Hvordan fungerer autofokus egentlig?

Autofokus er en funksjon av moderne kameraer som er lett å ta for gitt. Men har du noen gang stoppet for å spørre deg selv hvordan det fungerer? Fokusere en manuell linse kan være en omhyggelig og frustrerende prosess, spesielt for amatører - så hvordan gjør smarttelefonen det så lett?

Det viser seg at det faktisk finnes flere teknologier som brukes til å oppnå autofokus-effekt. La oss begynne med å forklare hva fokus er, og deretter hvordan datamaskinen i telefonen kan manipulere den for å få et skarpt bilde.

Hvordan fokus fungerer

Linsen i smarttelefonkameraet ditt 6 Grunner til at smarttelefonen er det beste kameraet du eier 6 Grunner til at smarttelefonen er det beste kameraet du eier Det kan ikke være en digital speilreflekskamera, men smarttelefonen stanser godt over vekten når det gjelder fotografering. Neste gang du går ut, la det gamle poenget ditt og skyte hjemme. Les mer tjener samme formål som linsen i øyet: å ta lyset som treffer det og projisere det på en sensor slik at et bilde kan tas opp.

Den nøyaktige krumningen i objektivet dikterer hvor langt sensoren må være for å produsere et klart bilde. Hvis du noen gang har brukt et forstørrelsesglass for å brenne trevirke på en solrik dag, vet du at den må holdes på nøyaktig riktig avstand for å fokusere lyset.

Det samme skjer med kameraer: Hvis avstanden er feil, er bildet ute av fokus og derfor uklart. Denne avstanden er kjent som linsens “fokusfokus”.

For å komplisere forhold, endrer vinkelen der lyset rammer et objektiv fokusets dybde. En flatere linse fokuserer parallelle lysstråler fra en fjern kilde, men utelukker det vinklede lyset fra perifere gjenstander. En mer buet linse ville gjøre det motsatte.

Videoen nedenfor går inn i en detaljert forklaring på hvordan linser fungerer, hvis du er interessert:

Du kan se denne effekten selv ved å holde to tommelfinger, en i ansiktet og den andre i armlengden. Hvis du lukker ett øye, finner du at du kan skifte fokus mellom tommelen. Når den fjerne er klar, blir den nærmeste uskarpe, og vice versa.

I tilfelle øyet ditt, Endringen i fokus er gjort ved å bruke små muskler for å fysisk endre formen på linsen. Overarbeidende disse musklene dekker dem, og derfor får du øyeøvelser for å se på nærbilder i lengre tid.

I kameraer, som bruker stive plast- eller glasslinser, er hele objektivet montert på en motor som kan endre avstanden fra sensoren for å oppnå ønsket fokus. Objekter som befinner seg i riktig fokusavstand, vil være skarpe mens objekter som er for nær eller for langt, vil være uskarpe.

Spørsmålet er, hvordan kjenner kameraet den riktige avstanden for linsen?

Metoder for aktiv autofokus

Den enkleste metoden for autofokus er å bruke a mekanisk system som finner avstanden til motivet i bildet, bruker deretter det til å diktere fokuset.

Det tidligste patentet, arkivert av Polaroid i 1986, brukte sonar. Det pulserte målet med ultralyd og brukte ekkoet til å bestemme avstanden. Dette fungerer, men kan falle avoul når du skyter gjennom klart, men fast overflateaktig glass. Hvis du prøver å ta et bilde ut av et vindu, vil autofokus-funksjonen oppdage ekkoet fra glasset og fokusere på det, slik at bildet utover det blir uskarpt.

Mer moderne systemer bruker lys, spesielt infrarødt lys. De produserer en puls av IR-lys og enten måle mengden som reflekteres tilbake eller den tiden det tar for lyset å returnere, bruk deretter denne informasjonen for å bestemme avstanden. Hvis du ser på telefonens kamera og ser to små dioder ved siden av det, er det trolig hvordan telefonen beregner fokus.

Denne tilnærmingen er enkel og har en tendens til å fungere rimelig bra, men det har ulemper. Noen overflater absorberer infrarødt lys, noe som kan føre til unøyaktig avstandsavlesning. Utover det kan en hvilken som helst IR-kilde (som en åpen flamme eller et lyst glødelampe) overvelde det returlyset og gjøre autofokus ubrukelig. Prøv å unngå disse scenariene hvis du vil få gode bilder med et aktivt autofokuskamera.

Så, hva er alternativet?

Metoder for passiv autofokus

Passiv autofokus kan være en god del dyrere å implementere, så du pleier å se den primært på speilreflekskameraer (både digital og analog). Passiv autofokus fungerer ved å utføre en matematisk analyse på selve bildedataene for å avgjøre om det er i fokus eller ikke.

Den vanligste formen for passiv autofokus er “kontrast gjenkjenning”, hvilken Prøv en eller flere striper piksler fra midten av bildet og måler piksel-til-pikselkontrasten, Justere linsen for å prøve å finne konfigurasjonen som maksimerer denne kontrasten.

