лазерный или фазовый автофокус что лучше
Навестись за мгновение: фазовый автофокус в работе
Всем продвинутым пользователям известно, что качество снимков определяется не количеством мегапикселей, а размером матрицы, светосилой, объективом и другими характеристиками. Одним из важных параметров современной мобильной камеры стал автофокус — от его работы зависит, будет ли объект съёмки чётким даже при быстром движении. Сейчас существует несколько разновидностей автофокусировки, но самым последним тенденциям соответствует фазовая. О преимуществах фазового автофокуса мы и поговорим в сегодняшней статье, вооружившись Honor View 10.
Зачем нужен автофокус?
Начнём с того, что сегодня практически в любом смартфоне, даже самом бюджетном, есть система автофокусировки. Грубо говоря, автофокус — это когда камера гаджета самостоятельно наводит резкость во время съёмки фото и видео. Он нужен для того, чтобы максимально упростить процесс и не крутить каждый раз настройки, как при съёмке на профессиональный зеркальный фотоаппарат.
Работу автофокусировки вы в большинстве случаев просто не заметите: резкость настраивается автоматически, как только вы включаете камеру или нажимаете на кнопку затвора. Если нужно сделать фокус на каком-то определённом объекте, как правило, достаточно лишь тапнуть по нему на экране устройства.
Актуальные типы автофокусировки
На сегодняшний день существует три основных вида автофокусировки.
Контрастный автофокус. Относится к пассивному типу, то есть сенсоры камеры ничего не излучают. В основном данное решение применяется в недорогих смартфонах. Главная причина в том, что такой вид фокусировки — самый простой. Камера ориентируется на величину светового потока, попадающего на матрицу. Перемещая линзу, программное обеспечение добивается наибольшего контраста и таким образом фокусируется на объекте съёмки. Именно поэтому бюджетным гаджетам на фокусировку требуется несколько секунд, за которые легко упустить или смазать движущийся объект.
Лазерный автофокус. Достаточно свежая технология, относящаяся к активному типу фокусировки. В основе лежит принцип лазерного дальномера: лазер освещает объект, а сенсор измеряет расстояние до него, основываясь на времени поступления отражённого лазерного луча.
Один из главных плюсов лазерного фокуса — время. Весь процесс занимает доли секунды, что позволяет мгновенно делать резкие снимки. Причём лазерный фокус не теряет в скорости ни в тёмное время суток, ни в непогоду. Но у данной системы есть серьёзный недостаток. Дальность работы лазера в камере едва переваливает за пару метров. На всё, что располагается дальше, гаджет наводится при помощи других типов фокусировки.
Фазовый автофокус (PDAF). Также относится к активному типу. Его устанавливают во многие смартфоны, включая Honor View 10. При фазовой автофокусировке лучи из разных точек объектива сводятся на встроенные в матрицу датчики. Если объект находится в фокусе, то световые потоки от него сходятся в одну точку на датчике. Если же нет, то программное обеспечение, основываясь на расстоянии между лучами, сдвигает линзы на нужную величину.
Данная система хороша в первую очередь высокой скоростью работы: можно фокусироваться на быстро движущихся объектах. Например, Honor View 10 требуется менее 0,3 секунды, чтобы сфокусироваться.
Единственный недостаток — ночная съёмка. В диафрагму смартфона поступает недостаточно света, из-за чего автофокусировка может занимать чуть больше времени. Кроме того, у фазового автофокуса довольно сложная реализация. Система призм, зеркал, линз требует сверхточной установки и не менее скрупулезной программной настройки.
Пример работы фазового автофокуса
Как уже было сказано выше, принято считать, что фазовый автофокус в тёмное время суток хуже справляется со своей задачей. Однако современные гаджеты оснащаются высокочувствительными сенсорами и продвинутыми алгоритмами, которые помогают камере правильно сфокусироваться даже при недостатке освещения.
