Co wpływa na szybkość ustawiania ostrości bardziej, obiektywu lub korpusu aparatu?

Szybkość jest większym problemem, ale doceniony zostanie również opis dokładności.

Systemy autofokusa

Autofocus to system. Nie ma jednej części, która byłaby szczególnie odpowiedzialna za sprawne działanie systemu AF lub osiągnięcie wysokiej dokładności. W nowoczesnych aparatach komponenty i oprogramowanie obsługujące AF znajdują się zarówno w obiektywie, jak i korpusie aparatu. W niektórych aparatach, które nadal są oparte na starszych systemach AF, elementy te mogą być gorsze, a nawet znacznie gorsze od nowoczesnych w pełni elektronicznych systemów AF.

Z ogólnego punktu widzenia elektroniczne systemy autofokusa, w których silnik jest umieszczony w obiektywie, zapewniają najwyższą wydajność i najwyższą dokładność. Jednak obiektyw AF z silnikiem ostrości jest tylko częścią zdjęcia ... nadal potrzebujesz czegoś, co napędza ten silnik i sprawia, że ​​działa. Istnieją również różne rodzaje silników, niektóre są tańsze i mniej skuteczne, a inne są droższe i bardziej skuteczne. Oprócz elementów mechanicznych i elektrycznych potrzebne jest również odpowiednie oprogramowanie ... oprogramowanie układowe, aby obsługiwać system AF. W nowoczesnym elektronicznym systemie AF oprogramowanie układowe zwykle istnieje zarówno w obiektywie, jak i korpusie aparatu. W starszych systemach oprogramowanie sprzętowe prawdopodobnie będzie istnieć tylko w korpusie aparatu (potencjalnie razem z silnikiem napędu AF, ponieważ niektóre starsze konstrukcje obejmowały silnik raczej w korpusie aparatu niż w obiektywie).

Działanie autofokusa

W przeszłości autofokus był osiągany za pomocą częściowych systemów sprzężenia zwrotnego w otwartej pętli, w których aparat inicjowałby ruch napędu AF, obiektyw dostosowywał się, a system zatrzymywał się, dopóki nie powiesz mu, aby wykonał kolejną regulację AF. W zależności od dokładnej implementacji może wystąpić więcej niż jeden ruch obiektywu w odpowiedzi na pojedyncze polecenie AF. Przyczyną może być ograniczone oprogramowanie układowe obiektywu lub jego brak, co uniemożliwia prawidłową pętlę sprzężenia zwrotnego.

W nowoczesnych systemach AF napęd AF jest uzyskiwany dzięki zamkniętym systemom sprzężenia zwrotnego. W zamkniętej pętli regulacja AF jest wykonywana w sposób ciągły, aż do uzyskania ostrości ... przynajmniej w granicach określonych tolerancji. Jest to możliwe dzięki znacznie bogatszemu oprogramowaniu wbudowanemu w obiektywy z autofokusem, co pozwala na pełniejszą dwukierunkową komunikację między obiektywem a aparatem. Aparat instruuje obiektyw, aby wykonał określony ruch, a obiektyw może dostarczyć informacji o tym, czy wykonał żądany ruch i czy ruch był o żądaną kwotę, czy nie. Aparat i obiektyw mogą stale dokonywać regulacji w odpowiedzi na pojedyncze polecenie AF od użytkownika, aby uzyskać dokładniejsze ustawienie ostrości.

Takie sprzężenie zwrotne w pętli zamkniętej jest nowszym pojawieniem się w systemach AF, wspierane przez nowszą technologię obiektywów, bardziej zaawansowane oprogramowanie napędu AF w korpusach aparatów i dokładniejsze czujniki wykrywania przesunięcia fazowego. Szybkość i dokładność AF w coraz większym stopniu zależą od możliwości czujnika AF, liczby punktów czujnika AF, możliwości oprogramowania napędu AF oraz szybkości procesorów w aparacie.

