Точки автофокусировки в беззеркальных камерах

Как и во многих других случаях, маркетологи пытались убедить нас, что больше, дороже или дороже всегда «лучше». В большинстве случаев в фотографии качество превосходит количество.

Независимо от того, сколько точек фокусировки имеет камера, система камеры в любой конкретный момент в основном использует одну из них для фактической фокусировки объектива. Это может быть одна точка, выбранная вами вручную, или одна из множества точек автофокусировки, которые активны в зависимости от выбранных настроек. Если у вас выбрано несколько точек фокусировки и в видоискателе загорается более одной, это означает только то, что камера сообщает вам, что объекты за всеми этими точками фокусировки находятся примерно на одном расстоянии.

Что более важно, чем количество точек фокусировки у камеры, так это то, насколько чувствительны точки фокусировки и насколько точно камера/объектив может перемещать элементы в объективе в соответствии с инструкциями камеры, и насколько последовательно она может это делать . это от кадра к кадру. В некоторых случаях очень важно, насколько быстро система может это сделать.

(Далее следует довольно подробное техническое описание различий между специализированными системами автофокусировки на основе датчика PDAF, используемыми в цифровых зеркальных фотокамерах, и системами автофокусировки на основе датчика изображения CDAF или гибридными системами автофокусировки, используемыми в беззеркальных камерах. Если вы не хотите читать все это, пожалуйста, пропустите к следующему разделителю непосредственно перед концом ответа)

То, как зеркальные фотокамеры фокусируются с помощью специальной матрицы автофокусировки с определением фазы (PDAF), и то, как беззеркальные камеры фокусируются с использованием фактического датчика изображения, принципиально различаются.

Системы PDAF измеряют разницу в свете от определенной точки, проходящей через левый и правый края объектива камеры. Он сравнивает разницу, вычисляет величину и направление, в котором объектив не в фокусе, и отправляет линзе инструкции для перемещения на соответствующую величину. Затем камера делает снимок.

Беззеркальные камеры не используют специальный датчик PDAF. Вместо этого они используют сам датчик изображения. Это имеет как преимущества, так и недостатки по сравнению с системами PDAF, используемыми в зеркальных фотокамерах.

• Традиционные системы автофокусировки с определением контраста (CDAF) являются настолько точными, насколько это теоретически возможно при правильном использовании. Это связано с тем, что расстояние до датчика изображения, используемого для расчета автофокусировки, такое же, как и расстояние до датчика изображения, используемого для съемки фотографии — в конце концов, это один и тот же датчик! Системы PDAF, с другой стороны, должны быть откалиброваны таким образом, чтобы расстояние от объектива до датчика PDAF было таким же, как расстояние до датчика изображения, когда зеркало отодвигается в сторону и открывается затвор в фокальной плоскости.
• Традиционная система CDAF не использует обнаружение фазы для измерения степени фокусировки, которую используют системы PDAF. Вместо этого они измеряют контраст выбранной точки на датчике изображения и перемещают фокусирующие элементы объектива до тех пор, пока контраст не будет максимальным. Это, как правило, намного медленнее, чем системы PDAF.
• Поскольку система CDAF использует основной датчик изображения, для этого требуется, чтобы датчик был запитан на протяжении всего процесса композиции и фокусировки. При подаче питания на датчик выделяется тепло. Чем дольше он находится под напряжением, тем теплее он может стать. К сожалению, тепло также увеличивает видимый шум, создаваемый при захвате изображения. Самые последние беззеркальные камеры намного лучше контролируют тепло и возникающий шум, чем в прошлом, но это по-прежнему необходимо учитывать при съемке в условиях высокой температуры в течение длительных периодов времени.

Таким образом, традиционные системы PDAF работают быстрее, а традиционные системы CDAF более точны. Но некоторые современные беззеркальные камеры добавили изюминку. Некоторые зеркальные камеры также делают то же самое при фокусировке в режиме Live View, что фактически превращает зеркальную камеру в беззеркальную камеру. (В режиме Live View цифровая зеркальная камера может и часто имеет столько же точек фокусировки, сколько и беззеркальная камера.)

Но производители камер усовершенствовали традиционную систему CDAF с помощью так называемой гибридной системы фокусировки: микролинзы над определенными пиксельными лунками на датчике направлены под небольшим углом в одну или другую сторону, а не прямо вперед, как обычно. случай. Это снижает их общую эффективность в отношении света, падающего прямо на них. Но в сочетании с другим соседним пикселем, хорошо направленным на другую сторону камеры, это позволяет им функционировать как часть массива фазовой автофокусировки. Для создания такого массива требуется несколько десятков лунок пикселей на точку автофокусировки.

