Hvordan fungerer autofokus faktisk?

Autofokus er en funktion i moderne kameraer, der er let at tage for givet. Men har du nogensinde stoppet for at spørge dig selv, hvordan det fungerer? Fokusering af et manuelt objektiv kan være en omhyggelig og frustrerende proces, især for amatører - så hvordan gør din smartphone det så let?

Det viser sig, at der faktisk er flere teknologier, der bruges til at opnå en autofokuseffekt. Lad os starte med at forklare, hvad fokus er, og derefter hvordan computeren i din telefon kan manipulere den for at få et skarpt billede.

Sådan fungerer Fokus

Objektivet i din smartphone-kamera 6 Årsager til, at din smartphone er det bedste kamera, du ejer 6 Årsager, at din smartphone er det bedste kamera, du ejer. Det er måske ikke en digital spejlreflekskamera, men din smartphone stanser godt over dens vægt, når det kommer til fotografering. Næste gang du går ud, skal du forlade dit gamle punkt og skyde derhjemme. tjener det samme formål som linsen i dit øje: at tage det lys, der rammer det, og projicere det på en sensor, så et billede kan optages.

Den nøjagtige krumning af linsen dikterer, hvor langt væk sensoren skal være for at producere et klart billede. Hvis du nogensinde har brugt et forstørrelsesglas til at brænde træ på en solskinsdag, ved du, at det skal holdes nøjagtigt den rigtige afstand for at fokusere lyset.

Det samme sker med kameraer: hvis afstanden er forkert, er billedet ude af fokus og derfor sløret. Denne afstand er kendt som objektivets “dybde af fokus”.

For at komplicere sager ændrer den vinkel, hvorpå lys rammer en linse dens fokusdybde. En fladere linse fokuserer parallelle lysstråler fra en fjern kilde, men slører det vinklede lys fra perifere genstande. En mere buet linse ville gøre det modsatte.

Videoen nedenfor indeholder en detaljeret forklaring af, hvordan linser fungerer, hvis du er interesseret:

Du kan se denne virkning selv ved at holde to tommelfingre op, den ene nær dit ansigt og den anden på armlengdes længde. Hvis du lukker det ene øje, vil du opdage, at du kan flytte dit fokus mellem tommelfingrene. Når den fjerneste er klar, bliver den nære sløret, og omvendt.

I tilfælde af dit øje, ændringen i fokus udføres ved at bruge små muskler til fysisk at ændre linsens form. Overanstrengelse af disse muskler trækker dem, hvilket er grunden til, at du får øjenvinklen fra at se på nærbilledeobjekter for længe.

I kameraer, der bruger stive plast- eller glaslinser, er hele objektivet monteret på en motor, der kan ændre dens afstand fra sensoren for at opnå det ønskede fokus. Objekter, der er i den rigtige brændvidde, vil være skarpe, mens objekter, der er for nær eller for langt, vil være slørede.

Spørgsmålet er, hvordan kender kameraet den rigtige afstand til dens objektiv?

Metoder til aktiv autofokus

Den enkleste metode til autofokus er at bruge en mekanisk system, der finder afstanden til motivets billede, og derefter bruger det til at diktere fokus.

Den tidligste patent, der blev indgivet af Polaroid i 1986, anvendte ekkolod. Det pulserede målet med ultralyd og brugte ekkoet til at bestemme afstand. Dette fungerer, men kan falde dårligt, når du optager gennem klare, men solide overfladelignende glas. Hvis du prøver at tage et billede ud af et vindue, registrerer autofokusfunktionen ekkoet fra glasset og fokuserer på det, hvilket giver billedet udenfor det en sløret.

Mere moderne systemer bruger lys, specifikt infrarødt lys. De producerer en puls med IR-lys og måler enten den mængde, der reflekteres, eller den tid det tager for lyset at vende tilbage, og brug derefter denne information til at bestemme afstanden. Hvis du ser på telefonens kamera og ser to små dioder ved siden af ​​det, er det sandsynligvis, hvordan din telefon beregner fokus.

Denne tilgang er enkel og har en tendens til at fungere rimeligt godt, men den har ulemper. Nogle overflader absorberer infrarødt lys, hvilket kan føre til en unøjagtig afstandsaflæsning. Derudover kan enhver IR-kilde (f.eks. En åben flamme eller et klart glødende lys) overvælde det tilbagevendende lys og gøre autofokusen ubrugelig. Prøv at undgå disse scenarier, hvis du ønsker at få gode fotos med et aktivt autofokus kamera.

Så hvad er alternativet?

Metoder til passiv autofokus

Passiv autofokus kan være meget dyrere at implementere, så du har en tendens til at se det primært på spejlreflekskameraer (både digitale og analoge). Passiv autofokus fungerer ved at udføre en matematisk analyse af selve de røde billeddata for at afgøre, om de er i fokus eller ej.