Dokładność autofokusa

Jeśli chodzi o dokładność, rolę odgrywa kilka konkretnych czynników. Czujnik AF jest prawdopodobnie najbardziej znaczącym czynnikiem, jednak liczy się także oprogramowanie wewnętrzne obiektywu oraz jakość optyczna obiektywu. Systemy pomiaru, zwłaszcza systemy pomiaru koloru, również zostają powiązane z systemem AF nowoczesnych aparatów, oferując zwiększone możliwości, które wcześniej nie były możliwe lub możliwe tylko w aparatach bardzo wysokiej klasy. Istnieje wiele różnych czujników AF dostępnych na rynku w obecnych aparatach DSLR, od podstawowych czujników 9-punktowych z pojedynczym punktem o wysokiej precyzji do czujników 61-punktowych z 41 punktami o wysokiej precyzji i różnych opcji pomiędzy nimi. Rozmiar każdego punktu AF, ich gęstość, orientacja linii czujników wykrywających fazę, a nawet sposób zbieżności linii czujników wpływają na precyzję i dokładność systemu AF.

Oczywiście im bardziej złożony jest czujnik AF i im większa liczba punktów AF, tym bardziej złożone musi być oprogramowanie, które je napędza. We współczesnych „siatkowych” systemach AF, w których występuje duża liczba punktów, a także duża liczba punktów o wysokiej precyzji, oprogramowanie napędu AF jest na ogół dość zaawansowane. Czujnik pomiaru koloru, oliwkowy / turkusowy (czerwono-zielony i niebiesko-zielony) lub pełny RGB, może brać udział w podejmowaniu decyzji w systemie AF, umożliwiając pomoc w zakresie koloru, kształtu, a nawet identyfikacji na podstawie bibliotek znanych obiektów w wyborze, które punkty AF mają być używane podczas określania ostrości.

Precyzja punktu AF zależy od jego struktury. Istnieją pojedyncze punkty liniowe , zarówno czujniki poziome, jak i pionowe, punkty krzyżowe , które obejmują zarówno czujniki liniowe poziome, jak i pionowe w jednym punkcie AF, i diagonalne punkty krzyżowe, które obejmują dwa czujniki liniowe 45 stopni przeciwstawne dla jednego Punkt AF i podwójne punkty krzyżowe, które wykorzystują zarówno standardowy, jak i ukośny zestaw czujników krzyżowych w jednym punkcie AF. Im więcej czujników liniowych o dowolnej orientacji, zaangażowanych w wykrywanie przesunięcia fazowego w jednym punkcie AF, zwiększy precyzję ostrości wykrytą przez ten punkt.

Konstrukcja każdego czujnika również jest różna. Niektóre czujniki liniowe charakteryzują się bardzo wysoką precyzją, ponieważ zawierają więcej fotodiod na linię, umożliwiając wykrywanie przesunięcia fazowego w drobniejszych przyrostach, a jednocześnie wymagając więcej światła. Inne charakteryzują się niższą precyzją, ponieważ zużywają mniej fotodiod na linię, wykrywając więcej światła na czujnik, a zatem działają w niższym całkowitym świetle. Niektóre punkty AF działają tylko do pewnych maksymalnych wartości przysłony. Punkty o najwyższej precyzji zwykle wymagają f / 2.8, a w systemie AF jest zwykle mniej punktów, które są tak precyzyjne. Większość punktów AF będzie wymagać co najmniej f / 4 lub f / 5.6, pracując w mniejszym świetle, ale także oferując mniejszą precyzję. Niektóre zaawansowane systemy AF obsługują jeden lub więcej punktów AF, które będą działać z obiektywami o maksymalnej przysłonie f / 8 (np. Obiektyw f / 5.6 z obiektywem 1.4x TC lub obiektyw f / 4 z obiektywem 2x TC).

Wydajność autofokusa

Jeśli chodzi o szybkość systemu AF, to naprawdę sprowadza się do dwóch rzeczy: światła i wydajności przetwarzania. W prawie wszystkich przypadkach im więcej światła padnie na obiektyw, tym szybszy będzie AF. Wynika to z faktu, że jednostka AF, mała obudowa pod lustrem DSLR, w której znajduje się czujnik AF, wykorzystuje tylko ułamek światła, które faktycznie przechodzi przez otwór. Samo lustro jest w połowie srebrzone i pozwoli około 50% światła, które dociera do drugiego zwierciadła, które odbije te 50% światła na jednostkę AF. Co więcej, tylko obszar kadru objęty punktami AF jest w rzeczywistości częściowo posrebrzony w lustrze głównym, więc tylko ułamek całkowitej ilości światła jest zaangażowany w pierwszej kolejności ... więc pracowali z mniej niż 50% całkowita ilość światła przechodzącego przez otwór obiektywu. Ponadto, specjalny obiektyw na górze jednostki AF nad czujnikiem odpowiada za dalsze dzielenie docierającego do niego światła. Światło docierające do jednostki AF zostanie podzielone przez tyle punktów AF, a dla każdego punktu AF światło zostanie ponownie podzielone, aby osiągnąć dwie, cztery lub nawet osiem połówek każdego czujnika liniowego odpowiedzialnego za wykrywanie przesunięcia fazowego dla każdego punktu AF . Czujnik AF musi pracować z mniej niż 50% światła przechodzącego przez obiektyw, a każdy punkt AF działa z ułamkiem tego światła.