Даже с 425 точками фокусировки (при условии, что все они являются точками гибридного типа PDAF) для создания массива требуется всего около 20 000 пикселей, распределенных по сенсору. Это может показаться большим, но в контексте 20 000 000 пикселей 20-мегапиксельной камеры это всего лишь один из 1000 или 0,1%. Потеря светоулавливающей способности совершенно не заметна для нашего глаза.

Гибридные системы автофокусировки обычно используют матрицу PD, чтобы очень быстро сфокусировать объектив очень близко, а затем используют обнаружение контраста для обнуления и точной настройки фокуса. В результате скорость систем автофокусировки на основе датчика изображения в значительной степени догнала системы автофокусировки на основе PDAF в зеркальных фотокамерах при однократной фокусировке на статичном объекте. Это означает, что скорость автофокусировки объектива стала ограничивающим фактором. С сопоставимыми объективами беззеркальные камеры могут фокусироваться так же быстро, как зеркальные камеры.

В чем системы PDAF в цифровых зеркальных фотокамерах по-прежнему преуспевают, так это в отслеживании движущихся объектов с использованием объективов с большим фокусным расстоянием. Объективы этих типов недоступны с правильным креплением для большинства беззеркальных камер. Использование адаптера для использования таких объективов на беззеркальных камерах имеет тенденцию значительно замедлять автофокусировку (если она вообще работает), поскольку адаптер должен «переводить» сигналы с камеры на «язык», используемый объективом. Такие большие объективы с большим фокусным расстоянием также, как правило, имеют более крупные и тяжелые фокусирующие элементы, для перемещения которых требуется гораздо больше энергии, чем обычно меньшие объективы с более коротким фокусным расстоянием, изготовленные в беззеркальных креплениях. Потребность в дополнительной мощности таких объективов имеет большое значение при их адаптации к беззеркальным камерам, которые, как правило, меньше и легче, включая их батареи, которые, как правило, имеют меньшую емкость.

При непрерывном отслеживании движущихся объектов топовые цифровые зеркальные фотокамеры, такие как Canon 1D X (с 360 000-пиксельным RGB+ИК-датчиком замера с 216 зонами замера, подключенными к системе EOS Intelligent Subject Analysis), не только используют точки фокусировки массива датчиков PDAF. но они также включают информацию от своих мультихроматических датчиков измерения, чтобы различать цвета по мере их перемещения по сцене.

Вот как работают системы PDAF в отношении чувствительности и точности/непротиворечивости:

• Чувствительность. Один из способов сделать элементы автофокусировки более чувствительными — увеличить их. Чем шире расстояние между двумя микролинзами, разделяющими свет, попадающий в массив фокусировки, тем более чувствительной может быть система автофокусировки. Чем длиннее каждая строка в массиве фокуса, тем точнее она может быть. Несмотря на то, что в матрице фокусировки камер с 61 точкой фокусировки, таких как Canon EOS 1D X, довольно много перекрытий, а в некоторых случаях и общих линий, все эти линии начинают немного переполняться на датчике матрицы фокусировки. Чувствительность также зависит от максимальной апертуры используемого объектива. Такие камеры смогут лучше фокусироваться при слабом освещении с объективом f/2,8 или более широким, чем с объективом f/4 или f/5,6.

• Точность/согласованность: ранние системы автофокусировки (AF) были системами «открытого цикла». Камера измеряла, в каком направлении и насколько объектив был не в фокусе, отправляла команду сдвинуть объектив на определенную величину, и все. Акцент был сделан на скорости, а не на предельной точности. В самых последних объективах есть датчики, которые сообщают самым последним камерам точно, когда объектив достигает намеченной точки фокусировки. Роджер Цикала, генеральный директор LensRentals.com и технический гуру, объясняет, как он обнаружил это в записи в блоге .. Чтобы эта система «замкнутого цикла» была активной, и камера, и объектив должны быть одной из новых моделей, которые ее поддерживают. Если один из них не работает, то производительность фокусировки будет зависеть от конструктивных ограничений более старой части оборудования. Как говорится в старой поговорке, цепь настолько прочна, насколько прочно самое слабое звено.

Количество точек фокусировки, которые вы указали в своем вопросе, относится к точкам фокусировки типа PDAF на выделенных массивах фокусировки зеркальных фотокамер. Количество точек фокусировки, указанное для камеры, такой как Sony A6300, представляет собой количество гибридных точек фокусировки на датчике изображения. Цифровые зеркальные фотокамеры могут иметь и имеют такое же количество точек гибридной автофокусировки на датчике изображения. Canon называет свою систему системой автофокусировки со встроенным датчиком изображения Hybrid CMOS AF III.