Фото-монстр — советы по фотосъемке от профессионалов.
Основы фотографии # 5.22
Продолжу «Практичные» замечания, касающиеся функционирования фазового автофокуса.
Замечание #2. Светосила объектива 1 влияет на точность автоматической фокусировки. Чем выше светосила, тем на более высокую точность автофокуса может рассчитывать фотограф.
Покажу причину.
По определению, диаметр диафрагмы2 светосильного объектива больше диаметра диафрагмы менее светосильного объектива. Чем больше диаметр диафрагмы, тем дальше друг от друга могут находиться области объектива, через которые проходят пучки световых лучей, распределяющиеся по детекторам в одной паре. Чем больше расстояние между областями, тем значительнее отличаются друг от друга распределения пучков световых лучей, даже при минимальной ошибке фокусировки. Чем сильнее отличаются друг от друга распределения, тем на большее расстояние смещаются графики этих распределений друг относительно друга, другими словами, тем явнее смещение «фаз». Чем явнее смещение, тем легче его обнаружить управляющей программе, и тем точнее она может рассчитать его; другими словами, чем больше расстояние между областями, тем выше чувствительность измерения. Чем точнее результат сличения двух графиков, тем выше точность автоматической фокусировки.3
Логическую цепочку иллюстрирует рисунок ниже:
Рис. 1. Зависимость между графиками, соответствующими распределениям пучков световых лучей по детекторам в одной паре, и расстоянием между точками обзора (областями объектива, через которые проходят пучки световых лучей, фиксируемые детекторами). На рис. 1А и 1Б изображены одна и та же снимаемая сцена (вид сверху), объект «вне резкости» (ошибка автофокуса не равна 0), упрощённый ход световых лучей и графики распределений (количество сенселей в каждом детекторе – 19 шт.). Рис. 1А – расстояние между точками обзора большое, соответственно смещение между двумя графиками большое: в примере равно пяти сенселям; рис. 1Б – расстояние между точками обзора маленькое, соответственно, смещение между двумя графиками маленькое: в примере равное одному сенселю. Обозначения на рисунках: 1 – снимаемый объект (точка); 2 – тонкая линза (объектив); 3 – непрозрачная оправа диафрагмы; 4 – диаметр диафрагмы; 5 – точки обзора; 6 – пучки световых лучей (изображены упрощённо: в виде прямых линий); 7 – пара линзо-призмовых групп (сепарационные линзы); 8 – печатная плата с двумя детекторами. Если линзы, отвечающие за положение фокальной плоскости, сместятся на одну условную единицу, то графики в случае 1А сместятся относительно контрольных меток на размер одного сенселя, а в случае 1Б – на 20% размера сенселя. В итоге, в случае «А» управляющая программа обнаружит смещение, а случае «Б» – нет, а сообщит фотографу, что объект успешно наведён на резкость.
Что будет, если расстояние между точками обзора будет большим (как на рисунке 1А), диаметр диафрагмы будет маленьким (как на рисунке 1Б)? Диафрагма преградит путь световым лучам, проходящим через точки обзора. Как следствие, световые лучи не достигнут детекторов, и автофокус не сработает. В настоящее время инженеры так рассчитывают характеристики сепарационных линз и расположение детекторов на печатной плате, что даже при светосиле объектива равной 5.6, автоматическое наведение на резкость выполняется для любой заявленной зоны фокусировки. Однако точность фокусировки может отличаться для разных точек фокусировки.
Таким расчётам удовлетворяет «центральное» расположение зон фокусировки. Тенденцию к нему Вы можете проследить по рисунку 5 из предыдущей статьи. Опишу причину.
Представьте, одна из точек фокусировки располагается вблизи края кадра. Тогда пара детекторов, соответствующая данной зоне фокусировки, «наблюдает» за объектом, сильно удалённым от оптической оси объектива. Все световые лучи, отражённые от такого объекта и попадающие в объектив, распространяются под большим углом к оптической оси. Согласно законам оптики, это означает, что часть таких световых лучей едва ли выходит из объектива, то есть его внутренние элементы экранируют (перекрывают) световые лучи.4 В результате, пучки световых лучей, входящих в объектив под большим углом к оптической оси, сильно «теряют в весе», и детекторы, фиксирующие их «остатки», перестают «видеть» объект: детекторам «темно». Автофокус едва ли срабатывает.
При этом, чем больше угол между направлением, по которому световые лучи входят в объектив, и оптической осью, тем сильнее «редеют» пучки таких лучей. Так, половина из всех световых лучей, распространяющихся под максимально допустимым углом к оптической оси, едва ли достигает детекторов. В итоге, чем дальше снимаемый объект находится от оптической оси, тем более тусклым является его изображение и тем труднее детекторам «рассмотреть» объект.
Описанная ситуация усугубляется другой. Вблизи края диафрагмы световые лучи двигаются иначе, чем вблизи оптической оси объектива. Такое положение вещей проявляется в виде разнообразных оптических искажений, которые свойственны изображению, формируемому любым существующим объективом, и становится трудностью для автофокуса.
