О работе автофокуса в камерах Canon 

Очень ценная информация о работе автофокуса в камерах Canon






Часть первая.

RDKirk wrote:

"Базируясь в основном на материале из книги Canon-а "Lens Work
III", на описании их заявки на патент США, и на примечаниях Чака
Вестфолла (Сhuck Westfall), можно кратко заключить следующее:

Датчики (сенсоры) системы автофокуса (AF) расположены на дне
отсека зеркала. Они получают изображение через полу-посеребренное
зеркало, которое после этого отражается вниз вторичным зеркалом
прикрепленным на петлях к задней части главного зеркала. Это
формирует виртуальную фокусирующую плоскость, которая, как
предполагается, расположена в том же месте что плоскость сенсора
(место возможной раскалибровки).

Каждый датчик AF состоит из пары коротких линий пикселов формируя
блок. Одиночные блоки формируют внешние сенсоры. Два пересеченных
блока (один вертикальный, другой горизонтальный) формируют
центральный сенсор. С объективами с f2.8 или светлее, камера
активирует второй вертикальный блок в центре.

Блоки чувствительны к линейным деталям, которые расположены
перпендикулярно к ориентации блока. Поэтому, горизонтальные блоки
(обозначенные горизонтальными прямоугольными метками на экране
видоискателя) чувствительны к вертикальным линейным деталям;
вертикальные блоки (обозначенные вертикальными прямоугольными
метками на на экране видоискателя) чувствительны к горизонтальным
линейным деталям.


Они не различают линейные детали, которые расположены параллельно
к направлению блока. Центральный блок, состоящий из комбинации
пересекающихся вертикального и горизонтального блоков,
чувствителен как к вертикальным линейным деталям так и к
горизонтальным. Когда второй вертикальный блок активирован, его
входной сигнал в комбинирование с горизонтальным блоком
увеличивает точность фокусировки в три раза.

Блоки пикселов фактически в три раза длиннее, чем обозначено
метками на экране видоискателя. Это учитывает тот факт, что экран
видоискателя имеет значительную долю неопределенности ("каши") в
своем расположении в горизонтальной плоскости (то что вы видите
как лево/право/верзх/низ в видоискателе). Поэтому, сенсоры
фактически видят детали, которые расположены несколько вне меток
видоискателя, и могут фокусироваться на них вместо деталей внутри
метки сенсора, если те внешние детали более перпендикулярны к
блоку чем детали внутри меток.

Когда вы устанавливаете объектив (включена ли камера или
выключена), камера опрашивает объектив о его характеристиках,
включая максимальную апертуру, которая является одним из
фокусирующих параметров.

Когда вы наполовину нажимаете кнопку спуска (или кнопку "*", если
вы использовали специально выставленную функцию для того, чтобы переместить управление AF на нее), то активированный сенсор AF "смотрит" на изображение спроектированное объективом с двух разных направлений (каждая из двух линий пикселов в блоке смотрит в противоположномнаправления относительно другой линии) и определяет разницу фаз света от разных направлений. При первом "обзоре", он вычисляет расстояние и направление, в котором необходимо сдвинуть объектив для того чтобы уничтожить эту разность фаз. После этого но дает команду объективу, для того чтобы сдвинуть его на соответствующее расстояние и в нужном направлении и затем остановиться. Он "не охотится" за самым лучшим фокусом, и не делает повторного обзора после того, как объектив переместился (это так называемая система "без обратной связи" (open-loop)).

Если точка отсчета расположена очень далеко вне фокуса, так что
сенсор не может определить разность фаз, то камера вынуждает
объектив сдвинуться один раз вперед и один раз назад, чтобы
обнаружить детектируемую разность фаз. Если она не может найти
детектируемую разность фаз во время этих перемещений, то она
останавливается.

Хотя камера и не делает "второго обзора", для того чтобы понять,
был ли достигнут необходимый фокус, но сам объектив предпринимает
"второй обзор", чтобы убедиться и проверить, что он сдвинулся в
направлении и на расстояние задаваемые ему камерой (система с
"обратной связью"). Этот второй обзор корректирует все промахи и
пробуксовки смещения в механизме объектива, и может часто быть
замечен как малое движение "коррекции" на конце более длинных
первоначально движений.