Мы протестировали работу камеры Honor View 10 ночью. В устройстве имеется система «искусственного интеллекта»: она дополнительно анализирует картинку с камеры и настраивает параметры съёмки и фокусировки таким образом, чтобы получить максимально резкий и качественный кадр.
С фокусировкой как в дневное, так и в ночное время на Honor View 10 никаких проблем нет. Она работает быстро и точно, ловя объект за доли секунды.
Вдобавок для съёмки динамичных сюжетов у камеры View 10 есть опция «Автофокус в движении».
Если она заранее активирована в меню, то после тапа по объекту автоматика начинает отслеживать его перемещения, фокусируясь на нём постоянно.
Это удобно при съёмке детей или животных — тех, кто двигается быстро, а порой и вовсе молниеносно. Благодаря данной функции можно поймать интересный момент, который бы пропустил или смазал другой смартфон. Например, две собаки, носящиеся по двору, получаются такими же чёткими и резкими, как если бы они неподвижно стояли на месте.
Итоги
В данный момент самая актуальная технология фокусировки в смартфонах — фазовая. Она быстро и точно работает, а при недостатке освещения ей помогают программные ухищрения — такие, как специализированные интеллектуальные алгоритмы в Honor View 10, позволяющие автофокусу работать ещё более успешно в любых условиях.
Эволюция мобильного автофокуса: от контрастного до Dual Pixel
Привет, Гиктаймс! При съемке на смартфон (да и не только) очень важно, чтобы фотографии получались четкими и ясными. Для этого объект снимка должен быть в фокусе до того, как вы нажмете на кнопку «Сделать фото». В последнее время многие производители смартфонов работают над улучшением технологий автоматической фокусировки, и сегодня мы рассмотрим плюсы и минусы каждой, и чем они отличаются. Как обычно все подробности под катом.
При выборе камерофона многие уделяют внимание количеству мегапикселей — мол, у кого их больше, тот и круче. Однако зачастую важнее и полезнее взглянуть на другие факторы, которые оказывают не менее серьезное влияние на качество фотографий. Среди них — тип автофокуса камеры смартфона. В эту область сейчас активно погрузились Apple, Samsung, LG и другие производители, причем многим действительно удалось значительно продвинуться вперед.
Что такое автофокус, и почему он нам нужен?
При помощи системы автоматической фокусировки камеры объектив настраивается таким образом, чтобы сфокусироваться непосредственно на объекте, обеспечивая тем самым разницу между четким снимком и упущенной возможностью.
Упрощенно принцип работы камеры состоит в том, что лучи света отражаются от фотографируемых объектов и затем попадают на сенсор, который преобразовывает поток фотонов в поток электронов. После этого ток преобразовывается в набор битов, данные обрабатываются и записываются в память камеры. Особой популярностью у производителей смартфонов сейчас пользуются CMOS-сенсоры, которые преобразуют заряд в напряжение прямо в пикселе, обеспечивая впоследствии прямой доступ к содержимому произвольного пикселя.
В теории все работает так: линзы фокусируют свет на сенсоре, сенсор затем создает цифровую фотографию.
В реальности же все происходит не так просто. Угол входящих лучшей света зависит от дистанции, на которой находится фотографируемый объект. На диаграмме ниже продемонстрированы линзы, фокусирующие лучи света на голубом объекте: зеленый и красный объект оказываются не в фокусе и будут размыты на финальном снимке. Если мы хотим сфокусироваться на зеленом или красном объекте, необходимо изменить дистанцию между линзами и сенсором.
На заре камерофоностроения большинство устройств имели фиксированный фокус. В современных же смартфонах предусмотрена возможность регулировать расстояние между линзами и сенсором. Поэтому вы получаете качественные детализированные снимки. Сейчас для реализации автофокуса в смартфонах в основном используют три метода: контрастный, фазовый и лазерный.