Графики распределений световых лучей по детекторам в паре можно сравнивать, если оба пучка световых лучей качественно одинаковы. Если одна точка обзора располагается ближе к оптической оси объектива, а другая точка обзора – ближе к краю диафрагмы, то состав пучков различается по качеству. Другими словами, изображения фокусируемого объекта, которые формирует каждый пучок в отдельности, отличаются – распределения пучков световых лучей разнятся. Как следствие, графики распределений непохожи друг на друга, а не лишь смещены относительно контрольных меток. В итоге, управляющая программа не может обнаружить сходство между графиками, чтобы вычислить величину смещения. Автофокус едва ли срабатывает.
Тех пар детекторов, которые «наблюдают» части снимаемой сцены, удалённые от оптической оси объектива, касается вторая ситуация. Сепарационные линзы, перенаправляющие световые лучи на такие детекторы, располагаются не симметрично относительно оптической оси объектива:
Рис. 2. Расположение сепарационных линз в датчике автофокуса, встроенном в зеркальный фотоаппарат Canon EOS-40D. Вид со стороны снимаемой сцены; оптическая ось объектива (цифра 1) пронизывает плоскость бумаги. Пары линз, контуры которых я выделил зелёным, синим, оранжевым и красным цветами, не симметричны относительно оптической оси объектива. Пары детекторов, «обслуживаемые» отмеченными линзо-призмовым группами, соответствуют периферийным точкам фокусировки, близким к краю кадра. Эту иллюстрацию я подготовил на основе схемы, созданной Дугласом Керром (Douglas A. Kerr).
В итоге, инженеры стремятся, с одной стороны, увеличить расстояние между точками обзора, чтобы повысить точность автоматической фокусировки, и, с другой стороны, удалить их от края отверстия, чтобы через них проходило достаточное количество световых лучей, и качество обоих пучков, распределяющихся по детекторам в паре, оставалось примерно одинаковым.
Таким образом, для точек фокусировки, соответствующих сильно удалённым от оптической оси объектам (изображения таких объектов располагаются у края кадра), едва ли возможно точное наведение на резкость с помощью фазового автофокуса. Соответственно, инженеры исключают из конструкции заведомо «проблемные» точки фокусировки, следуя принципу выраженному предыдущим абзацем.
Как я отметил выше, в конструкциях фазового автофокуса, встраиваемых в современные зеркальные фотоаппараты, любая точка фокусировки, заявленная производителем для конкретной конструкции системы, будет действовать, даже если светосила объектива равна 5.6. Приведу пример. В зеркальном фотоаппарате Canon EOS-5D Mark III пользователю предлагается максимально 61 зона фокусировки. Это означает, что минимум 61 пара детекторов выполняют свою функцию какой бы современный объектив, разработанный инженерами компании Canon, 5 Вы бы не прикрепили к фотоаппарату.
Из вышесказанного следует, что светосила хоть и влияет на точность автоматической фокусировки, «регулируя» расстояние между точками обзора, по факту, разработчики сводят на «нет» влияние светосилы на точность фокусировки, выбирая оптимальное расположение точек фокусировки в кадре. Может показаться, что какой бы объектив Вы ни прикрепили бы к фотоаппарату, точность автофокуса останется постоянной. Реальное положению вещей иное.
Вспомните, в определении точки фокусировки, которое я привёл в первом «практичном» замечании , содержится фраза «хотя бы одной парой детекторов». Она означает, что точке фокусировки может соответствовать одна или несколько двоек детекторов. Другими словами, пучки световых лучей, отражённых от объекта снимаемой сцены, могут распределяться одновременно по нескольким парам детекторов. Последние отличаются друг от друга в точности измерений, проводимых управляющей программой.
Если светосила объектива выше определённого значения, то управляющая программа автоматически задействует «высокоточные» пары детекторов, по которым она строит более подробные графики распределений световых лучей. В итоге, по точкам фокусировки, которым соответствуют такие пары детекторов, наведение объекта на резкость производится с двойной, а то и с тройной точностью. Не правда ли, 200-300% – это существенный прирост?
Приведу пример. Рассмотрю центральную точку фокусировки в современных фазовых автофокусах. Ей соответствует от двух до восьми пар детекторов, точное количество которых обусловливается конкретной конструкцией системы.
Если светосила объектива равняется 5.6, то задействуется одна или две двойки детекторов. Как я отметил выше, для объектива малой светосилы верно следующее утверждение. Расстояние между областями объектива, через которые проходят пучки световых лучей, фиксируемых рассматриваемыми детекторами, должно быть малым, иначе световые лучи не достигнут ПЗС-линейки. Соответственно, детекторы из одной пары располагаются на печатной плате близко друг к другу.6 Точность автоматический фокусировки равняется минимальному значению, обозначу его Т.
Если светосила объектива равняется 4, то в процесс дополнительно включаются одна или две пары детекторов, удалённых друг от друга на большее расстояние, чем в предыдущем случае. Это возможно, так как при большей светосиле расстояние между точками обзора может быть больше. Раз области объектива, через которые проходят пучки световых лучей, фиксируемых дополнительными детекторами, располагаются дальше друг от друга, точность автоматической фокусировки повышается, условно, в два раза, то есть равняется 2T.
Если светосила объектива – 2.8, то в процесс включаются ещё одна или две пары детекторов, удалённых друг от друга на ещё большее расстояние, чем в предыдущих случаях. В результате, точность автоматической фокусировки повышается и становится равной максимальному значению, условно, 3T.
