Jak faktycznie działa autofocus?

Autofokus to funkcja współczesnych aparatów, którą łatwo przyjąć za pewnik. Ale czy kiedykolwiek przestałeś zadawać sobie pytanie, jak to działa? Ręczne ustawianie ostrości obiektywu może być żmudnym i frustrującym procesem, szczególnie dla amatorów - jak więc smartfon robi to tak łatwo?

Okazuje się, że tak naprawdę istnieje kilka technologii, które służą do uzyskania efektu autofokusa. Zacznijmy od wyjaśnienia, na czym polega skupienie, a następnie, w jaki sposób komputer w telefonie może nim manipulować, aby uzyskać ostry obraz.

Jak działa Focus

Obiektyw w aparacie w smartfonie 6 powodów, dla których smartfon jest najlepszym aparatem, jaki posiadasz 6 powodów, dla których smartfon jest najlepszym aparatem, jaki posiadasz Być może nie jest to cyfrowa lustrzanka, ale smartfon znacznie przewyższa swoją wagę, jeśli chodzi o fotografowanie. Następnym razem, gdy wyjdziesz, zostaw swój stary punkt i strzelaj do domu. służy temu samemu celowi, co soczewka w oku: wziąć światło, które uderza, i rzutować na czujnik, aby można było zarejestrować obraz.

Dokładna krzywizna obiektywu określa, jak daleko musi być czujnik, aby uzyskać wyraźny obraz. Jeśli kiedykolwiek używałeś szkła powiększającego do spalania drewna w słoneczny dzień, wiesz, że należy go trzymać dokładnie w odpowiedniej odległości, aby skupić światło.

To samo dzieje się z kamerami: jeśli odległość jest nieprawidłowa, obraz jest nieostry, a zatem rozmazany. Odległość ta jest znana jako odległość obiektywu “głębia ostrości”.

Aby skomplikować sprawę, kąt padania światła na soczewkę zmienia głębię ostrości. Płaska soczewka skupia równoległe promienie świetlne z odległego źródła, ale rozmywa kątowe światło pochodzące z obiektów peryferyjnych. Bardziej zakrzywiona soczewka zrobiłaby coś przeciwnego.

Poniższy film przedstawia szczegółowe wyjaśnienie działania soczewek, jeśli jesteś zainteresowany:

Możesz zobaczyć ten efekt sam, podnosząc dwa kciuki, jeden przy twarzy, a drugi na wyciągnięcie ręki. Jeśli zamkniesz jedno oko, przekonasz się, że możesz przesunąć ostrość między kciuki. Kiedy daleki jest czysty, bliski staje się rozmyty i odwrotnie.

W przypadku twojego oka, zmiana ostrości odbywa się za pomocą niewielkich mięśni w celu fizycznej zmiany kształtu soczewki. Przepracowanie tych mięśni męczy je, dlatego zbyt długo patrzysz na zbliżone obiekty.

W aparatach, które wykorzystują sztywne soczewki z tworzywa sztucznego lub szkła, cała soczewka jest zamontowana na silniku, który może zmienić odległość od czujnika, aby osiągnąć pożądane ustawienie ostrości. Obiekty znajdujące się w prawidłowej odległości ogniskowej będą ostre, a obiekty znajdujące się zbyt blisko lub zbyt daleko będą rozmyte.

Pytanie brzmi, w jaki sposób aparat zna właściwą odległość dla swojego obiektywu?

Metody aktywnego autofokusa

Najprostszą metodą autofokusa jest użycie układ mechaniczny, który określa odległość od obiektu obrazu, a następnie używa go do dyktowania ostrości.

W najwcześniejszym patencie zgłoszonym przez Polaroid w 1986 r. Użyto sonaru. Pulsował cel za pomocą ultradźwięków i używał echa, aby określić odległość. Działa to, ale może upaść podczas strzelania przez przezroczyste, ale solidne powierzchnie, takie jak szkło. Jeśli spróbujesz zrobić zdjęcie przez okno, funkcja autofokusa wykryje echo ze szkła i ustawi na nim ostrość, pozostawiając obraz poza nim rozmycie.

Bardziej nowoczesne systemy wykorzystują światło, szczególnie światło podczerwone. Wytwarzają puls światła podczerwonego i mierzą ilość odbijanego światła lub czas potrzebny na powrót światła, a następnie wykorzystują te informacje do określenia odległości. Jeśli spojrzysz na aparat telefonu i zobaczysz obok niego dwie małe diody, prawdopodobnie tak oblicza ostrość.

Takie podejście jest proste i zwykle działa dość dobrze, ale ma wady. Niektóre powierzchnie pochłaniają światło podczerwone, co może prowadzić do niedokładnego odczytu odległości. Poza tym każde źródło podczerwieni (takie jak otwarty płomień lub jasne światło żarowe) może przytłoczyć powracające światło i uniemożliwić działanie autofokusa. Staraj się unikać tych scenariuszy, jeśli chcesz uzyskać dobre zdjęcia za pomocą aktywnego aparatu z autofokusem.

Więc jaka jest alternatywa?

Metody pasywnego autofokusa

Wdrożenie pasywnego autofokusa może być znacznie droższe, dlatego zazwyczaj widzisz go przede wszystkim w lustrzankach (zarówno cyfrowych, jak i analogowych). Pasywny autofokus działa, przeprowadzając analizę matematyczną samych surowych danych obrazu w celu ustalenia, czy jest ostry.

Najczęstszą formą pasywnego autofokusa jest “wykrywanie kontrastu”, który próbkuje jeden lub więcej pasków pikseli od środka obrazu i mierzy kontrast piksel-piksel, dostosowując obiektyw, aby znaleźć konfigurację, która maksymalizuje ten kontrast.