Контрастный автофокус
Контрастный автофокус относится к пассивному виду автофокуса. До сих пор это решение применяется в большинстве смартфонов — во многом потому, что является одним из самых простых. При помощи сенсора происходит замер количества света на объекте, после этого он же перемещает линзу в зависимости от контраста. Если контраст максимальный, то и объект съемки находится в фокусе.
Вообще, контрастный автофокус вполне неплохо справляется со своей задачей и имеет большой жирный плюс — он довольно прост и не требует какого-то сложного «железа» для своей работы.
Но есть у него и несколько недостатков. В частности, контрастный автофокус работает медленнее остальных — обычно ему требуется около секунды, чтобы сфокусироваться на объекте. За это время вы можете перехотеть делать снимок, или момент будет упущен, если хотели заснять, к примеру, быстро движущийся объект. Это происходит из-за того, что львиную долю времени занимает процесс «сдвиг точки фокусировки/линз объектива — оценка контрастности — сдвиг — оценка контрастности». Кроме того, у контрастного автофокуса отсутствует возможность следящей фокусировки, да и в условиях плохого освещения он вряд ли вас впечатлит. Поэтому данный тип автофокуса на сегодняшний день используется преимущественно в бюджетных смартфонах, таких как Lenovo A536, ASUS Zenfone Go и других.
Фазовый автофокус: быстрая и продвинутая альтернатива
Одним из первопроходцев здесь была компания Samsung, которая позаимствовала технологию у цифровых зеркальных фотокамер и оснастила фазовым автофокусом свой смартфон Galaxy S5. Суть в том, в данном случае применяются специальные датчики — они ловят проходящий световой поток от разных точек изображения, используя линзы и зеркала. Внутри датчика происходит деление света на две части, каждая из которых попадает на сверхчувствительный сенсор. Расстояние между потоками света измеряется датчиком, после чего он сам определяет, насколько нужно сдвинуть линзу для точной фокусировки. Так, например, Samsung Galaxy S5 требуется всего 0,3 секунды, чтобы сфокусироваться на объекте.
Визуально принцип работы фазового автофокуса представлен ниже.
Первое и главное преимущество фазового автофокуса — он намного быстрее контрастного, это просто must have для съемки движущихся объектов. Кроме того, камера может оценивать движение объекта при помощи датчиков, отсюда получаем возможность следящего автофокуса.
Но есть и минусы. Фазовый автофокус, как и контрастный, также не очень хорошо справляется со своими задачами в условиях недостаточного освещения. Также для него необходимо более мощное «железо», поэтому он, как правило, доступен в смартфонах сегмента high-end. Среди них Huawei Honor 7, Sony Xperia M5 и Samsung Galaxy Note 5, которые, кстати, можно найти в М.Видео.
Одни производители пошли дальше и решили использовать в смартфонах лазерный автофокус (об этом чуть позже), другие же активно занялись совершенствованием технологии фазового автофокуса. Так, например, Apple в своем iPhone 6s и iPhone 6s Plus использует так называемые «фокусные пиксели» — суть в том, что технология использует часть пикселей в качестве фазового сенсора, и съемка на смартфоны от Apple получается действительно быстрой. По сути это тот же самый фазовый автофокус, здесь уже надо отдать должное маркетологам.
А вот технология Dual Pixel, которую компания Samsung применяет в своих смартфонах Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge, действительно отличается от фазовой фокусировки в камерах других смартфонов. Она хоть и является разновидностью фазового автофокуса, но все же имеет некоторые отличия и тонкости. В смартфонах фазовый автофокус несколько ограничен — чтобы присвоить каждому пикселю фокусный сенсор, нужно сильно его уменьшить, отсюда получим шумы и нечеткость фотографий. Обычно датчиками оснащают около 10 % светочувствительных точек, некоторые производители, впрочем, не выходят и за 5 %.