Обращаю внимание на три особенности:
- На участие дополнительных пар детекторов, равно как и на точность автофокуса «по фазе», едва ли влияет текущее значение диафрагмы;
- Если светосиле объектива больше 2.8, например, равняется 2, то точность автоматической фокусировки остаётся прежней, равной максимальной точности;
- Некоторые передовые конструкции фазового автофокуса функционируют, даже если суммарная светосила оптической системы равна 8. В данной ситуации наиболее высокую точность автоматического наведения на резкость обеспечивает центральная точка фокусировки.
Из положения вещей, которое я рассмотрел выше, следует рецепт. Если Вы наводите на резкость с помощью фазового автофокуса и хотите обеспечить максимальную точность фокусировки для данной конструкции системы, то 1) выберите центральную точку фокусировки и 2) используйте объективы, светосила которых равна или больше 2.8.
Чтобы эффективно применять рецепт, обратите внимание на четыре явления.
Во-первых, светосильные объективы дороже менее светосильных объективов.
Во-вторых, реализация любого из двух пунктов вызовет эффект: точность фокусировки повысится. Вы достигнете максимального эффекта, если удовлетворите обоим пунктам.
Во-третьих, наведение на резкость по центральной точке фокусировки потребует от Вас владения приёмами фокусировки по одной зоне. Этими приёмами я снабжу Вас в одной из следующих статей. Если Вы знакомы с ними и пользуетесь в своей практике, то с помощью статьи сможете узнать или повторить особенности их применения.
В-четвёртых, для некоторых моделей фотоаппаратов, преимущественно из высшего ценового сегмента, свойства центральной точки фокусировки распространяются дополнительно на некоторые соседние зоны фокусировки, если выполняется второй пункт рецепта. Другими словами, Вы можете достигать максимального эффекта, если наводите на резкость не только по центральной точке фокусировки, но и по некоторым периферийным зонам. Приведу уточняющий пример.
Для конструкции, описываемой схемой 5А рисунка 5 из предыдущей статьи, 15 точек фокусировки, сгруппированных в центральной части кадра, являются эквивалентными центральной зоне фокусировки; для конструкции 5Б – пять точек фокусировки центрального столбца эквивалентны друг другу в точности наведения на резкость; для конструкции 5В – 25 зон фокусировки по центру кадра являются эквивалентными друг другу в точности наведения на резкость. На схемах рисунка 5 рассматриваемые точки фокусировки я обозначил оранжевым цветом. Обращаю внимание, у представленных конструкций максимальная точность наведения на резкость может различаться.
Тем не менее, если Вы наводите на резкость лишь по центральной точке фокусировки, чаще всего, Вы получаете возможность пользоваться другими преимуществами помимо максимальной точности:
- Автофокус функционирует, даже когда снимаемая сцена освещается слабо, например, светом полной луны.
Так, центральная зона фокусировки в конструкции, описываемой схемами 5Б рисунка 5 из предыдущей статьи, является наиболее «чувствительной» среди остальных точек фокусировки.
- Высокая скорость фокусировки сохраняется в тот момент, когда существенно изменяется дистанция съёмки.
Приведу пример соответствующей съёмочной ситуации. Вы фотографируете репортаж спортивного мероприятия, фокусируетесь на спортсмене, удалённом от Вас на 50 метров. Неожиданно, в нескольких метрах перед Вами разворачивается интересное событие, и Вы решаете навести на резкость объект, удалённый от Вас на 6 метров.
В большинстве конструкций автофокуса центральную зону фокусировки обеспечивают наиболее длинные детекторы. Чем большее количество сенселей в детекторе, тем быстрее автофокус «сориентируется», когда дистанция съёмки существенно изменится. Также, детекторы, соответствующие центральной зоне фокусировки, располагаются на печатной плате наиболее выгодно с оптической точки зрения: интенсивность и «качество» световых лучей, пучки которых распределяются по детекторам, максимальны вблизи точки пересечения оптической оси объектива и печатной платы датчика автофокуса.
В своей практике я руководствуюсь ещё двумя обстоятельствами, из-за которых в 85-90% сюжетов я навожу объекты на резкость лишь по центральной точке фокусировки. Во-первых, я фотографирую различными камерами. Я стараюсь экономить время на изучении и запоминании технических особенностей автофокуса в каждой модели фотоаппарата. Во-вторых, наведение на резкость по центральной зоне фокусировки наиболее аккуратно. Почему это так, я покажу в третьем «практичном» замечании.
В завершение второго «практичного» замечания обозначу способы, с помощью которых разработчики повышают «точность» детекторов. Для краткости заранее исключу из этого списка приём, указанный в начале статьи: увеличение расстояния между детекторами в паре.
- Уменьшение размера каждого сенселя ПЗС-линейки, выполняющей роль детектора.
Это удобный способ, так как он позволяет уменьшить датчик автофокуса, и как следствие, уменьшить габариты фотоаппарата. Однако с уменьшением сенселя уменьшается его чувствительность, которая «жизненно важна» для автоматической фокусировки «по фазе» в условиях с низкой интенсивностью освещения, и повышается уровень цифрового шума, что отрицательно сказывается на «читаемости» графиков распределений световых лучей;
- Дублирование детекторов.