Когда камера определяет насколько далеко и в каком направлении
должен сдвинуться объектив, чтобы уничтожить разность фаз, она
делает это с учетом допуска "в пределах глубины резкости (фокуса)"
для объективов темнее чем f2.8 (вплоть до f5.6) или "в пределах
1/3 глубины резкости" объективов с f2.8 и более светлых. Глубина
резкости — это зона в плоскости сенсора, внутри которой
изображение точки будет воспроизведено не резким (размытым)
меньше, чем определенное изготовителем значение "круга
неопределенности" (circle of confusion, CoC). Круг
неопределенности определенный Canon-ом равен 0.035mm для формата
24x36mm и 0.02mm для формата APS-C. Значение CoC основано на
поддержании резкости при печати формата 6x9 дюйма и
рассматривании результата с расстояния 10 дюймов (как указано на
вэб-сайте Euro-Canon). Нет никакой гарантии, что изображения
увеличенное больше чем указанный формат будет оставаться резким.

Глубина резкости увеличивается, когда апертура объектива
уменьшается (так же как глубина поля зрения в плоскости объекта),
но она не изменяется с изменением расстояния до сфокусированного
объекта так же как и с изменением фокусного расстоянием объектива
(согласно Canon-у, в отличии от глубины поля зрения). Вот почему
камера опрашивает объектив о внутренней информации; она вычисляет
допуск глубины резкости в зависимости от максимальной апертуры, а
не в зависимости от установленной рабочей апертуры.

В результате этого допуска (в пределах глубины резкости или в
пределах 1/3 глубины резкости), камера может расположить
фактическую плоскость фокуса где-либо наугад внутри зоны допуска,
и не обязательно на том же самом месте каждый новый раз."




Часть вторая.


Далеко неисчерпывающий перечень информации о фокусировке:

1. Центральный фокусирующий квадрат в видоискателе имеет как
горизонтальный так и вертикальный сенсоры, поэтому он может
фокусироваться одинаково хорошо на вертикальных и горизонтальных
линиях деталей. Внешние фокусирующие прямоугольники представляют
собой сенсоры ориентированные или вертикально или горизонтально
(согласно форме меток), и фокусируются лучшим образом на линиях
деталей, которые перпендикулярны к ним. Вы можете это легко
опробовать: наведите вертикальный фокусирующий прямоугольник на
вертикальную деталь (такую как угол стены или край двери) и
попытайтесь сфокусироваться. Камера не будет фокусироваться на
ней. Однако, расположите горизонтальный прямоугольник против той
же вертикальной линии, и камера попадет немедленно в фокус (вы
можете даже повернуть камеру — произойдет тоже самое). Это ценным
прием. Если вы боретесь с задним фоном, который конкурирует с
передним, нацельтесь где-либо на линейную деталь (скажем, на белку
на ветви дерева). Вы можете активировать один из прямоугольников и
повернуть камеру так, что данный прямоугольник будет либо
параллелен с линейной деталью, которую вы хотите проигнорировать
или перпендикулярен к детали, на которую вы хотите фокусироваться.

2. Фактически блоки сенсоров автофокуса в три раза больше чем
метки в видоискателе. Пользователь может расположить желаемый
объект в метку, но если окажется яркая деталь сразу вне метки (но
в пределах зоны сенсора), то камера сфокусировуется на той яркой
детали. Это источник многих жалоб касающихся бэк- или фронт-фокуса
— в особенности в "тестах с линейками". В тоже время, насколько
камера может это обеспечить, фиксация фокуса происходит хорошо на
чем-либо в пределах зоны сенсора, за счет того, что она иногда
покрывает большую зону чем хотел сам фотограф.

3. Авто-фокус на камере 20D работает только с объективами с
максимальными апертурами f5.6 или больше (это обусловлено
информацией передаваемой камере от объектива). Это означает
максимальная апертура объектива, а не апертура, с которой вы
снимаете в данный момент. С объективами темнее чем f5.6, вы должны
фокусироваться вручную (если, конечно, вам не удастся обмануть
объектив так, чтобы он сообщал неправильно апертуру в камеру).