Dette fungerer fordi uklare bildegrupper i seg selv har mindre kontrast, og siden denne metoden ikke forveksles med IR-lyskilder eller materielle overflater, er det en robustere enn aktiv autofokus. På en måte er dette den mest nøyaktige måten å dømme fokus på, fordi den direkte måler skarpheten av bildet.

Faktisk er det så effektivt at det til og med kan fokusere gjennom et objektiv som forandrer fokusets egenskaper til kameraet - et scenario der alle andre tilnærminger mislykkes. På baksiden kan kontrastdeteksjon ta litt tid for å finne et godt fokus (fordi det må teste mange muligheter), og det kan ha problemer med scener som mangler høy kontrast (som i lite lysfotografi. En lysende guide til lavt lysfotografi Lysende guide til lavt lysfotografi Hvis fotografering handler om å fange lys, hvordan tar du bilder når lyset er lite? Les mer).

En annen tilnærming til passiv autofokus kalles “fase deteksjon”, hvilken bruker to mikrolinser til å fange prøver av innkommende lys og projisere dem på to sensorer. Ved å analysere forskjellen mellom disse bildene, kan kameraet nøyaktig avgjøre hvor parallelt lysstrålene kommer inn i kameraet, og bruk denne informasjonen for å oppnå riktig fokus.

Dette er en veldig rask måte å bestemme optisk fokusering på, men det er dyrt på grunn av behovet for ekstra linser, speil og sensorer, slik at du får se det mer i high-end snarere enn DSLR-kameraer på inngangsnivå. DSLRs beste inngangsnivå For nye fotografer De beste inngangsnivå-DSLR-er for nye fotografer Hvis du vil ta fotografifagene dine til neste nivå, eller du kjenner noen andre som gjør det, er det ingen bedre måte enn å komme inn i DSLR-kameraets verden. Les mer . Ikke bare det, men det kan være mindre nøyaktig enn kontrastdeteksjon, spesielt for kompliserte fag som har komponenter på flere dybder.

Mer nylig har vi begynt å se “hybrid” Passive autofokus-systemer kaster opp, hvilke bruk fasedeteksjon for å hoppe til et godt fokus, bruk kontrastdeteksjon for å gjøre små forbedringer for best mulig fokus. På mange måter tilbyr disse kameraene det beste fra begge verdener (fart og nøyaktighet), men de er for tiden veldig dyrt. Forhåpentligvis vil kostnadene komme ned de neste årene.

Autofokus og deg

Dette er de fire viktigste tilnærmingene til autofokus i vanlig bruk i dag. I fremtiden ser vi kanskje “Lette feltkameraer Lytro Light Field Kamera: Snap Happy eller Photo Gimmick? Lytro Light Field Camera: Snap Happy eller Photo Gimmick? Beskrevet av en ansatt som "den første store forandringen i fotografering siden fotografering ble oppfunnet", er Lytro Light-Field-kameraet absolutt en revolusjonerende enhet. Kameraet rister opp ting ved å erstatte mye av det tunge ... Les mer ” Bli mer populær, som tar bilder med alle mulige fokus og velger den beste. Inntil da må vi arbeide rundt begrensningene av tilgjengelig teknologi.

Så hvordan får du gode bilder 5 måter å unngå uskarphet med en smarttelefonkamera 5 måter å unngå uskarphet med en smarttelefonkamera Jeg synes det er trygt å anta at folk flest tar sine kameraer for smarttelefon for gitt, til tross for sprangene som er gjort i pocketable picture- tar teknologi. Uheldigvis produserer våre smarttelefoner altfor uskarpt ... Les mer ut av et autofokuskamera?

• Det viktigste er å Hold kameraet stødig og sørg for at fokuset er helt konvergert. Det går doble hvis du bruker et kontrast- eller rekkeviddebasert autofokussystem som kanskje trenger noen sekunder for å finne riktig fokus.
• Du må også sørge for at Ditt motiv er på riktig autofokuspunkt, vanligvis midt i søkeren, men ikke alltid. Dette er noe som stort sett alle autofokus-systemer er avhengige av.
• Til slutt må du Vær oppmerksom på teknologien du bruker og sørg for at scenen din er en god kamp for det. Ikke prøv å fokusere direkte på en lys IR-lyskilde ved hjelp av et aktivt system. Hvis du bruker et kontrastbasert system, må du unngå å ta bilder som er en enkelt farge (som en tom vegg) og unngå å ta bilder om natten.

Bortsett fra det, trenger du ganske mye ikke å tenke på det. På en måte, det er en slags poeng.

Er du fotograf? Har du tips for å dele for å håndtere autofokus? Hva er ditt favoritt kamera? Gi meg beskjed i kommentarene!

Bildekreditter: “Samsung Galaxy S5“, “SLR“, “DSLR“, av Wikimedia

Utforsk mer om: Kameralinser, DSLR, Fotografi, Smartphone Photography.