Например, инженеры компании Canon применяют зигзагообразную установку двух одинаковых ПЗС-линеек. Оба ПЗС располагаются бок-о-бок, но один смещён относительно другого на половину размера сенселя. В итоге два прибора, установленные таким образом, образуют один детектор из пары. На нижней схеме 5Б рисунка 5 из предыдущей статьи все детекторы выглядят утолщёнными из-за дублирования);
- Повышение точности аналогово-цифрового преобразования (АЦП).
Так точность «подсчёта» фотонов, уловленных каждым сенселем детектора, составляет 48 бит. Это в 3 раза больше, чем точность того же процесса в светочувствительных сенсорах, устанавливаемых в среднеформатные фотоаппараты и цифровые съёмные модули для камер среднего и большого форматов, и почти в 3,5 раза больше, чем точность АЦП в светочувствительных сенсорах зеркальных камер малого формата.7
Я рассмотрел, как светосила объектива влияет на точность фазового автофокуса, и исходил из следующей предпосылки. Чем больше светосила, тем шире можно «расставить» области, через которые проходят световые лучи, анализируемые датчиком автофокуса. Также, я показал, как реализуется это утверждение на практике. Оказывается, оно касается и аккуратности автоматической фокусировки.
Замечание #3. Светосила объектива влияет на аккуратность автоматической фокусировки. Чем выше светосила, тем на более высокую аккуратность автофокуса может рассчитывать фотограф.
Покажу причину. Чтобы сделать это, сначала продемонстрирую, как ориентация пары детекторов относительно изображения снимаемой сцены, формируемого объективом на печатной плате датчика автофокуса, влияет на возможности автоматической фокусировки.
Плоское изображение объекта можно «разрезать» на несколько маленьких фрагментов произвольным образом. Пусть в качестве фрагментов выступают прямоугольники с соотношением сторон 3:2. Эти прямоугольники также являются изображениями.
«Разрежу» изображение так, чтобы каждый фрагмент можно было отнести к одной из двух групп. В первую группу войдут прямоугольники, равномерно окрашенные в какой-либо цвет (рисунки 3А-3В). Вторую группу составят двухцветные прямоугольники: в каждом таком фрагменте одну его часть равномерно заливает один цвет, и оставшуюся часть равномерно заливает другой цвет (рисунки 3Г-3Ж). Конкретные цвета мало значимы, важно, чтобы они различались. В фрагментах, относящихся ко второй группе, можно выделить границу между областями, окрашенными в разные цвета – прямую линию. Назову её границей контрастных областей.
Рис. 3. Примеры изображений, равномерно окрашенных произвольными цветами (3А-3В), и изображений, содержащих границу контрастных областей (3Г-3Ж). Для наглядности я выбрал палитру всевозможных серых оттенков: от «чисто» белого цвета до «абсолютно» чёрного цвета.
Рисунки 3Г-3Ж иллюстрируют четыре ориентации границы контрастных областей: горизонтальную, вертикальную, диагональную слева направо (–45˚) и диагональную справа налево (+45˚), соответственно. Ориентаций границы может быть сколько угодно, для простоты я выбрал четыре. Почему именно эти четыре, я покажу в конце замечания.
Пусть рисунок 3Д – изображение части снимаемой сцены. Пусть за такой частью «наблюдает» пара детекторов, ориентированных относительно печатной платы горизонтально. Получается, рисунок 3Д является содержимым зоны фокусировки, соответствующей рассматриваемой паре детекторов. Аналогично, каждый рисунок 3А-3Ж буду рассматривать как изображение, которое охватывает зона фокусировки, соответствующая паре горизонтально ориентированных детекторов.
На рисунке 4 я изобразил графики, характеризующие распределения пучков световых лучей по рассматриваемой паре детекторов:
Рис. 4. Графики распределений пучков световых лучей по детекторам в паре, ориентированным горизонтально относительно печатной платы датчика автофокуса и изображения снимаемой сцены. Рядом с каждой парой графиков я поместил содержимое зоны фокусировки, соответствующей рассматриваемой паре детекторов. За каждым оранжевым кружком, обозначающим маленькую область изображения, «наблюдает» один сенсель каждого детектора. В примере ПЗС-линейка состоит из семи сенселей.
Из рисунка 4Д следует, что автофокус наведёт на резкость снимаемый объект, изображение которого представляет из себя вертикальную границу контрастных областей, если за снимаемым объектом «наблюдает» пара горизонтально ориентированных детекторов. Управляющая программа может распознать смещение между двумя графиками в случае, когда снимаемый объект находится «вне резкости»: оба графика выглядят «рельефными», содержат явные перепады.
Вероятность исхода, описанного для ситуации «Д», будет достаточно высокой для ситуаций «Е» и «Ж».
Теперь обратите внимание на ситуацию «Г». От горизонтально ориентированной пары детекторов мало пользы в наведении на резкость горизонтальной границы контрастных областей. Графики 4Г выглядят «плоскими», «бесформенными». Управляющая программа едва ли обнаружит смещение графиков относительно друг друга.
