Фокусировка. Автофокус. Способы автоматической фокусировки

Предлагаю вам рассмотреть как работает автофокус фотокамеры – одна из наиполезнейших автоматических функций современной цифровой фотокамеры. В целом автофокус является системой привода объектива, а управляет это системой микропроцессор. Процесс фокусировки представляет собой два циклически повторяемых действия: измерение расстояния до снимаемого объекта и настройка оптической системы (объектива) в соответствии с полученными данными измерений. Автоматическая фокусировка осуществляется по-разному в разных камерах. Посмотрим, какими же бывают способы автофокуса.

2 способа реализации системы автофокуса

В современных фотоаппаратах используется два разных способа реализации автоматической фокусировки: активная фокусировка и пассивная.

Активный автофокус впервые в 1986 году применила компания Polaroid. В ее работе использовался принцип сонара. Работа сонара основывалась на отражении звука от предметов, точнее их поверхностей. Сонар посылал направленный звуковой луч и потом замерял, через какое время луч возвращался. Зная скорость звука в воздушной среде, даже самая простая электроника сможет вычислить расстояние до объекта съемки. По полученным измерениям фотокамера передвигала в нужное положение линзы объектива.

В современных компактах используется инфракрасный луч вместо звукового. Звук заменили инфракрасным светом, т.к. свет распространяется несравнимо быстрее звука, а соответственно быстрее работает и фокусировка. Преимущества – более высокая скорость работы и независимость от установленного на камеру объектива. Недостатки – небольшая дистанция действия, т.к. свет с увеличением расстояния рассеивается, и невозможность фокусироваться через стекло, т.к. луч от него отражается.

Пассивный автофокус по-другому называют TTL (с английского «through-the-lens» — фокусировка через объектив). Существует два способа TTL-автофокуса:

  1. контрастный;
  2. фазовый.

Контрастный способ пассивного автофокуса имеет более простой принцип. Он применяется в незеркальных фотоаппаратах. Микропроцессор фотоаппарата считывает данные прямо с матрицы. Картинка разбивается на горизонтальные полосы по несколько десятков пикселей. Полученные с матрицы данные анализируются, и вычисляется степень контрастности для каждой точки, потом сравнивает контрастность с соседними точками. Если разница контрастности не большая, то это скажет о том, что объект съемки находится не в фокусе. Камера подает сигнал фокусировочной системе и она изменяет положение линз. Положение меняется до тех пор, пока разница контраста точек не станет максимально. Это будет свидетельством того, что фокусировка произведена.

Контрастный способ хорош тем, что для выполнения фокусировки не требуется установка специальных датчиков, что снижает стоимость фотокамеры. Задача выполняется программно. Однако, приходится жертвовать скоростью автофокуса. Микропроцессору нужно сопоставить большой объем информации и принимать решение как двигать линзы. Если информации мало, то линзы могут долго ездить туда-сюда, пытаясь навестись на резкость. Кстати, такая процедура влияет не только на оперативность съемки, но также и на расход заряда батареи.

Фазовый способ пассивного автофокуса является оптимальным решением, поэтому используется в зеркальных фотокамерах.

Принцип фазового способа известен давно. В старых камерах использовались так называемые клинья Додена – два-три прозрачных клиньев, которые располагались в центре линзы Френеля – коллективной линзы зеркального видоискателя. Изображение выглядело разделенным, если нет фокусировки на объекте. При фокусировке изображения совмещались.

Модификации клиньев используются и в современных системах автофокуса. Таких датчиков в профессиональных фотокамерах может быть до нескольких десятков. Свет разделяется на два потока, каждый из них падает на свой светочувствительных сенсор. При фокусировке на резкость эти световые потоки будут находится на некотором расстоянии друг от друга, которое задано конструкцией датчика. Датчик измеряет это расстояние и подает команду, насколько и в какую сторону двигать линзы объектива. Скорость автофокуса таких способом зависит только от механики объектива.

Однако, у TTL-фокусировок есть и недостатки. Первая, многим известная – это зависимость от светосилы объектива и уровня освещения среды, в которой производится съемка. Это решается специальной подсветкой на корпусе фотокамеры. По сути, это обычная лампочка, которая включается в момент автофокуса. После установления фокусировки она отключается, чтобы не мешать экспозамеру. Есть более сложные варианты подсветки, которые проецируют специальную сетку для облегчения работы датчиков.

Второй недостаток фазового способа – чувствительность к горизонтальным линиям. Этот недостаток производители и не скрывают и пишут об этом в руководствах пользователя. Небольшой совет: если не получается сфокусироваться на горизонтальных линиях, просто немного поверните камеру в момент автофокуса.