В Dual Pixel же каждый пиксель оснащен отдельным датчиком из-за увеличения размеров пикселей. Процессор обрабатывает показания каждого пикселя, но делает это настолько быстро, что автофокусировка все равно занимает десятые доли секунды. В Samsung говорят, что технология Dual Pixel подобна фокусировке при помощи человеческого глаза, но это опять же маркетинговый ход.
Тем не менее надо признать инновационность данного подхода к фазовому автофокусу в современных смартфонах. Сейчас это настоящий эксклюзив для Galaxy S7 и Galaxy S7 Edge.
Лазерный автофокус: самый активный
Как и фазовый, лазерный автофокус относится к активному типу автофокуса. Этим направлением долгое время занималась компания LG, которая сперва реализовала лазерный автофокус в своем смартфоне G3. В основе работы технологии лежит принцип лазерного дальномера: лазерный излучатель освещает объект, а сенсор замеряет расстояние до него и время поступления отраженного лазерного луча.
Одно из главных преимуществ данного автофокуса — время. Как говорят в LG, весь процесс автофокусировки при помощи лазера занимает 0,276 секунды. Значительно быстрее контрастного автофокуса и немного пошустрее, чем фазовый.
Очевидный плюс лазерного автофокуса — он невероятно быстрый и хорошо отрабатывает в условиях недостаточного освещения. Но работает он только на определенной дистанции — самый лучший эффект достигается, если расстояние от смартфона до объекта составляет менее 0,6 метра. А после пяти метров — привет, контрастный автофокус.
Лазерным автофокусом оснащены преимущественно смартфоны LG — к примеру, LG G4. Но есть и исключения: тот же One Plus 2 или Asus Zenfone 2 Laser. Впрочем, у последнего все ясно из названия, да и цена привлекательная для такого набора возможностей.
Двойная камера: смело, но не всем понятно
В какой-то момент производители поняли, что надо бы сделать что-нибудь диковинное, за пределами фазового или лазерного автофокуса. Так на свет появились двойные камеры: для получения четких снимков используется не один, а сразу два объектива. В то время, как одна камера с фиксированным фокусом получает снимок удаленных предметов, другая фокусируется на объектах, которые расположены рядом.
Важное преимущество двойной камеры — возможность быстро сделать снимок, а фокус сделать потом, прямо как в камере Lytro. Но если говорить о более аккуратном фокусе, здесь двойная камера явно проигрывает фазовому фокусу.
Пока что не очень много смартфонов на рынке доступны с двойной камерой — это устройства от HTC (например, One M9+), Honor 6 Plus и другие. Ходят слухи, что и Apple в своем новом iPhone решится на использование двойной камеры.
Технология инфракрасного автофокуса, которую компания Lenovo показала на MWC в прошлом году, работает по сути как лазерный автофокус, но по скорости он примерно в два раза быстрее контрастного. Протестировать её можно на примере Lenovo Vibe Shot.
Что такое лазерный автофокус в смартфоне
Различные виды автофокусировки имеют свои плюсы и минусы. Одной из ключевых характеристик является время срабатывания.
Чтобы добиться минимального значения, компания LG использовала в своем смартфоне G3 так называемый лазерный автофокус.
Звучит внушительно, но что эта технология представляет собой в реальности?
Зачем понадобилась новая технология
До недавнего времени в мобильных устройствах использовалось две разновидности автофокуса: фазовый и контрастный. У каждого из них были свои плюсы и минусы.
Фазовая автофокусировка, в которой определение расстояния от объекта до фокальной плоскости осуществляется за счет сравнения расстояния между двумя потоками света, проходящими через крайние точки объектива, достаточно быстрая и точная.
Но при этом для нее требуется сложная аппаратная часть, а кроме того она сильно зависит от светосилы объектива.
Контрастный автофокус работает путем сравнения контраста мелких деталей изображения. Конструкция его существенно проще, но при этом сильно «хромает» точность, а время фокусировки очень большое.
Данная технология используется в бюджетных системах.
Разработчики мобильных устройств желали получить решение, совмещавшее достоинства обоих типов, да еще и не зависящее от освещенности.