4. На 20D, центральные метки имеют дополнительные сенсоры для
того, чтобы увеличить точность в три раза выше чем у 10D, но это
играет роль только с объективами которые имеют максимальные
апертуры f2.8 или больше (не апертура установленная для съемки, а
максимальная апертура). На зум-объективах с изменяемой апертурой,
если она падает ниже чем f2.8 при зумировании, этот факт
передается камере, которая отключает дополнительные фокусирующие
сенсоры. Внешние датчики фокуса 20D имеют обычную точностью.

5. Сенсоры AF камеры нуждаются в том, чтобы некоторые детали в
изображении создавали разность фаз. Для камеры гораздо труднее
найти фокус, когда свет тускл или детали объекта очень малы. В
противоположность к недавним замечаниям касательно другой темы
можно сказать, что камера МОЖЕТ различить контраст между равно
яркими оттенками красного и зеленого точно так же, как это может
глаз — сенсоры скорректированы по цвету. Хотя сенсоры могут
различить некоторые довольно тонкие детали объекта, они не видят
так же остро как глаз. Если объектив начинает фокусировку далеко
вне фокуса, то он может пропустить очень тонкую деталь, которую
глаз видит ясно, например сетку решетки диктора в дальнем конце
комнат. В этом случае фотограф может ему помочь тем, что он
вручную сдвинет его ближе к "фокусу" и позволяет затем камере
найти фактический фокус.

6. Управление AF: кнопка спуска затвора. По умолчанию, когда вы
наполовину нажимаете кнопку спуска, камера фокусируется активными
сенсорами на самых сильных контрастах в пределах зон этих
сенсоров. Будет или нет она придерживать это сфокусированное
расстояние, зависит от того, в каком режиме AF вы снимаете.

Кнопка фиксации AE/AF (AE/AF Lock Button). Это кнопка "звездочка"
на задней части камеры рядом с большим пальцем правой руки. Вы
можете установить эту кнопку в меню заказных функций (CF4 —
выберите вариант 1), для того чтобы она была кнопкой фиксации
фокуса. Когда это установлено, вы фокусируетесь путем расположения
активной метку системы AF в видоискателе на вашем объекте и
нажимаете кнопку "звездочка". Камера фокусирует на этой точке и не
изменяет фокус до тех пор пока вы не нажали кнопку снова. В режиме
AI Servo, камера непрерывно оценивает фокус только в течении того
времени пока вы держите нажатой эту кнопку.

Мульти-контроллер (кнопка навигации) и кнопка выбора AF. Эти
кнопки управления, вместе с колесиком управления, позволяют вам
выбрать активные метки системы автофокуса — они обеспечивают
разнообразные способы сделать одну и ту же же вещь, поэтому
выберете, что вам удобней. Вы можете выбрать одну точку или вы
можете установить камеру так, чтобы она выбирала свои собственные
точки по мере того как вы фокусируетесь. Если камера выбирает
точки, то она обычно будет фокусироваться на некотором числе
точек, которые самые близкие к камере. Скажем об одном примере,
когда этот режим лучше — когда вы фокусируетесь на
быстро-движущемся объекте так, что вы не можете держать его под
одиночной меткой (например, на футбольным игроке). В противном
случае, обычно лучшее выбрать вашу собственную точку. Диагональные
точки на 20D расположены очень близко к пересечениям "правила
третей", так что иногда удобно (если вы используете это правило
композиции для того, чтобы поместить ваш объект в кадр) выбрать
одну из данных точек.

7. Режимы AF: One Shot: Когда вы устанавливаете камеру в режим
"One Shot", вы устанавливаете условие "Объект определенно не
двигается." Камера находится в режиме "приоритета фокуса". Кнопка
спуска заблокирована до тех пор, пока камера не достигнет того,
что есть правильный фокус в ее понимании. Лучшие всего, если ваш
объект и камера будут неподвижны, потому что это позволит вам
фокусироваться и изменить компоновку кадра без перефокусировки
камеры автоматически.

