Определение: Автофокус - это функция фотоаппарата, наводящая оптическую систему объектива на резкость изображения в фокальной плоскости в автоматическом режиме. Автофокус часто обозначают AF (autofocus).

То, что именно оптика, то есть перемещение линз в объективе позволяет сделать резким объект съемки, я думаю всем должно быть понятно без объяснений (из школьного курса физики). На старых фотокамерах, на которых не было еще автофокуса, фотографы крутили специальный обод на объективе смещая вдоль оптической оси линзы и в видоискатель контролировали резкость на глаз. Сегодня также иногда приходится отключать автофокус и наводить резкость вручную, об этом мы еще поговорим ниже. А сперва разберемся, как же работает автоматика, то есть каким же образом камера умудряется сама найти нужное положение линз и сделаем выводы в каких случаях и как нужно задействовать автофокус, а в каких вообще его отключать.

Датчик фазового автофокуса в Canon EOS 5D Mark III. Источник Canon.

В современных компакт и DSLR-камерах используются системы автофокуса пассивного класса, которые рассчитывают расстояние, анализируя свет, попадающий на соответствующие датчики. Существуют также активные системы (два типа: ультразвуковые и инфракрасные), о которых мы разговаривать не будем, так как они применяются в узкоспециализированной аппаратуре, они рассчитывают расстояние, анализируя время возвращения отраженных от объекта съемки инфракрасных или ультразвуковых волн, излученных фотоаппаратом.

Среди пассивных систем автофокуса выделяют три типа:

- контрастный
- фазовый
- гибридный

Контрастный автофокус является наиболее простой и дешевой системой, используемой в большинстве компакт-камер, БЗК, а также в зеркальных камерах в режиме Live View. В качестве датчика автофокуса служит непосредственно матрица.

Принцип работы следующий. На экранчике в режиме Live View обычно отражается небольшой прямоугольник, который после наведения фокуса окрашивается в зеленую рамку, либо в красную если автофокус "не сработал". Так вот, этот прямоугольник служит "датчиком" фокусировки и ПО камеры оценивает картинку только внутри этого прямоугольника. Полностью анализировать картинку со всей матрицы практически невозможно из-за ограничений в производительности процессора камеры. Система автофокуса смещает понемножку фокус и после каждого смещения анализирует значения гистограммы. Если контрастность (как тоновая, так и цветовая) увеличилась, значит можно попробовать сдвинуть фокус в том же направлении и заново проанализировать контрастность картинки. В противном случае фокус двигается в обратном направлении. То есть ищется положение фокуса, при котором картинка выглядит максимально контрастной.

Минусы: медленный и плохо фокусируется в условиях недостаточной освещенности и контрастности объекта.

Плюсы: дешевый, так как не требует дополнительных датчиков и зеркал, а также иногда более предпочтителен, если есть все необходимые условия (время, освещенность и высокая контрастность объекта). Не имеет бэк и фронт-фокуса (см. далее).

Фазовый автофокус. В основном используется в зеркальных камерах, поэтому его работу стоит изучить более детально. Возможно вы удивитесь, узнав, что переднее зеркало, которое мы видим, когда снимаем объектив полупрозрачное! Более того, за ним имеется еще одно зеркало, которое отражает свет вниз, в противоположную пентапризме сторону. Зачем, спросите вы? Дело в том, что внизу располагается датчик фазового автофокуса. Взгляните на условную схему, объясняющую конструкцию фазового автофокуса.

источник Canon

Свет, проходящий через объектив проходит сквозь полупрозрачное главное зеркало и попадает на зеркало автофокуса, отразившись от которого, попадает на полевую линзу, которая сужает лучи света. Далее лучи снова отражаются от зеркала и попадают на дополнительную линзу, формирующую вторичное изображение и только после этого попадают уже в датчик автофокуса.

Теперь попытаемся понять, как фазовый автофокус работает. Свет, проходящий через объектив разделяется на два пучка, каждый из которых падает на свой сенсор датчика автофокусировки. Далее просто вычисляется расстояние между этими лучами и если это расстояние соответствует точному расстоянию, заданным конструкцией датчика, значит точка, от которой пришел свет находится в фокусе, иначе четко можно понять в какую сторону нужно двигать линзы для точной фокусировки. Из-за этого в разы повышается быстрота автофокусировки в отличии от контрастного автофокуса, когда камера "рыскает" в обе стороны.

В режиме Live View можно фокусироваться как в контрастном режиме (Live View), так и используя датчик фазовой фокусировки (Quick mode). В режиме фазовой фокусировки зеркало будет каждый раз опускаться в исходное и подниматься обратно, создавая определенный шум, который недопустим при съемке в условиях соблюдения тишины (театры, храмы, музеи и т.д.). Ситуация несколько изменилась с выходом Canon EOS 70D в котором появилась матрица с фазовой фокусировкой, которая позволяет в режиме Live View работать в режиме фазового автофокуса.

Минусы: дороже, чем контрастный автофокус, не может использоваться в режиме Live View в случае, когда матрица камеры не имеет технологию фазовой фокусировки, случаются промахи при серийной съемке в режиме следящего автофокуса.