То же самое происходит в ситуациях «А»-«В». Объекты снимаемой сцены, изображения которых представляют из себя области, равномерно залитые каким-либо цветом, едва ли можно навести на резкость.
Чтобы сократить дальнейшее изложение, которое является аналогичным рассмотренному случаю с горизонтально ориентированными детекторами, я представлю в следующем абзаце только выводы. Они касаются пар детекторов, ориентированных вертикально и диагонально относительно изображения снимаемой сцены.
Вертикально ориентированные детекторы используются для наведения горизонтальных границ контрастных областей, –45˚-диагонально ориентированные ПЗС-линейки эффективно «наблюдают» +45˚-диагональные границы контрастных областей, +45˚-диагонально ориентированные ПЗС-линейки «справляются» с –45˚-диагональными границами.8
Теперь возвращусь к формулировке третьего «практичного» замечания и покажу, как «работает» утверждение «Чем выше светосила, тем на более высокую аккуратность автофокуса может рассчитывать фотограф.»
Как я показал выше, изображение любого объекта окружающего нас мира, содержит контрастные области. Из-за того что объекты, чаще всего, имеют сложную форму, то одна и та же точка фокусировки может содержать границы контрастных областей, ориентированные разнообразно. Даже если граница контрастных областей является кривой линией, её можно представить в виде набора прямых разнонаправленных линий. Поэтому, чем больше пар детекторов соответствует рассматриваемой точке фокусировки и, одновременно, чем сильнее отличается их ориентация друг относительно друга (чем ориентация разнообразнее), тем выше вероятность, что автофокус наведёт снимаемый объект на резкость, «зацепится» за него.
Во втором «практичном» замечании я показал: чем больше светосила объектива, тем больше пар детекторов «вступают в игру». Инженеры так проектируют датчики автофокуса, чтобы каждая пара детекторов, соответствующая одной точке фокусировки, отличалась по ориентации от других пар, «обслуживающих» эту же зону фокусировки. Поэтому чем больше светосила объектива, тем ориентация детекторов, соответствующих одной и той же точке фокусировки, разнообразнее.
Из двух последних абзацев следует: с увеличением светосилы растёт вероятность, что автофокус наведёт снимаемый объект на резкость. Фраза «высокая аккуратность автоматической фокусировки» означает для фотографа, что каким-бы ни было по форме изображение снимаемого объекта, автофокус наведёт объект на резкость в условиях съёмки, являющихся нормальными для данного типа системы.9 Таким образом, вероятность является показателем аккуратности автоматической фокусировки: чем выше вероятность, что автофокус наведёт снимаемый объект на резкость, тем выше аккуратность системы.
Взгляните на нижнюю схему 5Б рисунка 5 из предыдущей статьи. Здесь расположение детекторов является ярким примером, иллюстрирующим богатство ориентаций детекторов. В описываемой конструкции некоторым точкам фокусировки соответствуют пары ПЗС-линеек ориентированные в четырёх разных направлениях: вертикально, горизонтально, –45˚-диагонально и +45˚-диагонально. Конструкции, представленные схемами 5А и 5В являются более «типичными»: содержат максимально горизонтально и вертикально ориентированные пары детекторов на одну точку фокусировки.
Зоны фокусировки, которым соответствуют пары детекторов, ориентированных в одном направлении, производители фотоаппаратов называют линейными (на англ. line sensors или line AF points). На схемах, описывающих конкретную конструкцию фазового автофокуса, линейные точки фокусировки принято обозначать символами «–», «|», «/» и «\».
В большинстве современных конструкций фазового автофокуса по линейным точкам фокусировки можно навести на резкость снимаемый объект, изображение которого содержит либо вертикальные, либо горизонтальные границы контрастных областей. Производители называют такие границы просто линиями, а также часто говорят о линейной точке фокусировки как о горизонтальной (на англ. horizontal) или вертикальной (на англ. vertical) зоне фокусировки, соответственно. Иногда с названиями возникает путаница – уточняйте значение из контекста. Например, фраза «вертикальная точка фокусировки» в спецификации фотоаппарата может означать как то, что в данной зоне фокусировки эффективно «распознаются» вертикальные линии, так и то, что соответствующая пара детекторов ориентирована вертикально (соответственно, по рассматриваемой точке фокусировки система наведёт на резкость горизонтальную линию).
Точки фокусировки, которым соответствуют пары детекторов, направленных по диагонали слева направо (–45˚) или справа налево (+45˚) называются диагональными (на англ. diagonal) и относятся к линейным зонам фокусировки. Диагональные точки фокусировки я встречал лишь в конструкциях автофокуса, разработанных инженерами компании Canon.
Точки фокусировки, которым соответствуют пары детекторов, ориентированных как горизонтально, так и вертикально, называются крестовыми (на англ. cross-type sensors или cross-shaped sensors, или cross-type AF points, или cross-shaped AF points).
В общем случае крестовыми зонами фокусировки называются области изображения, формируемого объективом, которым соответствуют две пары детекторов, ориентированных в противоположных направлениях. Так, точки фокусировки, которые «обслуживаются» детекторами, ориентированными –45˚-диагонально и +45˚-диагонально, также, называются крестовыми. На схемах, описывающих конкретную конструкцию фазового автофокуса, крестовые точки фокусировки принято обозначать символами «+» и «Х».
