходят и за 5 %.

В Dual Pixel же каждый пиксель оснащен отдельным датчиком из-за увеличения размеров пикселей. Процессор обрабатывает показания каждого пикселя, но делает это настолько быстро, что автофокусировка все равно занимает десятые доли секунды. В Samsung говорят, что технология Dual Pixel подобна фокусировке при помощи человеческого глаза, но это опять же маркетинговый ход.

Тем не менее надо признать инновационность данного подхода к фазовому автофокусу в современных смартфонах. Сейчас это настоящий эксклюзив для Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge.

Лазерный автофокус: самый активный

Как и фазовый, лазерный автофокус относится к активному типу автофокуса. Этим направлением долгое время занималась компания LG, которая сперва реализовала лазерный автофокус в своем смартфоне G3. В основе работы технологии лежит принцип лазерного дальномера: лазерный излучатель освещает объект, а сенсор замеряет расстояние до него и время поступления отраженного лазерного луча.

Одно из главных преимуществ данного автофокуса — время. Как говорят в LG, весь процесс автофокусировки при помощи лазера занимает 0,276 секунды. Значительно быстрее контрастного автофокуса и немного пошустрее, чем фазовый.

Очевидный плюс лазерного автофокуса — он невероятно быстрый и хорошо отрабатывает в условиях недостаточного освещения. Но работает он только на определенной дистанции — самый лучший эффект достигается, если расстояние от смартфона до объекта составляет менее 0,6 метра. А после пяти метров — привет, контрастный автофокус.

Лазерным автофокусом оснащены преимущественно смартфоны LG — к примеру, LG G4. Но есть и исключения: тот же One Plus 2 или Asus Zenfone 2 Laser. Впрочем, у последнего все ясно из названия, да и цена привлекательная для такого набора возможностей.

Двойная камера: смело, но не всем понятно

В какой-то момент производители поняли, что надо бы сделать что-нибудь диковинное, за пределами фазового или лазерного автофокуса. Так на свет появились двойные камеры: для получения четких снимков используется не один, а сразу два объектива. В то время, как одна камера с фиксированным фокусом получает снимок удаленных предметов, другая фокусируется на объектах, которые расположены рядом.

Важное преимущество двойной камеры — возможность быстро сделать снимок, а фокус сделать потом, прямо как в камере Lytro. Но если говорить о более аккуратном фокусе, здесь двойная камера явно проигрывает фазовому фокусу.

Пока что не очень много смартфонов на рынке доступны с двойной камерой — это устройства от HTC (например, One M9+), Honor 6 Plus и другие. Ходят слухи, что и Apple в своем новом iPhone решится на использование двойной камеры.

Технология инфракрасного автофокуса, которую компания Lenovo показала на MWC в прошлом году, работает по сути как лазерный автофокус, но по скорости он примерно в два раза быстрее контрастного. Протестировать её можно на примере Lenovo Vibe Shot.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Всем продвинутым пользователям известно, что качество снимков определяется не количеством мегапикселей, а размером матрицы, светосилой, объективом и другими характеристиками. Одним из важных параметров современной мобильной камеры стал автофокус — от его работы зависит, будет ли объект съёмки чётким даже при быстром движении. Сейчас существует несколько разновидностей автофокусировки, но самым последним тенденциям соответствует фазовая. О преимуществах фазового автофокуса мы и поговорим в сегодняшней статье, вооружившись Honor View 10.

Зачем нужен автофокус?

Начнём с того, что сегодня практически в любом смартфоне, даже самом бюджетном, есть система автофокусировки. Грубо говоря, автофокус — это когда камера гаджета самостоятельно наводит резкость во время съёмки фото и видео. Он нужен для того, чтобы максимально упростить процесс и не крутить каждый раз настройки, как при съёмке на профессиональный зеркальный фотоаппарат.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Работу автофокусировки вы в большинстве случаев просто не заметите: резкость настраивается автоматически, как только вы включаете камеру или нажимаете на кнопку затвора. Если нужно сделать фокус на каком-то определённом объекте, как правило, достаточно лишь тапнуть по нему на экране устройства.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Актуальные типы автофокусировки

На сегодняшний день существует три основных вида автофокусировки.

Контрастный автофокус. Относится к пассивному типу, то есть сенсоры камеры ничего не излучают. В основном данное решение применяется в недорогих смартфонах. Главная причина в том, что такой вид фокусировки — самый простой. Камера ориентируется на величину светового потока, попадающего на матрицу. Перемещая линзу, программное обеспечение добивается наибольшего контраста и таким образом фокусируется на объекте съёмки. Именно поэтому бюджетным гаджетам на фокусировку требуется несколько секунд, за которые легко упустить или смазать движущийся объект.

Лазерный автофокус. Достаточно свежая технология, относящаяся к активному типу фокусировки. В основе лежит принцип лазерного дальномера: лазер освещает объект, а сенсор измеряет расстояние до него, основываясь на времени поступления отражённого лазерного луча.