Плюсы: скорость работы.

Работа автофокуса не зависит от установленно ISO, диафрагмы и выдержки. То есть точность одинакова при любых настройках эскпозиции. Но зависит от условий освещенности и максимальной диафрагмы объектива. И разумеется от наличия контрастных поверхностей в зоне фокусировки.

Само собой разумеется, камера должна четко знать с каким объективом работает. Также объектив должен уметь понимать команды камеры. Все объективы Canon поддерживают автофокус. Существует большое количество объективов, которые не поддерживают автофокусировку, к примеру, большинство от Carl Zeiss. Такие объективы полностью мануальные. Но это не означает, что они не достойны внимания. Картинка многих таких объективов перечеркнет "недостаток" отсутствия автофокуса.

Теперь пару слов о светочувствительных датчиках на сенсоре автофокуса. Они бывают горизонтальными, вертикальными, крестовыми, а также двойными крестовыми (снежинка). Чем их больше, тем дороже камера. К примеру, на Canon EOS 5D Mark III 61 датчик на борту, из них 41 крестовой (из них 5 двойной крестовой)! Горизонтальные датчики хорошо справляются с вертикальными деталями изображения, и, наоборот, вертикальные датчики с горизонтальными. Не все датчики работают с любыми объективами. Информацию можно найти в руководстве. Например, для Canon EOS 5D Mark III возможна фокусировка с объективами, максимальная диафрагма которых 2.8 и светлее, только 5-ю диагональными крестовыми датчиками. На более темных объективах они не работают. Например, с объективом EF 70-200/4 L эти датчики не задействовать. Боковые горизонтальные датчики задействуются c объективами с максимальной диафрагмой от 4 и светлее. Центральные горизонтальные датчики, а также все вертикальные датчики задействуются с объективами с максимальной диафрагмой от 5.6 и светлее. Поэтому, например, с объективом EF 70-300/4-5.6 L на длинном конце невозможно задействовать боковые горинонтальные датчики, не говоря уже о диагональных крестовых. На более бюджетных камерах ситуация еще хуже. Поэтому при покупке объектива убедитесь, что он подходит к системе автофокуса вашей камеры.

То есть, наивысшая точность автофокуса достигается в центральной точке, поэтому опытные фотографы предпочитают фокусироваться центральной точкой и практически не используют остальные.

Еще одно важно замечание. Чем более светосильный объектив, тем точнее фазовая автофокусировка. Поскольку в момент автофокусировки диафрагма полностью открыта до максимального значения, а значит и угол падения лучей света будет шире. Чем шире этот угол, тем точнее автофокусировка. В некоторых камерах автофокусировка не может нормально работать на закрытых диафрагмах (от 8 и больше). Контрастный автофокус хуже работает в условиях малой зоны резкости, поэтому открывая полностью диафрагму нужно понимать, какие преимущества и недостатки при этом возникают.

И фазовый и контрастный автофокус могут плохо работать в условиях недостаточной освещенности. Когда при открытой диафрагме и нормальной экспозиции ISO превышает 1600 единиц возрастает риск ошибки автофокуса.

Я думаю, что Вы уже догадались, что точки фокусировки, видимые в видоискателе или на экране в режиме Live View условно обозначают расположение датчиков фокусировки. Многие фотографы часто используют только одну центральную точку фокусировки, изредка смещая точку в нужное положение в кадре. И тому есть две причины: 1 - автоматическое определение точек фокусировки не всегда работает так, как того ожидает фотограф, центральная точка обычно является крестовой или двойной крестовой и только она способна корректно работать на диафрагмах 2.8 и светлее.

На многих камерах можно выбрать область фокусировки. Т.е. область, внутри которой оценивается контраст. Очень часто многие фотолюбители, начитавшись советов использовать только центральную точку при фокусировке, задействуют автофокусировку по центру (Single-point spot AF). Это очень (ОЧЕНЬ!!!) маленькая область оценки фокуса. Она востребована в очень редких случаях (фокусировка через клетку, сетку и т.п. преграды). Оптимальным является фокусировка по центру одной точкой (Single-point AF). В сложных случаях можно прибегать к расширению области (AF point expansion). Автор этих строк, к примеру, длительное время не мог понять почему с объективом 50mm/1.4 часто происходят промахи автофокуса. Проблема крылась в использовании Single-point spot AF на диафрагме 1.4. Самое интересное, что чаще всего автофокус мазал на расстояниях более 2 метров. При этом значок, сигнализирующий о проблемах фокусировки в видоискателе не мигал! И самое печальное, что оценить точность фокусировки в полевых условиях на экране камеры не всегда возможно. Важно отметить, что бэк и фронт-фокус отсутствовал. То есть не нужно грешить на качество объектива, если автофокусировка по каким-то причинам не удается, нужно разбираться в причинах.

Взгляните на фотографии, снятые камерой Canon EOS 60D. Я специально отметил точки, где сфокусировалась камера в режиме автоматического определения точек фокусировки. Надо сказать, что в вертикальном положении достаточно трудно промазать автофокусом, т.к. между точками фокусировки достаточно небольшое расстояние по горизонтали. На этом снимке я так и не смог сфокусироваться на календаре.