Наконец, зоны фокусировки, которым соответствуют пары детекторов, ориентированных вертикально, горизонтально, –45˚-диагонально и +45˚-диагонально, называются двойными крестовыми (на англ. dual-cross type sensors или dual-cross shaped sensors, или dual-cross type AF points, или dual-cross shaped AF points).
Из представленной выше классификации точек фокусировки и формулировки третьего «практичного» замечания следуют наблюдения, которые я предлагаю Вам взять на заметку:
- Вы можете добиться наибольшей аккуратности автоматической фокусировки, свойственной конкретной конструкции автофокуса, если наводите снимаемый объект на резкость по двойной крестовой или крестовой точке фокусировки;
- В большинстве современных конструкций фазового автофокуса центральная точка фокусировки является крестовой;
- Если в нормальных условиях съёмки навести объект на резкость по линейной точке фокусировки не получается, то либо поверните фотоаппарат вокруг оптической оси объектива на 45 или 90 градусов, наведите снимаемый объект на резкость, поверните камеру обратно и сделайте снимок, либо выберите крестовую точку фокусировки и наведите снимаемый объект на резкость по ней.
В завершение третьего «практичного» замечания, настоящей статьи и, в целом, рассмотрения фазового автофокуса обращу Ваше внимание на следующее явление.
Повышение аккуратности автоматической фокусировки за счёт применения разно ориентированных пар детекторов – это редкий пример ситуации, в которой преимущества едва ли влекут за собой возникновение явных технических ограничений. Тем не менее, стоимость фазовых автофокусов, на датчиках которых присутствуют крестовые пары детекторов, выше стоимости более простых систем. Чем больше пар детекторов и чем сложнее их взаимосвязь друг с другом, тем сложнее алгоритмы обработки сигналов, поступающих с ПЗС-линеек, и тем выше требования к производительности процессора, выполняющего программу автофокуса.
В следующей статье я опишу контрастный и гибридный автофокусы. В последующих статьях рассмотрю особенности автоматической фокусировки на практике.
Примечание:
1 Светосила – одна из характеристик объективов. При необходимости, узнайте о ней подробнее из второй части «основ». Обратно к тексту.
2 Максимальный диаметр отверстия, образуемого лепестками диафрагмы. Обратно к тексту.
3 Данное утверждение следует из самой идеи триангуляции – метода, с помощью которого рассчитывают расстояние от точки наблюдения до удалённого объекта. Обратно к тексту.
4 Этот эффект называется виньетированием. Обратно к тексту.
5 Минимальная светосила современных объективов, выпускаемых под маркой Canon, равна 5.6, минимальная – 1.2.
Обращаю внимание, если объектив дополняется телеконвертором, то суммарная светосила фотосистемы может превышать 5.6 и даже равняться 8. В таком случае для конструкции фазового автофокуса, рассматриваемой в примере, лишь часть из заявленных точек фокусировки остаётся работоспособной, и точность фокусировки снижается. Для многих других конструкций автоматическая фокусировка становится недоступной полностью, если светосила объектива превышает 5.6.
Телеконвертор – это оптический прибор, увеличивающий фокусное расстояние объектива. Внешне напоминает объектив; устанавливается как промежуточное звено между объективом и камерой. Позволяет фотографировать удалённые объекты, например, диких животных, крупным планом с имеющимся телеобъективом. Применение конвертера экономит ресурсы фотографа, но уменьшает суммарную светосилу оптической системы. Обратно к тексту.
6 Расстояние между детекторами в паре и расстояние между точками обзора, соответствующим данным детекторам, находятся в прямой и взаимной зависимости друг от друга. Обратно к тексту.
7 Качество изображения, а именно точность передачи цветов, которое обеспечивают светочувствительные сенсоры, встраиваемые в цифровые фотоаппараты среднего формата или соответствующие съёмные модули («цифровые задники»), остаётся наиболее высоким на сегодняшний день, в том числе благодаря высокоточному аналогово-цифровому преобразованию (АЦП).
Подробнее об АЦП, его влиянии на качество изображения узнайте из статьи «Основы фотографии # 4.3», если Вы не сделали этого ранее. Обратно к тексту.
8 Ориентация детекторов отсчитывается относительно печатной платы датчика автофокуса или изображения снимаемой сцены, формируемого объективом на такой плате. Ориентация границ контрастных областей отсчитывается относительно либо изображения, наблюдаемого в видоискателе зеркального фотоаппарата с пентапризмой, либо снимаемой сцены, рассматриваемой непосредственно глазами. Обратно к тексту.
9 Назову съёмочные условия нормальными для фазового автофокуса, если снимаемый объект достаточно освещён, в изображении объекта отсутствуют повторяющиеся элементы, между снимаемым объектом и объективом отсутствует полупрозрачный объект или ячеистая поверхность (прутья клетки, сеточная ограда, фатин и так далее). Далее буду предполагать, если не оговорю иного, что условия съёмки являются нормальными, «рабочими», для фазового автофокуса. Обратно к тексту.
25/12/2015
Просмотров : 17706
Источник: photo-monster.ru
Автор: Марк Лаптенок
Еще уроки из рубрики "Все основы"
Покупка аккумуляторов: что нужно знать?