Zakładając, że masz wystarczająco dużo światła, aby użyć punktów AF o najwyższej precyzji, kluczowym czynnikiem w wydajności jest wydajność oprogramowania napędu AF i szybkość procesora, który go wykonuje. Wydajny algorytm działający na szybkim procesorze, w połączeniu z wysokiej jakości obiektywem, który obejmuje również szybki procesor i wydajne algorytmy we własnym oprogramowaniu, zapewni jedne z najlepszych wydajności AF. W przypadku Canona 1D X system AF i pomiaru faktycznie ma dedykowany procesor, który jest niezależny od podstawowych procesorów obrazu (unikalna konfiguracja), zapewniając ciągły AF z nieprzerwaną mocą przetwarzania. Obliczenia o wysokiej wydajności pozwalają systemowi AF, zarówno obiektywowi, jak i aparatowi, na kilkakrotne precyzyjne dostrojenie AF w zamkniętej pętli w ułamku sekundy, co zapewnia niezwykle wysoką precyzję,

To złożone pytanie, ponieważ istnieje wiele sposobów wykonywania AF, które obejmują korpus i obiektyw, a całość działa razem jako system. Zależy to od tego, jaki mechanizm służy do przesuwania optyki.

Prędkość ustawiania ostrości za pomocą śruby zależy częściowo od tego, jak szybko ciało może obrócić krzywkę napędzającą obiektyw, a częściowo od tego, ile ciężaru i tarcia występuje w mechanizmie ogniskowania obiektywu. (Na marginesie, jest to jeden z powodów, dla których obiektywy AF napędzane śrubą wydają się być „tanie” w porównaniu ze starszymi obiektywami manualnymi: muszą mieć niską masę i tarcie, aby móc szybko ustawić ostrość bez zmuszania silnika do cięższej pracy Przeciąganie, które pomaga ludzkiej dłoni w drobnych korektach, nie jest pożądane, gdy soczewka jest obracana przez ciało.)

Silniki w obiektywie są zwykle szybsze (i cichsze) niż AF napędzane śrubą, więc to, jak szybko zachodzi ogniskowanie, zależy prawie całkowicie od obiektywu, który działa tylko na polecenia ciała i być może przekazuje informacje zwrotne o tym, jak poszło. Stan źródła energii w ciele może odgrywać niewielką rolę w zależności od tego, jak ciało zarządza swoją mocą.

Dokładność jest funkcją tego, jak dobrze ciało może podejmować decyzje dotyczące tego, jak dobrze obraz jest zogniskowany, jak dokładnie może kontrolować mechanizm ogniskowania i jak dobrze mechanizm utrzymuje swoją pozycję, gdy nie jest poruszany.

Porównując niektóre z pierwszej generacji obiektywów Minolta AF na pierwszej generacji Maxxum 9000 ciało (dość dużo pierwszy prawdziwy AF lustrzanki ¹ ), aby rozsądnie prądu (Sony Alpha A900) ciała wskazuje, że nawet z dokładnie tych samych soczewek, nowy korpus poprawia szybkość drastycznie , podczas gdy nowy obiektyw na starym korpusie tylko nieznacznie poprawia prędkość (jeśli w ogóle). Nie mierzyłem tego obiektywnie, ale subiektywnie powiedziałbym, że stare ciało z nowym obiektywem daje może 20-30% poprawę, podczas gdy stare soczewki z nowym ciałem są prawdopodobnie co najmniej 5 razy szybsze.

Dodam, że poprawa prędkości była w tym czasie niezwykle nieliniowa. Mam też Maxxum 9 z 1998 lub 99 roku, który jest prawie na równi z A900 - wydaje się, że jest nieco szybszy, choć nie jestem tego pewien.