Производители конечно же пытаются бороться с этим недостатком и для этого они решили устанавливать крестообразные датчики. Это является одним из важнейших параметров фотокамеры. В дорогой технике таких датчиков несколько, в дешевых зеркалках либо один такой датчик, либо вовсе его нет.

Третий недостаток – сложности при фокусировке на однообразной поверхности – воде, небе, либо на чем-то похожем. В таких случаях спасает только ручная фокусировка, но к счастью такие случаи бывает очень редко.

В некоторых камерах используется объединенные системы активной и пассивной автоматической фокусировки.

Режимы работы автофокуса

Система автофокуса фотокамеры может работать в нескольких режимах, предназначенных для различных условий съемки. Производители могут встраивать различные режимы, но основными принято считать два следующих: AF-S (конечный) и AF-C (следящий). Переключение между режимами может выполняется либо с помощью переключателя на корпусе фотокамеры, либо через меню фотоаппарата (к примеру, как в Nikon D5100).

AF-S всегда установлен в фотокамерах по умолчанию и используется чаще всего. Она предназначена для съемки неподвижных объектов. Фокусировка осуществляется нажатие кнопки спуска наполовину. Если фокусировка удалась, то загорается зеленая рамка или точка, и звуковой сигнал (если есть такой). Если не удалась, то сигналы будут красные. В камерах есть функция, которая запрещает делать снимок, если фокусировка не удалась – это может быть полезно в некоторых ситуациях. Но функцию можно выключить в настройках камеры.

AF-C (режим следящей фокусировки) используется для съемки движущихся объектов – птиц, машин, животных и т.п. В этом режиме расстояние фокусировки постоянно изменяется, а экспозиция замеряется в момент спуска затвора.

Динамическая фокусировка

Динамическая фокусировка предоставляет возможность снять сцены с большим количеством объектов, которые движутся относительно друг друга. К примеру, спортивные соревнования. В этом режиме камера оценивает как связаны между собой объекты в кадре и составляют схему. Далее возможно разные варианты: динамическая фокусировка с приоритетом ближайшего объекта и фокусировка с автоматическим выбором зоны фокусировки.

Прогнозирующая фокусировка

Впервые эту систему ввела в своих камерах компания Минолта. Суть заключается в том, что камера следит за объектом, который приближается или отдаляется от камеры с постоянной скоростью. Расстояние прогнозируется прямо перед моментом спуска затвора.

Функция распознавания лиц

Эта возможность подразумевает собой то, что камера автоматически находит в кадре лица людей и в соответствии с ними регулирует экспозицию и фокусировку. Проверьте в своем фотоаппарате наличие такой функции. В разных фотоаппаратах это режим переключается по-разному – в каких-то переключается нажатием соответствующей кнопки, а в других – через меню.

Точка фокусировки

Точка фокусировки – это образная точка на плоскости кадра, на которой производится автофокус камеры. По умолчанию в камере установлен автоматический выбор точки, и камера, в первую очередь, фокусируется по центру. Но во многих камерах (во всех зеркалках точно) можно выбирать эту самую точку самостоятельно. В зависимости от уровня камеры точек фокусировки колеблется от 9 до 45, но конечно могут быть и исключения.

Ручная фокусировка

В прошлом, когда еще не было систем автофокуса, фотографы делали это вручную. Они перемещали линзы вращая фокусировочное кольцо. На современных объективах к зеркальным фотоаппаратам кольца ручной фокусировки также есть. Помимо автофокуса, можно наводить резкость самому. Но зачем использовать ручную фокусировку, если автоматический точнее, быстрее и проще? Просто в некоторых условиях автофокус не справляется со своей задачей, например, в условиях недостаточного освещения, при макросъемке или когда есть объекты, расположенные близко и далеко от фотокамеры (например, когда фотографировать животных в зоопарке). Вот тут-то ручной фокус нас и спасает.

Метод предварительной фокусировки

Этот метод используется когда требуется быстро словить определенный момент, который потом вряд ли удастся снять еще раз. Тут для примера могу привести снова животных в зоопарке: есть животное сложно словить в кадр, то можно навести фокус на определенное место в вольере и ждать пока животное окажется именно там. Для этого достаточно нажать кнопку спуска затвора до половины и ждать момента. Если приходится ждать долго, то в зеркальных фотоаппаратах есть кнопка AF-L, которая блокирует фокусировку.

Leave a comment

Your email address will not be published.


*