Доводилось ли вам использовать свою камеру с объективами от стороннего производителя? Предполагаю, что большинство ответит да. Причина этого в том, что на рынке есть много...
Читать дальше →
09/03/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
11 270
1
Правило эквивалентной экспозиции
Фотоаппарат – восхитительный инструмент. Просто поразительно как одним щелчком затвора можно остановить текущий миг и сохранить его на будущее. Принцип работы фотоаппарата...
Читать дальше →
29/02/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
22 436
2
Оцифровка фотографий и негативов
У каждой семьи есть своя история, а у каждой истории есть свои фотографии: старые цветные распечатки, винтажные черно-белые фотокарточки, негативы и пленки.
Читать дальше →
17/02/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
38 120
4
Как развить профессиональный взгляд
Фотография – мощный инструмент визуальной коммуникации. Объектив в какой-то мере можно считать вашим третьим глазом, который позволяет поделиться с миром тем, что видите вы...
Читать дальше →
10/02/2020.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
15 700
0
Как избежать клише в фотографии
Мир современной пейзажной фотографии весьма сложный. Кажется, будто достаточно иметь камеру, несколько объективов, штатив, фильтры, карту и отличную идею в голове, но в реальности все...
Читать дальше →
05/09/2019.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
14 334
1
Как подзаработать фотографу (не профи)
Существует миф, будто фотографы разделяются на две категории – те, для кого это просто хобби и профессионалы, которые зарабатывают деньги. На самом деле многие находятся в...
Читать дальше →
12/08/2019.
Основы — Все основы.
Перевод: Алексей Шаповал
18 469
2
Дорогой Марк.
Возникли два вопроса.
1. Очень часто слышится - точка работает для диафрагмы 2,8 ( 5,6 ). Как следует понимать - если диафрагма 1,4 - то точка не работает, или же наоборот, не работает на диафрагмах менее 2,8?
2. Влияет ли область ГРИП на точность фокусировки? Чем шире открыта диафрагма, тем уже будет пик на датчике АФ? Где я ошибаюсь?
Владимир, здравствуйте! Очень рад, что вопросы возникли. Отвечаю.
1. Ваш второй вариант ближе к верному. Точка фокусировки не работает (или работает не как крестовая, а как линейная - горизонтальная или вертикальная), если светосила объектива маленькая, то есть, например, 2.8, 3.2, 3.5 и так далее. А, продолжаю пример, на 2.8, 2.5, 2, 1.8, ... работает. Важный момент: здесь играет роль не текущее значение диафрагмы, а светосила объектива - минимальное значение диафрагмы. А вот почему, это вопрос к Вам: в статьях есть для ответа на этот вопрос необходимая информация. Почему так?
2. Шикарный вопрос. Благодарю. ГРИП не влияет на точность фокусировки. Если бы это было так, то текущее значение диафрагмы и/или фокусное расстояние объектива, и/или дистанция съёмки тоже влияли бы на точность фокусировки. Например, с 85-ти мм объективом фокусировка точнее, чем с 50-ти мм и так далее. Это не так.
ГРИП ни имеет отношения к тому, что происходит "внутри" фотоаппарата. Она влияет лишь на то, как изображаются объёмные тела на плоском светочувствительном слое. А вот то, что влияет на ГРИП: значение диафрагмы, фокусное расстояние объектива и расстояние до снимаемого объекта - связано с точностью фазового автофокуса. Точность автофокуса отсчитывается относительно глубины резкости (ГРИП и ГР - это разные, но взаимосвязанные явления). Например, компания Canon заявляет, что крестовые точки фокусировки в её конструкциях автофокуса при соответствующей светосиле объектива позволяют достигать точности фокусировки не превышающей 1/3 глубины резкости. Остальные точки или крестовые точки в съёмке с несветосильным объективом - точности, не превышающей величину глубины резкости.
Я бы хотел, чтобы мои ответы породили у Вас больше вопросов, чем ответов. Потому что вопросы развивают, а не ответы. Если вопросов у Вас стало больше - это здорово! Задавайте.
Например, компания Canon заявляет, что крестовые точки фокусировки в её конструкциях автофокуса при соответствующей светосиле объектива позволяют достигать точности фокусировки не превышающей 1/3 глубины резкости.
Марк, я подозревал, я знал - есть подвох. Всё таки они оказались быть связаны - точность фокусировки и ГР. Спасибо вам большое.
Если у нас та самая магическая ГР в сантиметры, то промах в 1\3 может иметь решающее значение. Откуда и берутся утверждения - объектив мажет. Мажет не обзектив, а система обхектив-камера, а точнее - объектив-система фокусировки.
Владимир, здОрово, Вы почувствовали! Пожалуйста.
Смотрите, магическая ГР реально зависит от круга нерезкости, текущего значения диафрагмы, дистанции съёмки и фокусного расстояния (те же параметры, что и у ГРИП); и, при этом, линейно, а от круга нерезкости, который исчисляется микрометрами - ещё и прямо (А умножить на Б). Поэтому ГР вряд ли в реальных фотосистемах будет приближаться хотя бы к 1-ому сантиметру. Максимум, десятки микрометров, и то в частных случаях.