Один из главных плюсов лазерного фокуса — время. Весь процесс занимает доли секунды, что позволяет мгновенно делать резкие снимки. Причём лазерный фокус не теряет в скорости ни в тёмное время суток, ни в непогоду. Но у данной системы есть серьёзный недостаток. Дальность работы лазера в камере едва переваливает за пару метров. На всё, что располагается дальше, гаджет наводится при помощи других типов фокусировки.

Фазовый автофокус (PDAF). Также относится к активному типу. Его устанавливают во многие смартфоны, включая Honor View 10. При фазовой автофокусировке лучи из разных точек объектива сводятся на встроенные в матрицу датчики. Если объект находится в фокусе, то световые потоки от него сходятся в одну точку на датчике. Если же нет, то программное обеспечение, основываясь на расстоянии между лучами, сдвигает линзы на нужную величину.

Данная система хороша в первую очередь высокой скоростью работы: можно фокусироваться на быстро движущихся объектах. Например, Honor View 10 требуется менее 0,3 секунды, чтобы сфокусироваться.

Единственный недостаток — ночная съёмка. В диафрагму смартфона поступает недостаточно света, из-за чего автофокусировка может занимать чуть больше времени. Кроме того, у фазового автофокуса довольно сложная реализация. Система призм, зеркал, линз требует сверхточной установки и не менее скрупулезной программной настройки.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Пример работы фазового автофокуса

Как уже было сказано выше, принято считать, что фазовый автофокус в тёмное время суток хуже справляется со своей задачей. Однако современные гаджеты оснащаются высокочувствительными сенсорами и продвинутыми алгоритмами, которые помогают камере правильно сфокусироваться даже при недостатке освещения.

Мы протестировали работу камеры Honor View 10 ночью. В устройстве имеется система «искусственного интеллекта»: она дополнительно анализирует картинку с камеры и настраивает параметры съёмки и фокусировки таким образом, чтобы получить максимально резкий и качественный кадр.

С фокусировкой как в дневное, так и в ночное время на Honor View 10 никаких проблем нет. Она работает быстро и точно, ловя объект за доли секунды.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Вдобавок для съёмки динамичных сюжетов у камеры View 10 есть опция «Автофокус в движении».

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Если она заранее активирована в меню, то после тапа по объекту автоматика начинает отслеживать его перемещения, фокусируясь на нём постоянно.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Это удобно при съёмке детей или животных — тех, кто двигается быстро, а порой и вовсе молниеносно. Благодаря данной функции можно поймать интересный момент, который бы пропустил или смазал другой смартфон. Например, две собаки, носящиеся по двору, получаются такими же чёткими и резкими, как если бы они неподвижно стояли на месте.

Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе

Итоги

В данный момент самая актуальная технология фокусировки в смартфонах — фазовая. Она быстро и точно работает, а при недостатке освещения ей помогают программные ухищрения — такие, как специализированные интеллектуальные алгоритмы в Honor View 10, позволяющие автофокусу работать ещё более успешно в любых условиях.

Покадровый и следящий автофокус

Автофокус, в том числе, и следящий, в сравнении с ручной наводкой резкости, является более предпочтительной настройкой. В руках опытного фотографа автофокус работает намного быстрее, а главное точнее, чем может действовать среднестатистический фотолюбитель. Однако же, автофокус это не такая простая штука, как может показаться на первый взгляд, но так же следует сказать, что это уже достаточно глубокие дебри, в которые заходят далеко не сразу.

Давайте же рассмотрим то, как пользоваться автофокусом, а так же те тонкости, которые позволят эффективно ним управлять и получать максимально возможный результат.

Для начала я рекомендую вам еще раз перечитать страницы инструкции вашего фотоаппарата, которые посвящаются автофокусу – это будет самое лучшее начало. Для нормального восприятия материала вам нужно знать и понимать где находятся и как действуют основные органы управления автофокусом и точками фокусировки.

Режимы автофокуса

Большинство фотоаппаратов, в том числе Canon и Nikon, оборудованы тремя видами режимов: одиночный, следящий и гибридный автофокус.

Покадровый или точечный автофокус

Следящий автофокус

Этот режим предназначается для фотографирования неподвижных сцен, к примеру портрет, пейзаж, натюрморт и т.д. В этом режиме при полунажатии клавиши спуска, объектив начинает фокусироваться на объекте, который располагается в пределах выбранной точки фокусировки. После завершения наведения резкости, работа наводки фокуса блокируется, что позволяет вам изменить композицию кадра (при изменении расстояния до объекта фокус теряется) и сделать кадр.

Следящий автофокус

Разбираясь в данной теме, необходимо понимать, что объектив фокусируется не на объекте съемки, а на определенном расстоянии. Из этого следует очень простой вывод. Если я навожу резкость на объект, который находится на расстоянии пяти метров, то соответственно и все остальные объекты, находящиеся на удалении пять метров попадают в зону резкости. Другими словами, после наведения фокуса и блокировки работы автофокуса, сохраняя расстояние до объекта съемки, я могу крутить камерой как угодно, получая ту композицию, которая мне нужна, при этом, не теряя фокуса.