Как работает лазерный автофокус
Особо мудрить не пришлось: за основу был взят лазерный дальномер, активно применяющийся уже много лет в самых различных областях.
В нем измерение расстояния производится за счет измерения времени прохождения светового импульса от прибора к объекту и обратно к сенсору.
Габариты смартфона не позволяют установить такой же мощный лазерный излучатель, как в дальномере, способный измерять расстояние в пределах километра.
Но даже скромные полупроводниковые лазеры класса 1, использованные в гаджетах, оказались очень полезны.
Полученная скорость работы была просто фантастической: LG G3 для фокусирования требовалось всего 0,276 с, а в более поздних моделях это время сократилось до 0,25 с.
Но есть и существенный недостаток. Эффективное расстояние, на котором способно работать такое устройство, составляет около метра. При фокусировании камеры на более отдаленных объектах устройство переключается на другой тип автофокуса.
Плюсы и минусы
Плюсы лазерного автофокуса:
Безопасен ли лазерный автофокус
У некоторых особо технически «грамотных» людей любой лазер немедленно ассоциируется с гигантскими боевыми роботами, в крайнем случае – с комплексом «Пересвет».
Отсюда и возникает паранойя, заставляющая шарахаться даже от перевернутой компьютерной мышки.
Любое мобильное устройство настолько жестко тестируется на безопасность, что даже при малейшем намеке на угрозу эту технологию не допустили бы к использованию.
В заключение
К моменту написания статьи число моделей, оснащенных лазерным автофокусом, уже исчисляется десятками. Не исключено, что спустя несколько лет он будет стоять даже на ультрабюджетниках.
Резкость с ювелирной точностью: как работают современные системы фокусировки
Те, кто еще не забыл школьный курс физики, помнят, что линза строит изображение находящихся перед ней объектов на некотором удалении от себя. Это так называемое фокусное расстояние. Однако изображение будет резким только в том случае, если предмет находится от линзы бесконечно далеко. В реальности, конечно, никаких бесконечно удаленных объектов нет, да они нам и не нужны. Ибо изображение будет резким и в том случае, если расстояние до фотографируемого предмета просто достаточно значительно.
Чем меньше фокусное расстояние линзы – или группы линз – тем ближе находится граница условной «бесконечности». Находясь за ней, предмет будет изображен резким. Объектами ближнего плана будут выглядеть размытыми. Те, что подальше – слегка, ну а самые близкие могут вообще утратить узнаваемость.
Несфокусированный кадр мало кому понравится.
Бывают случаи, когда такого эффекта мы и хотим добиться – например, так можно получить приличный кадр, несмотря на тот факт, что прямо перед объективом фотоаппарата была мелкая решетка или сетка. Ее изображение попросту размоется, несколько снизив контраст снимка – но это гораздо лучше, нежели «небо в клеточку».
Однако в большинстве съемочных ситуаций размытый передний план устроить нас никоим образом не может.
Правильная фокусировка совершенно необходима для получения технически качественного снимка.
Если известно расстояние до объекта, не составляет особого труда рассчитать и требуемое положение линзы. При использовании самых простых камер, называвшихся шкальными, фотограф измерял расстояние до фотографируемого объекта, ну а затем выбирал на объективе соответствующую метку. Несмотря на тот факт, что благодаря фотоаппаратам с таким типом наводки на резкость были отсняты многие великие кадры, признать шкалу приемлемой на сегодняшний день никак нельзя.
Слева – две шкальные камеры, справа – три дальномерные. Преемственность между ними очевидна.
Иное дело – другой стародавний способ, фокусировка по матовому стеклу. Если позади объектива расположить полупрозрачный экран, мы сможем увидеть изображение, которое готовимся запечатлеть. Это очень удобно и при построении кадра, и при фокусировке: не требуется уже знать расстояние до снимаемого объекта, достаточно просто поворачивать кольцо объектива до тех пор, пока изображение снимаемого предмета на матовом стекле не станет максимально резким.