В это же время ГРИП значительно сильнее (из-за квадратичной зависимости: "А, возведённое в квадрат, умножить на Б) реагирует на дистанцию съёмки и фокусное расстояние.
Отмечу, ГР измеряется относительно плоскости светочувствительного слоя, а ГРИП - по другую сторону объектива - относительно фокальной плоскости (плоскости наводки), расположенной в снимаемой сцене.
Таким образом, Canon указывает предельную точность фокусировки: когда все компоненты согласованы друг с другом. И эта точность, на мой взгляд, высокая. Ошибки фокусировки, скорее, появляются в результате "несогласованных действий" объектива и управляющей программы автофокуса, так как калибруются они на заводах отдельно друг от друга.
В яблочко. Вы правы на счёт причины "промахов": "объектив - система фокусировки".
Спасибо Марк.
В общем и целом я не занимаюсь делением волосины на 4 части - поиском ошибок в АФ. Какие то выводы о поведении моих обхективов и камеры я сделал на основании практики и неких экспериментов.
Тем не менее, теоретические основы о принципах работы и возможных слабых местах никогда не помешают.
Владимир, я рад. Пожалуйста.
Владимир, дополню предыдущий ответ на второй вопрос.
Ширина пика на графике, отражающим распределение световых лучей на датчике АФ, зависит от содержания оптического изображения, формируемого объективом и проецируемого на датчик. Вообще, форма этого графика зависит полностью от содержания изображения.
Такие "статейки" надо писать конкретно тем, кто ими и живёт, а копии - разработчикам камер и объективов. Для макулатуры.
Ссылка к табличным значениям
http://photokaravan.com/Blogs/Mymr/247
В начале этой статье наверное следовало изменить термин "диаметр диафрагмы" на термин "диафрагменное число".
Сам по себе размер-численное значение диаметра диафрагмы не определяет светосильность объектива.
Т.е объектив с большим диаметром максимально открытой диафрагмы не обязательно будет светосильней такового с меньшим диаметром диафрагмы.
Тут важно именно отношение размера диафрагмы к его к апертуре(диаметру)объектива.
Потому и принято обозначать значения диаметра диафрагмы в виде отношения к апертуре(диаметру)объектива 1:2-1:8-1:11.... итд
Причем стоит разделять понятия "геометрическое диафрагменное число",которое указывают обычно"f stop"- просто отношение двух диаметров и "t stop" -сколькао света.
Частенько эти значения заметно расходятся и вызываю путаницу.
Здравствуйте!
Термин "диаметр диафрагмы" на месте. По определению, чем больше диаметр отверстия, тем больше светосила объектива: как геометрическая, так и физическая. (см. стр. 75 в Волосов Д.С. Фотографическая оптика: (Теория, основы проектирования, оптич. характеристики). Учеб-пособие для киновузов. —2-е изд. —М.: Искусство, 1978. — 543 с.).
Помню, было обещано рассказать, что же лучше предпочесть при фокусировке на самых открытых диафрагмах, - сразу по крайним точкам, либо по центральной с перекадрированием. Но опять идут лишь многотомные монографии для академиков. Очень жаль.
Здравствуйте. Эту тему я затрагиваю, как обещал, в "Основы фотографии # 5.24" в разделе "Второй приём. Наведение на резкость по объекту-ориентиру". Я уже передал статью редактору - через какое-то время её опубликуют. В ней я не отвечаю "в лоб" на Ваш вопрос "что лучше", а привожу подробные рекомендации с примерами о том, когда удобнее использовать "перестроение кадра", когда крайние точки фокусировки. Если Вы хотите понять принцип, то читайте статью и задавайте по ней вопросы здесь, я постараюсь ответить. Если Вам нужен "быстрый рецепт" - привожу его ниже, отвечаю на Ваш вопрос.
Что лучше - зависит от съёмочной ситуации и Ваших предпочтений. Везде, где возможно, я предпочитаю наводить на резкость по центральной точке фокусировки и, затем, перестраивать кадр: мне так удобно. При этом, я учитываю, что при перестроении кадра погрешность будет в любом случае. Моё отношение к ней следующее:
1) Если значение диафрагмы маленькое, то погрешность будет тем меньше, чем больше дистанция съёмки по отношению к расстоянию между вспомогательным объектом, который я навожу на резкость по центральной точке фокусировки, и снимаемым объектом. Если дистанция съёмки хотя бы в 10 раз больше такого расстояния, то я приемлю такую погрешность. В противном случае, скорее, наведу на резкость по периферийным точкам фокусировки.
2) Если мою фотографию будут просматривать в маленьком масштабе, то я допускаю бОльшую погрешность. Если я не знаю, каким будет масштаб просмотра, или если он может быть разным, то я стараюсь избежать погрешности - скорее, наведу на резкость по периферийным точкам фокусировки.
3) Если я снимаю репортаж, то я допускаю бОльшую погрешность. И наоборот, если я снимаю лицевой портрет в beauty-стиле или ювелирные украшения, то стараюсь избежать погрешности.
В каждой съёмочной ситуации я учитываю три пункта одновременно.
Я предлагаю Вам обратиться на форум, если Вы хотите собрать больше мнений.
Благодарю
Пожалуйста.