AI Servo: Когда вы устанавливаете камеру в режим AI Servo, вы
ставите условие "Объект определенно движется." Камера находится в
режиме "приоритета спуска затвора". Поэтому, камера следует
алгоритму, в котором она постоянно собирает данные для того, чтобы
предсказать движение объекта и перемещать объектив так, чтобы
перехватить объект в новом положении. Вы можете снять кадр даже,
если он не в фокусе (однако, камера не может спустить затвор,
если объектив находится фактически в движении). Если вы знаете,
что ваш объект будет находится в постоянном движении, то этот
режим будет самым лучшим. Если объект фактически не двигается, то
шанс промахнуться с фокусом увеличивается, т.к. камера постоянно
находится в состоянии собирания данных. Однако, обычно
удерживаемая руками камера двигается (т.к. фотограф естественно
шатается), чего вполне достаточно чтобы камера в этом режиме
определила и скорректировала эти шевеления. AI Servo будет
использовать те точки авто-фокуса, которые вы активировали.
Однако, если вы активируете все точки авто-фокуса, то вы должны
поместить центральную точку на объект и полу-нажать кнопку спуска
в течении полу-секунды, пока камера не "захватит" правильный
объект. После этого, пока вы держите кнопку спуска, камера будет
интеллектуально "перепоручать" объект фокуса от точки к точке по
мере того как объект будет "блуждать" в поле видоискателя.

AI Focus: Камера находится в нормальном режиме One Shot и спуск
затвора заблокирован до тех пор, пока она не достигнет фокуса.
Однако, если она обнаруживает, что объект начал двигаться (т.е.,
объект уходит из фокуса), то она автоматически переключится в
режим AI Servo и попытается поддерживать фокус. Если вы
фокусируетесь на что-то, что часто остается в покое, но может
начать двигаться внезапно (как ребенок) — этот режим будет очень
кстати. Важным моментом в режиме AI Focus является то, что он не
блокирует затвор. Однако, камера обычно будет интерпретировать
тактику "сфокусироваться и перекомпановать кадр" как движение
объекта, и будет пере-фокусироваться.





[Дополнение.]

"Если камера устанавливает фактическую сфокусированную плоскость в
пределах глубины резкости, то желаемая сфокусированная плоскость
объекта должна выглядеть резко на печати формата 6x9-дюймов при
рассмотрении с расстояния 10 дюймов. В "режиме высокой точности"
желаемая плоскость фокуса "выглядит резко" вплоть до формата
печати 11x14-дюйм при удалении картинки на 10 дюймов
(экстраполируя от стандартного размера, который дал Canon для
нормального режима).

Этот стандарт очень важно понимать. Если вы используете режим
высокой точности и рассматриваете изображение на мониторе на 100
процентах первоначально разрешения по пикселам, то не ожидайте
того, что фактическая плоскость фокуса совпадет с желаемой
плоскостью фокуса. Нет никакой необходимости этого ожидать от
данного стандарта — он разработан только для того, чтобы
получить достаточно близкую к "резкой" картинку на стандартном
окончательном размере увеличения и расстоянии рассматривания. Если он
делает это хорошо — это значит, что он выполняет свою работу как
и было в него заложено.


Если вы работаете в режиме нормальной точности системы AF, то
камера с радостью установит фокусирующую плоскость для любой точки
в пределах глубины резкости (и не обязательно в то же самое место
каждый раз; случайность в заданных пределах — это как раз то, что
значит "допуск" в данном контексте).

Если вам нужна оптимальная резкость больше, чем стандарт выдает в
конце концов при заданном формате и расстоянии рассматривания, то
вы должны фокусироваться вручную. Однако, множество проблем
фокусировки вызвано тем, что пользователи не понимают что, даже
автофокусировка требует изучения определенных техник, некоторые из
которых напоминают техники использования дальномеров с
разделяющимся изображением.

Один человек на .... форуме сообщил о неком е-мэйле от Сигмы в
котором утверждалось, что камеры Canon-а будут стремиться
остановиться в первой части глубины резкости, которую они
достигают, в зависимости от направления, в котором объектив должен
сдвинуться для того чтобы оказаться там. Мои результаты не
подтвердили это, и я не думаю, что это реально соответствует
тому, что Canon говорит о работе своих систем (AF)."




источник