Такой метод фокусировки благополучно дожил до нынешних времен, хотя и претерпел существенные изменения. Если в начале века матовое стекло вставлялось вместо пленки (или светочувствительной пластины), то позднее от такой практики по большей части отошли. Матовое стекло обрело место постоянного базирования, в видоискателе. Благодаря этому радикально выросла оперативность съемки, не требовалось уже постоянно менять местами стекло и пластину. Правда, возникла иная проблема: как сделать так, чтобы свет попадал в нужный момент на стекло, а во время экспозиции – на поверхность пленки или матрицы фотоаппарата?
Неавтофокусные зеркальные камеры, такие, как этот Киев-6с, долго доминировали на рынке.
С помощью подвижного зеркала! Когда мы наводимся на резкость, зеркало опущено, оно отражает собранный объективом свет вверх, и благодаря призме или системе на этот раз уже неподвижных зеркал мы получаем на поверхности матового стекла картинку, в точности соответствующую тому, что «увидит» через мгновение светочувствительный элемент камеры. Фотоаппарат с оптическим трактом такого типа называется зеркальным однообъективным.
Несложно догадаться, что бывают еще и двухобъективные зеркальные камеры. В них зеркало неподвижно, так как для видоискателя используется одна линза, а для собственно фотографирования – другая, впрочем, почти такая же. Приводы фокусировки обоих объективов механически связаны, получив максимально резкое изображение в видоискателе, мы получаем четкую картинку и на сенсоре. Однако такие аппараты всегда были нишевыми, из-за необходимости покупать – а впоследствии носить с собой – два недешевых объектива вместо одного.
Двухобъективная зеркальная камера, Любитель-166С. В данном случае объективы несколько отличаются, верхний дает меньшую глубину резко изображаемого пространства, чем нижний, для повышения точности фокусировки.
Мы уже вспоминали кое-какие сведения из курса физики – ну а теперь решим простенькую геометрическую задачку. Наш дальномер имеет два объектива, расположенных на известном расстоянии друг от друга (это расстояние называется базой дальномера). Если провести от этих объективов к фотографируемому предмету воображаемые линии, получим равносторонний треугольник. Благодаря небольшому отличию двух имеющихся у нас изображений несложно рассчитать высоту этого треугольника, она и будет расстоянием до нужного нам объекта.
В настоящий момент «дальномерки» прочно ассоциируются с продукцией фирмы Leica, однако первоначально она выпускала именно шкальные фотоаппараты, а дальномер предлагался отдельно. Совместив в его видоискателе две картинки, можно было узнать точное расстояние до снимаемого объекта, и выставить его на фокусировочной шкале объектива. Да, так просто – для использования дальномера не обязательно знать принцип его работы, благо решение поставленной нами в предыдущем абзаце задачи он находит автоматически.
Однако оперативности такому методу явно не хватало, что весьма существенно осложняло съемку любых минимально динамичных сцен. Поэтому механика дальномера была в итоге сопряжена с фокусировочным приводом объектива. Отныне два процесса – измерение расстояния до объекта и наводка объектива на резкость – стали выполняться синхронно.
Зеркало, конечно, пришлось модифицировать, оно стало полупрозрачным. Теперь в видоискатель попадало только около 60 процентов собранного объективом света, остальные сорок перенаправлялись вторым, дополнительным зеркальцем прямиком на датчики автофокуса. Таким образом, зеркальная система позволяла строить кадр и производить фокусировку, глядя через тот объектив, который мгновение спустя построит картинку на пленке.
При переходе к автоматической системе фокусировки изменилось многое, в том числе и объективы.