Powinienem dodać, że wiek soczewek nie robi dużej różnicy w szybkości, ale mogą istnieć (są) dość znaczne różnice w soczewkach dokładnie w tym samym wieku. Na przykład mam kilka obiektywów Minolta AF pierwszej generacji - 28, 35, 50, 135 i 28-135. Na przykład 135 jest bardzo szybki. Mam także model 85 / 1.4, który jest znacznie nowszy - ale 135 nadal skupia się znacznie szybciej.

Przynajmniej dla jeszcze fotografii, dokładność zależy przede wszystkim na ciele. Gdyby ustawianie ostrości odbywało się w otwartej pętli, wówczas niedokładność między odległością, którą kazano przesunąć soczewce, a odległością, którą faktycznie przesunęła, prowadziłaby do niedokładności ogniskowania. Wbrew powszechnemu przekonaniu jestem dość pewny, że ogniskowanie w otwartej pętli nigdy nie było normą, ani prawdopodobnie w ogóle jej nie używano (np. Patent Minolty z 1982 r. Ujawnia system zamkniętej pętli). Biorąc pod uwagę, że jest to zamknięta pętla, dokładniejszy ruch obiektywu oznacza w większości mniej drobnych poprawek w celu uzyskania dokładnej ostrości.

W nieco innym temacie zauważyłem, że w przypadku czujników f / 2.8 vs. f / 4, f / 5.6 (itp.) Prawdziwym problemem nie jest ilość światła wykorzystywana w większości przypadków. Prawdziwym problemem jest przede wszystkim średnica soczewki (wyrażona jako kąt) widziana przez czujnik. Aby to wyjaśnić, prawdopodobnie najpierw muszę wykonać kopię zapasową i wyjaśnić, jak działa czujnik AF. Na razie trzymajmy się prostego czujnika jednowierszowego. Zaczyna się od dwóch pryzmatów, podobnie jak podzielony obraz na środku większości ekranów aparatów z ręcznym ustawianiem ostrości. Za każdym pryzmatem znajduje się czujnik liniowy. Podobnie jak w przypadku wizjera podzielonego obrazu, aparat znajduje ostrość, wyrównując obrazy przechodzące przez te dwa pryzmaty.

Podstawową różnicą między czujnikiem f / 2.8 i (na przykład) czujnikiem f / 5.6 jest kąt tych pryzmatów. To określa kąt między dwoma strumieniami, na które „przygląda się” czujnik ostrości. Im szerszy kąt między światłem przechwytywanym przez dwa pryzmaty, tym większa będzie niewspółosiowość między zdjęciami zarejestrowanymi przez te dwa czujniki dla danego stopnia błędnego ustawienia ostrości. To z kolei ułatwia aparatowi określenie stopnia nieprawidłowego ustawienia ostrości i dokładniejsze określenie końcowego ustawienia ostrości.

Główny punkt: nie chodzi o ilość światła, ale o kąt światła. Czujnik f / 2.8 w pomieszczeniu nadal (łatwo) bije czujnik f / 5.6 w pełnym świetle słonecznym, mimo że ten ostatni ma więcej światła do pracy. Podobnie posiadanie obiektywu szybszego niż ocena czujnika (np. Obiektyw f / 1.4, czujnik f / 2.8) zasadniczo nie daje żadnej poprawy.

Jeśli chodzi o różnice prędkości między posiadaniem silnika w ciele a obiektywem, obawiam się, że muszę jeszcze raz zaprzeczyć powszechnej wiedzy. Na przykład Minolta wyprodukował obiektywy 300 / 2.8 zarówno w wersji napędzanej ciałem, jak i w obiektywie (SSM). Wersja SSM jest (zgodnie z oczekiwaniami) praktycznie cicha i „czuje się”, jakby skupiała się szybciej - ale tutaj dokonałem obiektywnych pomiarów i okazuje się, że wersja SSM jest nieznacznie wolniejsza niż jej poprzednik napędzany mechanicznie. Jednak zanim wyszło, nie miało już większego znaczenia - obiektywy napędzane mechanicznie były „wystarczająco szybkie”.

