Про ошибки автофокуса и юстировку объектива

#photography #DSLR #kb

Сколько лет снимаю, столько задавался #вопрос​ом: а какого, собственно корнеплода, объективы «промахиваются» при фазовом автофокусе (причем не всегда и не все, так что дело явно не в датчике). Он же должен «видеть», в фокусе картинка или нет. Оказалось — нет. Дальше цитата из источника с незначительными правками и дополнениями.

«Классический» фазовый автофокус работает так:

- свет от объектива проходит через полупрозрачное зеркало (да, вот то самое, из-за чего зеркалку называют зеркалкой) и направляется (вторым, непрозрачным) на сенсор автофокуса (и матрицу замера экспозиции^*);
- на основе фазовой картины процессор вычисляет, насколько фокус «промахнулся» с дистанцией и в каком направлении;
- объективу или мотору камеры выдаётся команда на перемещение фокусировочного блока в заведомо известных направлении и величине так, чтобы эту ошибку компенсировать;
- мотор фокусировки объектива/камеры отрабатывает эту команду и «резкость» считается достигнутой без дополнительных проверок.

Проверить точность фокусировки фазовая система не может, так как при её достижении фазовой ошибки нет и измерять нечего: этим и объясняется принципиальное отсутствие обратной связи. Благодаря своей «разомкнутости» фазовая система работает очень быстро. Но, одновременно, возникает проблема точности её работы, которая обеспечивается точной юстировкой камеры и объективов. На практике, если камера «не уверена» в своих изначальных измерениях, процесс может повториться: камера намеренно «сбивает фокус» и повторяет процесс — такое часто случается при плохом освещении / малоконтрастном объекте / «тёмном» объективе: происходит «рыскание» фокуса.

Теперь, что же может привести к промахам автофокуса? Этому есть две основные причины:

- неверная юстировка датчиков автофокуса — они установлены «не на том» расстоянии, и пути света от объектива до матрицы и до датчиков отличаются; при этом возникает систематическая ошибка, когда все исправные объективы на камере «промахиваются» в одну и ту же сторону на одну и ту же величину — требуется юстировка камеры (датчики установлены так что допускают такие действия);
- неверная отработка объективом заданного камерой перемещения — ошибка юстировки объектива, при этом фронт/бэк фокус возникает только с данным экземпляром объектива; решается либо юстировкой объектива, когда в его мозги зашивают нужные значения поправок специальной софтиной от производителя, либо тем, что в камерах достаточно высокого уровня можно ввести компенсацию фокуса для каждого конкретного объектива.

Кроме того, при недостатке освещения или малоконтрастном объекте съёмки, могут возникнуть «случайные» промахи (обычно сопровождающиеся «рысканием») — вопрос решается улучшением условий съёмки (также на камере или внешней вспышке может включаться светодиод либо стробоскопический режим вспышки — для подсветки автофокуса).

В отличие от фазовой, контрастная система фокусировки (Live View, когда зеркало поднято и картинка транслируется на экран) обеспечивает обратную связь и, теоретически, «промахов» не делает, но она изначально достаточно медленная:

- по данным с матрицы вычисляется «детализация» всей картинки или определённых её участков; делается это, например, проверкой того насколько удаётся её сжать без потерь — чем больше деталей, тем меньше степень сжатия;
- объектив перемещается на некоторую величину и производится проверка — если «стало хуже» направление перемещения изменяется, если «лучше» — то делается шаг в том же направлении;
- после множества таких итераций, когда перемещение в любую сторону приводит к «ухудшению», резкость считается достигнутой.

Это обеспечивает точность, но в ряде практических применений оказывается слишком медленным процессом.

^*Замер экспозиции — тоже интересная штука:

Сам датчик замера экспозиции — это матрица низкого разрешения или вообще разбитая на небольшое количество ячеек. Каждая ячейка получает свет от объектива и рассчитывает его силу в каждом отдельном участке изображения. Эти ячейки рассчитывают не только саму яркость, но и насыщенность отдельных цветов, сдвиг цвета. Дальше информация изображения передается в процессор камеры. Процессор получает еще дополнительную информацию с датчиков фокусировки, чтобы узнать дистанцию фокусировки до снимаемого объекта. После этого, по сложным алгоритмам, которые зависят от выбранного режима съемки, процессор рассчитывает параметры для нужной экспозиции — выдержку, диафрагму, иногда и ISO.

Сейчас алгоритмы на столько продвинутые, что множество камер просто сравнивает полученную информацию с датчиков с базой замера для нескольких сотен тысяч снимков, находит подобный и сразу определяет оптимальный настройки просто «по памяти». Например, Nikon D70s учитывает базу на 30.000 снимков, Nikon D700 базу на 300.000.

Подробнее читайте в источнике.

(Картинка 2 — датчик фокуса, 3 — экспозиции.)