Такой метод очень хорош в тех случаях, когда расстояние до объекта достаточно велико и измеряется метрами. На близких же расстояниях, особенно при макросъемке, перекомпоновка кадра, которая может повлечь за собой изменение расстояния на несколько сантиметров или миллиметров приводит к заметной потере фокуса, что еще более критично при узкой глубине резкости.

Режим следящего автофокуса

Этот режим еще называют непрерывным, он просто незаменим при фотографировании динамичных объектов – животные, спорт, автогонки и др. До тех пор, пока кнопка спуска находится в полунажатии, автофокус непрерывно работает, тем самым удерживая объект в зоне резкости. Естественно, блокировки автофокуса, как в предыдущем варианте не происходит, что обусловлено постоянным движением механизма объектива, который ловит фокус вслед за движением объекта съемки.

Напрашивается очевидный вывод. В этом режиме съемки вы не можете менять композицию. Это объясняется тем, что автофокус реагирует на объект расположенный перед определенной точкой фокусировки, если вы измените композицию, объект будет потерян и фокусировка будет произведена на что-то другое.

Следящий автофокус

Итак, мы поняли, что такое следящий автофокус, теперь остался последний режим –автоматический или гибридный. Он создан для того, что бы самому решать нужно ли блокировать автофокус или нет. Этот режим, в отличие от других автоматических функций камеры, кажется мне странным и бесполезным, но это мое субъективное мнение, возможно, кто-то и найдет в нем полезность и удобство.

Приоритет спуска или фокуса

Для многих новичков, существование таких настроек покажется удивительным. Но они существуют и не обратить на них внимание, разбирая автофокус, просто не возможно. Первый из приоритетов (спуска) означает, что в момент полного нажатия кнопки спуска, резкость не имеет никакого значения, другими словами, контроль за этим полностью возложен на фотографа. Этот режим стандартно включен для следящего автофокуса.

Приоритет фокуса, означает, что после полного нажатия кнопки спуска должно быть попадание в резкость по определенной или определенным точкам фокусировки. Если такового не будет, то фотоаппарат не позволяет сделать кадр. Этот режим обычно включен при стандартных настройках в режиме одиночного кадра.

Контрастный и фазовый автофокус, какой лучше?

В цифровых камерах производители используют два вида автофокуса, как вы уже поняли из названия, это контрастный и фазовый автофокус. Будет очень хорошо, если мы разберемся в этих понятиях.

Контрастная система автофокуса

Этот способ автофокуса используется в так называемых цифромыльницах и в зеркальных фотоаппаратах, но только при включении функции «Live View». Этот вид автофокуса не требует дополнительных фокусировочных датчиков, так как для наведения фокуса он использует исключительно матрицу фотоаппарата. Картинка, которая поступает с матрицы фотоаппарата, анализируется процессором камеры на наличие изменения контраста. При необходимости более точной наводки на резкость процессор дает команду двигателю слегка изменить положение линз объектива в любом направлении. Если после этой манипуляции контраст изображения уменьшается, то направление движения линз меняется на противоположное. Движение в правильном направлении продолжается до тех пор, пока контраст снова не начнет падать, достигнув этого предела, процессор говорит мотору вернуть линзы к тому шагу, при котором был максимальный контраст. Достигнув этого значения, фокусировка считается законченной.

Как вы понимаете, в силу таких особенностей работы автофокуса (не известно в какую сторону следует вращать двигатель) совершается множество лишних движений. Что приводит к основным минусам этого способа фокусировки – низкая скорость, что не позволяет использовать его на профессиональных камерах. Второй минус, может и не настолько критичный – повышенное энергопотребление.

Плюсами данного способа, является простота конструкции и возможность сфокусироваться практически в любом месте кадра.

Фазовый автофокус

Как вы понимаете, производители фототехники уже давно ответили нам и себе на вопрос, какой автофокус выбрать. Конечно же, победила фазовая система. Разберем, почему так.

Этот вид автофокуса используется в зеркальных цифровых и пленочных камерах. Здесь присутствует небольшое вмешательство в оптическую систему передачи изображения, так кроме основного зеркала, камера оснащается дополнительным зеркалом, которое передает часть света на модуль фазового автофокуса. Любой световой луч, который проходит через светоделительную призму и микролинзы делится на два луча, каждый из которых потом направляется на датчик автофокуса. Если наводка на резкость точна, то лучи падают на датчик в строгом расстоянии друг от друга.

Следящий автофокус

Если же расстояние между лучами меньше эталонного, то фокус наведен ближе, чем нужно (фронт-фокус).

0 0 голоса
Рейтинг статьи

когда выйдет варкрафт 2 дата выхода трейлер

физрук 3 дата выхода

дата выхода монстры на каникулах 2

Ссылка на основную публикацию