На этой фотографии камера опять сфокусировалась на ближайших предметах (маркерах), потому что они попали аккуратно на точки фокусировки.

А вот здесь я чуть сдвинул компоновку кадра вправо так, что датчики автофокуса не попали на маркеры и в результате камера сфокусировалась сама на календаре. Если бы любой из маркеров попал бы на любую из точек фокусировки, камера сфокусировалась бы на нем.

Логика выбора точек фокусировки действительно не всегда понятна. Даже если большинство точек фокусировки будут "глядеть" на объекты фона, камера все равно сфокусируется на ближайшем объекте к камере, даже если всего одна точка попала на этот объект.

Конечно же, точки фокусировки можно задавать руками. Иногда это удобно, но чаще на это тратится драгоценное время, поэтому фотографы часто используют только центральную точку автофокусировки, прицеливаясь ей на объекте, а затем перекомпоновывая кадр по своему усмотрению. Но в случае, когда зона резкости предельно мала, смещение камеры приводит к смещению и фокусировки. Многие начинают думать, что причиной смещенной фокусировки в таких случаях является фронт и бэк-фокус объектива. Но когда фотограф четко задает точку фокусировки в нужно месте кадра и снимает тот же сюжет безе перекомпоновки (без смещения камеры), то фокус отрабатывает на удивление хорошо.

Многих фотолюбителей при покупке объектива волнует вопрос наличия фронт и бэк-фокуса. Наличие таких отклонений проверяют на специальных мишенях, которые стоят довольно приличные деньги. Мишени на самом деле не нужны вообще. Это удобство и маркетинг, не более того. Можно загрузить мишень отсюда (kapankov.ru/downloads/focustest.pdf) или создать нечто подобное самому. Мишень снимается строго центральной точкой фокусировки (целиться необходимо в жирную линию) под углом в 45 градусов на открытой диафрагме (ISO и выдержка неважны, но для корректной оценки следует минимизировать шевеленку и шумы) с минимального расстояния фокусировки + от 20 до 50 см. Желательно снимать, используя штатив, но можно и с рук снять при коротких выдержках. Если зона резко изображаемого пространства смещена (жирная линия должна быть ровно по центру зоны), требуется юстировка объектива. Юстировку делают в связке камера+объектив либо в сервисных центрах, либо опытными специалистами.

И в заключение, пару слов о режимах автофокусировки. В камерах Canon предусмотрены три режима:
1. Покадровая автофокусировка (One-Shot AF) - фокусируется при каждом нажатии кнопки спуска на половину.
2. Следящая автофокусировка (AI Servo AF) - если используется автоматический выбор точки фокусировки, сперва камера пытается прицелиться по центральной точке. Поэтому лучше всего выставить руками жестко центральную точку и "целиться" через неё, иначе есть большой риск поймать чужое движение и непредсказуемый результат в итоге.
3. Интеллектуальная :) автофокусировка (AI Focus AF). При нажатии кнопки спуска наполовину пытается прицелиться как в режиме покадровой автофокусировки, и после того как объект был сфокусирован, камера пытается отслеживать его движение, и как только объект начал движение камера автоматически переключается в режим следящей автофокусировки. Это все происходит при нажатой кнопке спуска наполовину. Иногда это очень удобно при съемке маленьких детей.

Для режимов следящей и интеллектуальной автофокусировки необходимо использовать объективы с ультразвуковым двигателем автофокуса (USM).

Теперь пару слов о гибридных системах автофокуса. Нужно сказать, что принцип действия видоизменяется с выходом каждой новой модели. Для общего понимания нужно уяснить, что гибридная система в ряде современных камер использует часть пикселей на матрице в качестве датчиков фазового автофокуса. Например, у Canon EOS 70D часть пикселей на сенсоре (около 80%) имеют два датчика вместо одного и используются они в момент фокусировки как фазовый датчик автофокуса, а в момент съемки как единый датчик.

Дополнительные материалы:

КАК РАБОТАЕТ АВТОФОКУС КАМЕРЫ

История систем автофокуса

Об автофокусе простыми словами

Доступно о датчиках автофокуса

Когда нужен ручной фокус?

Система автофокуса зеркальных и беззеркальных фотокамер

Canon Professional Network - Autofocus

Домашнее задание

Необходимо потренироваться снимать на максимальной диафрагме с предельно близкого расстояния людей, играющих в футбол или в другой вид спорта, при этом стараться резкость ловить только на игроках с мячом. Периодически будут мешать сфокусироваться игроки в кадре, находящиеся ближе всего к вам. Используйте только центральную точку для фокусировки.

Разберитесь с функциональными кнопками (если они есть на вашей камере), которые позволяют зафиксировать экспозицию (не замерять её каждый раз при нажатии на кнопку пуска) и отключить автофокусировку при нажатии кнопки спуска на половину. Зачастую это сильно экономит драгоценное время съемки.

 

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить