Jak funguje automatické zaostření?

Automatické zaostření je funkce moderních fotoaparátů, které lze snadno považovat za samozřejmost. Ale už jste se někdy přestali ptát, jak to funguje? Zaostření na manuální čočku může být namáhavý a frustrující proces, zejména pro amatéry - tak jak to váš smartphone dělá tak snadno?

Ukazuje se, že ve skutečnosti existuje několik technologií, které se používají k dosažení efektu automatického zaostření. Začněme vysvětlením, na co se zaměřujeme, a poté, jak může počítač v telefonu manipulovat s cílem získat ostrý obraz.

Jak Focus funguje

Objektiv v kameře vašeho smartphonu 6 důvodů, proč je váš smartphone nejlepší fotoaparát, který vlastníte 6 důvodů, proč je váš smartphone nejlepší fotoaparát, který vlastníte, nemusí to být digitální zrcadlovka, ale váš smartphone děruje mnohem více, než je jeho hmotnost, pokud jde o fotografování. Až příště půjdete ven, nechte svůj starý bod a střílejte doma. slouží stejnému účelu jako čočka ve vašem oku: vzít světlo, které na něj dopadá, a promítnout jej na senzor, aby bylo možné zaznamenat snímek.

Přesné zakřivení čočky určuje, jak daleko musí být senzor k vytvoření jasného obrazu. Pokud jste někdy použili lupu na spalování dřeva za slunečného dne, víte, že je třeba ji držet ve správné vzdálenosti, aby světlo zaostřilo.

Totéž se děje s fotoaparáty: pokud je vzdálenost špatná, je obraz rozostřený, a proto rozmazaný. Tato vzdálenost se nazývá čočka “hloubka ostrosti”.

Aby se věci komplikovaly, úhel, pod kterým světlo dopadá na čočku, mění hloubku ostření. Plochější čočka zaostří paralelní paprsky světla ze vzdáleného zdroje, ale rozmazá úhlové světlo přicházející z periferních objektů. Více zakřivená čočka by udělala opak.

Níže uvedené video obsahuje podrobné vysvětlení toho, jak čočky fungují, pokud vás to zajímá:

Tento efekt můžete vidět sami, když zvedáte dva palce, jeden blízko tváře a druhý v délce paže. Pokud zavřete jedno oko, zjistíte, že můžete zaostřit mezi palci. Když je vzdálený jasný, blízký se rozmazává a naopak.

V případě vašeho oka, změna zaostření se provádí pomocí malých svalů pro fyzickou změnu tvaru čočky. Přepracování těchto svalů je unavuje, a proto se příliš dlouho díváte na oční okolí.

V kamerách, které používají pevné plastové nebo skleněné čočky, je celá čočka namontována na motor, který může změnit svou vzdálenost od senzoru pro dosažení požadovaného zaostření. Objekty, které jsou ve správné ohniskové vzdálenosti, budou ostré, zatímco objekty, které jsou příliš blízko nebo příliš daleko, budou rozmazané.

Otázkou je, jak fotoaparát pozná správnou vzdálenost pro objektiv?

Metody aktivního automatického zaostřování

Nejjednodušší metodou automatického ostření je použití a mechanický systém, který najde vzdálenost k předmětu obrazu a poté jej použije k diktování zaostření.

Nejčasnější patent, podaný Polaroidem v roce 1986, používal sonar. Pulzoval cíl ultrazvukem a pomocí echo určoval vzdálenost. Funguje to, ale při fotografování přes čiré, ale pevné povrchové sklo může klesnout. Pokud se pokusíte vyfotit snímek z okna, funkce automatického zaostření detekuje ozvěnu ze skla a zaostří na ni, přičemž obraz zůstane rozmazaný.

Moderní systémy používají světlo, konkrétně infračervené světlo. Vytvářejí puls infračerveného světla a buď měří množství, které se odráží zpět, nebo čas potřebný k návratu světla, a pak pomocí této informace stanoví vzdálenost. Pokud se podíváte na fotoaparát vašeho telefonu a vedle něj uvidíte dvě malé diody, je pravděpodobné, že váš telefon vypočítá zaostření.

Tento přístup je jednoduchý a má sklon fungovat přiměřeně dobře, má však své nevýhody. Některé povrchy absorbují infračervené světlo, což může vést k nepřesnému odečtu vzdáleností. Kromě toho může jakýkoli zdroj infračerveného záření (například otevřený plamen nebo jasné zářící světlo) přemoci zpětné světlo a způsobit automatické zaostření nefunkční. Pokuste se vyhnout těmto scénářům, pokud chcete získat dobré fotografie pomocí aktivního fotoaparátu s automatickým zaostřováním.

Jaká je tedy alternativa?

Metody pasivního automatického ostření

Implementace pasivního autofokusu může být mnohem nákladnější, takže máte tendenci vidět jej primárně na zrcadlovkách (digitálních i analogových). Pasivní autofokus funguje tak, že provádí matematickou analýzu samotných prvotních obrazových dat, aby určil, zda je či není zaostřeno.

Nejběžnější formou pasivního automatického ostření je “detekce kontrastu”, který vzorkuje jeden nebo více proužků pixelů od středu obrazu a měří kontrast pixel-pixel, úpravou objektivu se pokuste najít konfiguraci, která maximalizuje tento kontrast.

Funguje to proto, že rozmazané obrazové oblasti mají inherentně menší kontrast a protože tato metoda není zaměňována zdroji IR světla nebo povrchy materiálu, je robustnější než aktivní autofokus. V jednom smyslu je to nejpřesnější způsob, jak posoudit zaostření, protože přímo měří ostrost obrazu.

Ve skutečnosti je tak efektivní, že dokáže zaostřit i přes objektiv, který mění ohniskové vlastnosti kamery - scénář, ve kterém selže každý další přístup. Nevýhodou je, že detekce kontrastu může chvíli trvat, než najde dobré zaměření (protože musí vyzkoušet mnoho možností), a může mít potíže ve scénách, které postrádají vysoký kontrast (jako například při fotografování při slabém osvětlení. Osvětlovací průvodce fotografováním za nízké hladiny osvětlení Pokud se fotografie týká zachycení světla, jak fotografujete, když je nedostatek světla?).

Nazývá se jiný přístup k pasivnímu autofokusu “detekce fáze”, který používá dva mikročočky k zachycení vzorků přicházejícího světla a promítnutí na dva senzory. Analýzou rozdílu mezi těmito obrázky může kamera velmi přesně určit, jak paralelní jsou paprsky světla vstupující do kamery, a pomocí těchto informací dosáhnout správného zaostření.

Jedná se o velmi rychlý způsob, jak určit optické zaostření, ale je to drahé kvůli potřebě dalších objektivů, zrcadel a senzorů, takže to uvidíte více v high-end DSLR kamerách, než v základní úrovni. Nejlepší DSLR s entry-level Pro nové fotografy Nejlepší DSLR na základní úrovni Pro nové fotografy Pokud chcete své fotografické dovednosti posunout na vyšší úroveň nebo znáte někoho jiného, ​​kdo to dělá, pak není lepší způsob, jak vstoupit do světa fotoaparátů DSLR. . Nejen to, ale může to být méně přesné než detekce kontrastu, zejména u komplikovaných předmětů, které mají komponenty v několika hloubkách.

V poslední době jsme začali vidět “hybridní” pasivní systémy automatického ostření se vynoří, které použijte fázovou detekci pro přechod na dobré zaostření, pak použijte detekci kontrastu pro vytvoření malých vylepšení pro nejlepší možné zaostření. Tyto kamery v mnoha ohledech nabízejí to nejlepší z obou světů (rychlost a přesnost), ale v současné době jsou velmi drahý. Doufejme, že v příštích několika letech se náklady sníží.

Automatické zaostření a vy

Toto jsou čtyři hlavní přístupy k automatickému zaostřování, které se dnes běžně používají. V budoucnu to uvidíme “kamery světelného pole Lytro kamera světelného pole: Snap Happy or Photo Gimmick? Kamera Lytro Light Field: Snap Happy Nebo Photo Gimmick? Kamera Lytro, označená zaměstnancem jako „první zásadní změna fotografie od doby, kdy byla fotografie vynalezena“, je jistě revolučním zařízením. Fotoaparát otřese věci nahrazením většiny těžkých… ” stát se více populární, který zachycuje obrázky při každém možném zaměření a vybere ten nejlepší. Do té doby musíme obejít omezení dostupné technologie.

Jak tedy dosáhnout dobrých obrázků 5 způsobů, jak se vyhnout rozmazání pomocí smartphonu Fotoaparát, 5 způsobů, jak se vyhnout rozmazání pomocí smartphonu s technologií. Bohužel hodně času naše chytré telefony vytvářejí příliš rozmazané ... z fotoaparátu s automatickým zaostřováním?

• Nejdůležitější je držte fotoaparát v klidu a ujistěte se, že fokus zcela konvergoval. To se zdvojnásobí, pokud používáte systém automatického zaostřování na základě kontrastu nebo rozsahu, který k nalezení správného zaostření může potřebovat několik sekund.
• Musíte se také ujistit váš objekt je ve správném bodě automatického zaostření, obvykle střed hledáčku, ale ne vždy. To je něco, na čem téměř všechny systémy automatického zaostřování závisí.
• Nakonec musíte být si vědom technologie, kterou používáte a ujistěte se, že je vaše scéna pro ni dobrá. Nepokoušejte se přímo zaostřit na jasný zdroj světla pomocí aktivního systému. Používáte-li systém založený na kontrastu, vyhněte se fotografování v jedné barvě (jako například prázdná zeď) a fotografování v noci.

Kromě toho si toho nemusíte myslet. Svým způsobem je to tak trochu věcí.

Jste fotograf? Máte nějaké tipy, které byste mohli sdílet při práci s automatickým zaostřováním? Jaký je váš oblíbený fotoaparát? Dejte mi vědět v komentářích!

Obrazové kredity: “Samsung Galaxy S5“, “SLR“, “DSLR“, Wikimedia