Powinienem jednak dodać, że przy dalszym ustawianiu ostrości soczewki SSM / HSM / USM wydają się mieć przewagę. Podejrzewam, że ma to mniej wspólnego z prędkością ogniskowania niż z dokładnością ruchu. W lustrzankach opóźnienie wynosi zwykle 80-100 ms, a lustro podnosi się przed zrobieniem zdjęcia. System AF analizuje ruch ostrości i przewiduje, gdzie będzie, kiedy migawka faktycznie się otworzy. W przeciwieństwie do normalnego AF, jednak nie ma wątpliwości, że to ma być zrobione „otwartej pętli” - tak szybko, jak lustro zaczyna przerzucać się, AF czujnik nie otrzymuje żadnego światła, więc nie mogę sens cokolwiek. Przez ten czas system AF po prostu przesuwa ostrość obiektywu, bez możliwości sprawdzenia, jak dokładnie ten ruch odzwierciedla to, o co prosi.

Chociaż nie mogę teraz znaleźć linku do niego, jedna strona przeprowadziła test kilka lat temu. O ile pamiętam, zamontowali cel na samochodzie i pojechali w kierunku aparatu, robiąc zdjęcia, aż samochód minął aparat.

W zależności od tego, jak chcesz zinterpretować wyniki, możesz odczytać wyniki jako faworyzujące Sony lub Canon. Sony A700 wyprodukował najwyższy odsetek zdjęć z ostrością, ale ówczesny Canon 1D (myślę, że znak IV) wytworzył większą liczbę zdjęć z ostrością dzięki większej liczbie klatek na sekundę.

Podsumowanie:

1. Przynajmniej z wczesnymi systemami AF, które były naprawdę powolne, ciało robi dużą różnicę. 1a. Ale większość tej różnicy miała miejsce ponad dekadę temu.
2. W przypadku czujników f / 2.8 vs. f / 5.6 (itp.) Naprawdę liczy się przysłona, a nie ilość światła.
3. Różnice między ogniskową opartą na ciele i soczewką były kiedyś ogromne, ale teraz minimalne - do tego stopnia, że ​​w zasadzie nie są to jedna klasa w porównaniu do innej klasy. 3a. ale dla dalszego skupienia się, silniki w obiektywie nadal mają dużą zaletę.

Chociaż nie nagrywam wideo, wydaje mi się, że to wystarczające, jak przewidywanie ostrości, które 3a prawdopodobnie dotyczy również wideo.

Wcześniej było kilka prób - dla kilku przykładów: Nikon F3AF i Pentax, którego numeru modelu nie pamiętam. Żaden z nich nie został wystarczająco zauważony. Z czysto technicznego punktu widzenia, żaden z nich nie może być traktowany jako dowód koncepcji - jeśli będziesz miał wystarczająco dużo cierpliwości, możesz skierować je na coś i stwierdzić, że rzeczywiście znajdą właściwy punkt skupienia - w końcu. Oceniłbym jednak oba jako całkowicie niepraktyczne. Ustawianie ostrości było o wiele za wolne, aby było przydatne, a wybór obiektywu był tak ograniczony, że i tak nie miał większego znaczenia - Pentax miał tylko jeden obiektyw AF, a Nikon dwa.

Mówiąc o sprzęcie Canon: Szybkość zależy przede wszystkim od obiektywu, a dokładności od ciała. Jednak dokładność będzie również częściowo zależeć od precyzji silnika soczewki.

Zasadniczo soczewka i korpus działają jako system zamkniętej pętli. Komputer w ciele decyduje o bieżącym stanie skupienia. Informacje te są gromadzone za pomocą czujników. Liczba i typ różnią się w zależności od ciała. Na przykład modele z niższej półki mają jeden czujnik krzyżowy pośrodku i 8 innych czujników punktowych. Następnie komputer wysyła do obiektywu żądanie obrócenia elementu skupiającego za pomocą protokołu SPI z 8 bitami danych i 1 bitem stopu.

Teraz mikrokontroler na obiektywie sprawdza, jak długo uruchomić silnik, aby osiągnąć żądaną pozycję. To sam system z otwartą pętlą, którego prędkość i dokładność zależą wyłącznie od obiektywu. Jest to proces z otwartą pętlą, a obiektyw w ogóle nie ma sprzężenia zwrotnego położenia. Po prostu obraca się tak, jak mu się wydaje. W tym momencie odgrywa rolę precyzja silnika obiektywu. Po osiągnięciu żądanej pozycji ciało ponownie sprawdza ostrość. Jeśli jest zadowolony z fokusa, wysyła wskazanie do użytkownika lub prosi o korektę pozycji.

Jednak w praktyce precyzja silnika tak naprawdę nie wpłynie na dokładność ogniskowania. Wiek czujników punktowych i pyłu będzie prawdopodobnie znacznie większym czynnikiem.