Den mest almindelige form for passiv autofokus er “kontrastdetektion”, hvilken prøver en eller flere strimler af pixels fra midten af ​​billedet og måler pixel-til-pixel-kontrasten, justering af objektivet for at prøve at finde den konfiguration, der maksimerer denne kontrast.

Dette fungerer, fordi uskarpe billedregioner iboende har mindre kontrast, og da denne metode ikke forveksles af IR-lyskilder eller materialeflader, er det en mere robust end aktiv autofokus. På en måde er dette den mest nøjagtige måde at bedømme fokus, fordi det direkte måler billedets skarphed.

Faktisk er det så effektivt, at det endda kan fokusere gennem en linse, der ændrer kameraets fokusegenskaber - et scenarie, hvor enhver anden tilgang mislykkes. På nedsiden kan kontrastdetektering tage et stykke tid at finde et godt fokus (fordi det er nødt til at teste mange muligheder), og det kan have problemer i scener, der mangler høj kontrast (som ved lavt lysfotografering. En illuminerende guide til fotografering med lavt lys Oplysende guide til fotografering med lavt lys Hvis fotografering handler om at fange lys, hvordan tager du fotos, når der er knap lys?).

En anden tilgang til passiv autofokus kaldes “fasedetektion”, hvilken bruger to mikrolenser til at fange prøver af indgående lys og projicere dem på to sensorer. Ved at analysere forskellen mellem disse billeder kan kameraet meget nøjagtigt bestemme, hvor parallelle lysstrålene der kommer ind i kameraet, og bruge disse oplysninger til at opnå det rigtige fokus.

Dette er en meget hurtig måde at bestemme optisk fokus på, men er dyre på grund af behovet for yderligere linser, spejle og sensorer, så du kan se det mere i high-end snarere end entry-level DSLR-kameraer De bedste indgangsniveau DSLR'er For nye fotografer De bedste DSLR'er på indgangsniveau for nye fotografer Hvis du vil tage dine fotograferingsevner til det næste niveau, eller du kender en anden, der gør det, er der ingen bedre måde end at komme ind i verdenen af ​​DSLR-kameraer. . Ikke kun det, men det kan være mindre nøjagtigt end kontrastdetektion, især for komplicerede emner, der har komponenter på flere dybder.

For nylig er vi begyndt at se “hybrid” passive autofokus-systemer dukker op, hvilket Brug fasedetektion til at hoppe til et godt fokus, og brug derefter kontrastdetektion til at foretage små forbedringer for bedst muligt fokus. På mange måder tilbyder disse kameraer det bedste fra begge verdener (hastighed og nøjagtighed), men de er i øjeblikket meget dyrt. Forhåbentlig vil omkostningerne falde i løbet af de næste flere år.

Autofokus og dig

Dette er de fire hovedmetoder til autofokus i almindelig brug i dag. I fremtiden ser vi muligvis “lysfeltkameraer Lytro Lysfeltkamera: Snap glad eller fotogimmick? Lytro lysfeltkamera: Snap glad eller fotogimmick? Lytro-lysfeltkameraet, der beskrives af en medarbejder som "den første store ændring i fotografering siden fotografering blev opfundet", er bestemt en revolutionerende enhed. Kameraet ryster op ved at udskifte meget af det tunge ... ” blive mere populære, som fanger billeder ved ethvert muligt fokus og vælger den bedste. Indtil da er vi nødt til at arbejde omkring begrænsningerne i den tilgængelige teknologi.

Så hvordan får du gode billeder 5 måder at undgå sløring med et smartphonekamera 5 måder at undgå sløring med et smartphonekamera Jeg tror, ​​det er sikkert at antage, at de fleste tager deres smartphone-kameraer for givet, på trods af de spring og grænser, der er lavet i lommebillede- tager teknologi. Desværre producerer vores smartphones meget sløret… meget af et autofokus kamera?

• Det vigtigste er at hold kameraet stabilt og sørg for, at fokuset er helt konvergeret. Det går dobbelt, hvis du bruger et kontrast- eller intervalbaseret autofokussystem, der muligvis har brug for et par sekunder for at finde det rigtige fokus.
• Det skal du også sørge for dit emne er på det rigtige autofokuspunkt, normalt midten af ​​søgeren, men ikke altid. Dette er noget, som stort set alle autofokussystemer er afhængige af.
• Endelig skal du gøre det være opmærksom på den teknologi, du bruger og sørg for, at din scene passer godt til det. Forsøg ikke at fokusere direkte på en lys IR-lyskilde ved hjælp af et aktivt system. Hvis du bruger et kontrastbaseret system, skal du undgå at tage fotos der er en enkelt farve (som en tom væg) og undgå at tage fotos om natten.

Bortset fra det, behøver du stort set ikke at tænke over det. På en måde er det slags pointen.

Er du en fotograf? Har du nogle tip til at dele til håndtering af autofokus? Hvad er dit foretrukne kamera? Fortæl mig det i kommentarerne!

Billedkreditter: “Samsung Galaxy S5“, “SLR“, “DSLR“, af Wikimedia