Działa to, ponieważ obszary rozmyte obrazu z natury mają mniejszy kontrast, a ponieważ metoda ta nie jest mylona przez źródła światła podczerwonego lub powierzchnie materiałów, jest bardziej niezawodna niż aktywny autofokus. W pewnym sensie jest to najdokładniejszy sposób oceny ostrości, ponieważ bezpośrednio mierzy ostrość obrazu.

W rzeczywistości jest tak skuteczny, że może nawet ustawić ostrość przez obiektyw, który zmienia ogniskowe właściwości aparatu - scenariusz, w którym każde inne podejście zawodzi. Z drugiej strony, wykrywanie kontrastu może zająć trochę czasu, aby znaleźć dobrą ostrość (ponieważ musi przetestować wiele możliwości) i może mieć problemy w scenach, które nie mają wysokiego kontrastu (jak w fotografii przy słabym świetle) Iluminujący przewodnik po fotografii w słabym świetle An Przewodnik po fotografowaniu w słabym świetle Jeśli w fotografii chodzi o uchwycenie światła, jak robić zdjęcia, gdy brakuje światła?).

Nazywa się inne podejście do pasywnego autofokusa “wykrywanie fazy”, który używa dwóch mikrosoczewek do przechwytywania próbek przychodzącego światła i rzutowania ich na dwa czujniki. Analizując różnicę między tymi obrazami, kamera może bardzo dokładnie określić, jak równoległe są promienie świetlne docierające do kamery, i wykorzystać te informacje, aby uzyskać prawidłowe ustawienie ostrości.

Jest to bardzo szybki sposób na określenie ostrości optycznej, ale jest kosztowny ze względu na potrzebę dodatkowych obiektywów, luster i czujników, dzięki czemu zobaczysz go bardziej w wysokiej klasy aparatach niż w podstawowych modelach. Najlepsze lustrzanki podstawowe Dla nowych fotografów Najlepsze lustrzanki podstawowe dla nowych fotografów Jeśli chcesz przenieść swoje umiejętności fotograficzne na wyższy poziom lub znasz kogoś, kto to robi, nie ma lepszego sposobu na wejście do świata aparatów DSLR. . Co więcej, może być mniej dokładny niż wykrywanie kontrastu, szczególnie w przypadku skomplikowanych obiektów, które mają elementy na kilku głębokościach.

Niedawno zaczęliśmy to widzieć “hybrydowy” pojawiają się pasywne systemy autofocus, które użyj detekcji fazy, aby przejść do dobrego ogniskowania, a następnie użyj detekcji kontrastu, aby wprowadzić drobne poprawki w celu uzyskania najlepszej możliwej ostrości. Pod wieloma względami kamery te oferują to, co najlepsze z obu światów (szybkość i dokładność), ale obecnie tak jest bardzo kosztowny. Mamy nadzieję, że koszty spadną w ciągu najbliższych kilku lat.

Autofocus i Ty

Są to obecnie cztery główne podejścia do autofokusa. W przyszłości możemy zobaczyć “kamery polowe Kamera polowa Lytro: Snap Happy or Photo Gimmick? Lytro Light Field Camera: Snap Happy or Photo Gimmick? Aparat Lytro, opisany przez pracownika jako „pierwsza poważna zmiana w fotografii od czasu wynalezienia fotografii”, jest z pewnością rewolucyjnym urządzeniem. Aparat wstrząsa, zastępując większość ciężkich… ” stają się bardziej popularne, które rejestrują obrazy przy każdej możliwej ostrości i wybierają najlepszą. Do tego czasu musimy obejść ograniczenia dostępnej technologii.

Jak uzyskać dobre zdjęcia 5 sposobów uniknięcia rozmycia za pomocą aparatu w smartfonie 5 sposobów uniknięcia rozmycia za pomocą aparatu w smartfonie Myślę, że bezpiecznie jest założyć, że większość ludzi uważa aparaty smartfonów za pewnik, pomimo skoków i ograniczeń w kieszonkowym zdjęciu- biorąc technologię. Niestety, przez większość czasu nasze smartfony wytwarzają nadmiernie rozmazany obraz… z aparatu z autofokusem?

• Najważniejsze jest to trzymaj aparat nieruchomo i upewnij się, że fokus jest całkowicie zbieżny. To się podwoi, jeśli używasz systemu autofokusa opartego na kontraście lub zakresie, który może potrzebować kilku sekund, aby znaleźć właściwą ostrość.
• Musisz także się upewnić Twój obiekt znajduje się we właściwym punkcie autofokusa, zwykle środek wizjera, ale nie zawsze. Jest to coś, od czego zależą prawie wszystkie systemy autofokusa.
• Wreszcie musisz bądź świadomy używanej technologii i upewnij się, że Twoja scena jest do tego odpowiednia. Nie próbuj skupiać się bezpośrednio na jasnym źródle światła podczerwonego za pomocą aktywnego systemu. Jeśli używasz systemu opartego na kontraście, unikaj robienia zdjęć jednego koloru (np. Pustej ściany) i unikaj robienia zdjęć w nocy.

Poza tym właściwie nie musisz o tym myśleć. W pewnym sensie o to właśnie chodzi.

Czy jesteś fotografem? Czy masz jakieś wskazówki dotyczące korzystania z autofokusa? Jaki jest twój ulubiony aparat? Daj mi znać w komentarzach!

Kredyty obrazkowe: “Samsung Galaxy S5“, “Lustrzanka“, “DSLR“, autor: Wikimedia