Ни дальномерки, ни компакты того времени подобным функционалом похвастаться не могли. Последние использовали по большей части систему активного автофокуса, сиречь замеряли расстояние до снимаемого объекта за счет испускаемых ими самими инфракрасных лучей или ультразвуковых волн. Поскольку приспособления для промера дистанции были полностью независимы от оптической системы камеры, нередко случались ошибки – камера фокусировалась вовсе не на снимаемый объект, а на какой-нибудь другой. Также система фокусировки этого типа легко могла быть обманута, скажем, обычным стеклом. Все видели кадры, привезенные незадачливым туристом из отпуска: четко различимые на окне экскурсионного автобуса царапины и отпечатки пальцев, а на заднем плане – едва узнаваемые, размытые контуры достопримечательностей.
Посему долгое время превосходство «зеркального» автофокуса над всеми другими его видами было абсолютным. Но с приходом цифровой фотографии ситуация приобрела более интересный оборот, а некоторые и вовсе заговорили об «устарелости» и «ненужности» зеркала в цифровом фотоаппарате. Так ли это?
На первый взгляд может показаться, что да. Цифровые камеры, в отличие от пленочных, имеют возможность фокусироваться прямо по изображению на матрице. Такой подход выглядит очень перспективным, он позволяет достичь идеальной точности фокусировки. В самом деле, для того, чтобы зеркалка корректно наводилась на цель, необходимо, чтобы пути, проходимые внутри нее лучами света, были бы совершенно идентичны по протяженности. Если расстояние от задней линзы объектива до фокусировочного экрана не равно дистанции до датчиков автофокуса, сфокусированная картинка будет казаться нам нерезкой. И наоборот, кадр, который мы сочтем в момент съемки резким, будет в реальности несфокусированным. Эталонным является, естественно, расстояние до поверхности матрицы или фотопленки. Чтобы добиться нужного нам равенства, зеркальную камеру приходится оборудовать специальной системой юстировки зеркал, датчиков автофокуса и матового экрана. Если система должным образом не настроена, появляется постоянная ошибка фокусировки. Когда камера наводится на точку, расположенную ближе к ней, чем целевой объект, говорят о фронтфокусе; когда дальше – о бэкфокусе.
У «зеркалом» было еще одно преимущество – они позволяли смотреть на мир через объектив, причем через тот самый, с помощью которого мы ведем съемку. Ни «дальномерки», ни пленочные компакты такой возможности не имели. Камеры этих типов традиционно оснащались независимыми видоискателями, обладавшими собственными объективами, пусть и простенькими. В результате мы сталкивались с явлением параллакса – смещения изображения объекта относительно реальных границ кадра. Так, расположенный близко к объективу цветок может попасть в кадр, будучи невидимым в такого рода видоискателе. Параллакс особенно затруднял макросъемку, однако доставлял существенные хлопоты и любителям других жанров. Каждый хоть раз сталкивался с попавшим на край кадра размытым изображением пальца фотографировавшего – если б его можно было заметить в видоискатель, брака было бы меньше.
Компактные камеры используют, как правило, автофокус по контрасту
Однако цифровые компакты от параллакса избавлены, так как осуществляют визирование по матрице, с которой изображение и поступает на экран или в электронный видоискатель. К тому же картинка обрабатывается процессором камеры, благодаря чему можно приблизительно понять, какое влияние на результат окажет изменение тех или иных настроек.
Итак, на первый взгляд все выглядит замечательно, и будущее действительно за фокусировкой по изображению на матрице. Однако если присмотреться внимательнее, нарисованная нами благостная картина начинает стремительно меняться.
Во-первых, контрастный автофокус по изображению на основной матрице работает довольно медленно. Вначале с матрицы считывается изображение, затем оно анализируется процессором. Потом объектив слегка перефокусируется, изображение анализируется вновь; если оно стало контрастней, мы движемся в правильном направлении, если нет – крутим стекла в обратную сторону. Спустя несколько итераций становится ясно, где находится точка фокусировки – сразу после того, как мы ее проскочили. Отыгрываем чуть назад, и только теперь можно снимать.
Видите, сколько действий надо выполнить? Вот отсюда и берется, ставшая уже притчей во языцех, «тормознутость» цифровых «мыльниц». Разумеется, производители боролись с такого рода задержками, но что они могут сделать? Самое очевидное решение – увеличить скорость выполнения всех операций. Это отлично получается с анализом изображения, благо процессоры совершенствуются стремительно, их вычислительная мощь растет. До некоторой степени можно ускорить и считывание данных с матрицы, различные технологические ухищрения неплохо помогают нам в этом. А вот «ерзанье» объектива не ускоришь практически никак, тут ограничения накладывает прочность конструкции фотоаппарата. Слишком быстрые движения снизят надежность до неприемлемо низкого уровня.
Контрастный автофокус имеет и иные недостатки. Несложно догадаться, что он потребляет немало энергии, а аккумулятор имеет свойство разряжаться в самый неподходящий момент. В далеком походе, когда от ближайшей розетки вас могут отделять десятки и сотни километров, такая «прожорливость» серьезно осложняет жизнь. К тому же при фокусировке и визировании у компакта нагревается матрица. Конечно, кулер на нее ставить не потребуется, но вот уровень шумов на фотографиях возрастет – особенно при съемке в ночное время, с длительными выдержками.
А что у зеркалок? Тут мы имеем дело с принципиально отличным от контрастного фазовым типом автофокуса. Чтобы лучше понять его устройство, проследим за путем, проделываемым внутри фотоаппарата лучом света. Пройдя сквозь линзы объектива, он делится главным зеркалом на две части. Как уже говорилось, 60 процентов излучения отправляются в пентапризму и, затем, на матовое стекло видоискателя. Оставшиеся 40 процентов отражаются маленьким вторичным зеркалом прямиком на датчики автофокуса. Именно поэтому, кстати, можно слышать утверждения о том, что настоящие видоискатели – только у неавтофокусных зеркалок. Действительно, при использовании одного и того же объектива мы получим гораздо более яркую картинку, если отправим весь собранный свет в видоискатель, не делясь им с системой фокусировки.
Датчики автофокуса находятся, конечно, на таком же оптическом расстоянии от объектива, что и пленка или матрица. Каждый датчик состоит из двух призм, направленных на вторичное зеркальце так, чтобы они «видели» диаметрально противоположные точки в оправе объектива. Самые внимательные читатели могли уже заметить некоторое сходство с обсуждавшимся выше дальномером, с базой в несколько сантиметров.
Для захвата изображения в датчике используется обычно две миниатюрных КМОП-матрицы. Их ширина – всего лишь один пиксель, зато длина – несколько десятков. Обычно этого достаточно, чтобы отследить взаимное смещение наиболее и наименее контрастных деталей анализируемого фрагмента изображения.
Однако периодически возникают некоторые сложности. Нетрудно догадаться, что наиболее простой для фокусировки с помощью датчика такого типа объект должен иметь на своей поверхности несколько вертикальных линий. А вот горизонтальные линии для фокусировки практически непригодны, одна из них перекроет обе матрицы (не забываем, их ширина – всего пиксель), и обнаружить смещение картинки не удастся.
Чтобы исправить этот недочет, некоторые фирмы – например, Canon – стали делать фокусировочные матрицы более широкими, не в один пиксель, а в несколько. Но полностью проблема устранена не была.
Однако инженерная мысль не стоит на месте – и вот уже созданы крестовые датчики. Такие состоят не из двух, а из четырех матриц, расположенных под углом 90 градусов друг к другу. Крестовой датчик легко справляется и с вертикальными, и с диагональными, и с наклонными линиями; он гораздо более «цепкий». Чем выше класс фотоаппарата, тем больше у него крестовых датчиков. У «зеркалок» эконом-класса он обычно один, в центре поля зрения. У камер среднего уровня их может быть больше дюжины, ну а топовая техника несет на борту десятки таких датчиков.