DSLR na cestě časem - 3. díl
15.10.2008, Roman Pihan, článek
Po měření expozice v minulém díle se dnes podíváme na konstrukci automatického ostření (autofocus), tolik typickou pro současné SLR/DSLR. Podíváme se tedy nejen na typy autofocusů, ale hlavně na to, jak tyto vlastně pracují.
V minulém díle bylo popsáno, že potřeba měřit expozici za objektivem, a tedy metodou TTL vede k nutnosti rozdělit světlo putující do šachty hledáčku na dvě části – jedna skutečně pro oko fotografa a druhá pro expoziční senzor obvykle přítomný také v šachtě hledáčku. Situace je však ještě složitější, protože je tady ještě automatické zaostřování – autofocus, AF.
V drtivé většině zrcadlovek je tzv. pasivní zaostřovací systém, který pracuje na jednoduchém principu. Zrcadlovka se „dívá“ na scénu a při pokynu k zaostření (obvykle namáčknutí spouště do poloviny) začne zkusmo hýbat čočkami v objektivu, a to tak dlouho, dokud neuvidí ostrý obraz.
Pro úplnost ještě dodejme, že existuje i tzv. aktivní autofocus, který jako první uvedla na trh v roce 1986 firma Polaroid. Ten pracuje na principu radaru, a sice vysílá ultrazvukové vlny (v případě Polaroidu) a poslouchá jejich echo. Ze zpoždění odpovědi (echa) je potom možné spočítat vzdálenost k překážce, od které se vlny odrazily. A na tuto vzdálenost je potom možné nastavit čočky v objektivu, respektive zařídit, aby na tuto vzdálenost bylo zaostřeno. Slovo aktivní se používá proto, že fotoaparát nějaký druh zvuku či vln aktivně vysílá právě s cílem zjistit vzdálenost.
Polaroid SX-70 je zrcadlovka vyráběná v letech 1972 až 1977 a vybavená aktivním ultrazvukovým zaostřovacím mechanismem na principu sonaru.
Aktivní ostřící systém byl později zdokonalen a začal používat infračervené světlo namísto ultrazvuku a byl i doplněn o další zpřesňující metody jako je triangulace atd. Má ovšem řadu nevýhod - mezi ty hlavní patří omezený dosah na cca 5-6 metrů, nemožnost ostřit přes sklo či příslušenství atd. To je i důvod, proč většina dnešních fotoaparátů a nejen SLR/DSLR používá pasivní autofocus.
Pasivní systém žádný signál nevysílá (odtud pasivní) a k zaostření používá samotný obraz. Prostě se čočky v objektivu nastaví tak, aby obraz byl ostrý. Na podobném principu funguje i lidské oko, kde vyhodnocovací jednotkou je pochopitelně mozek.
U SLR/DSLR to ale znamená, že vedle oka fotografa přiloženého k hledáčku a expozičního senzoru (viz minulý díl) musí vidět ještě nějaký další senzor zodpovědný za ostření. To znamená rozdělit obraz produkovaný objektivem ne na dvě, ale tři části – jedna pro fotografa do hledáčku, druhá pro expoziční senzor a třetí pro autofocus senzor. Tak tomu i skutečně je a k oddělení obrazu pro autofocus dochází pomocí polopropustnosti hlavního zrcátka a pomocí druhého zrcátka, které proud světla odrazí obvykle dolů pod hlavní senzor/film, kde jsou AF senzory.
Světlo za objektivem je u běžné zrcadlovky rozděleno na světlo pro oko fotografa (červeně), světlo pro měření expozice (modře) a pomocí polopropustného hlavního zrcátka a druhého malého pomocného zrcátka pro AF senzory (zeleně).
AF senzor je obvykle malý a rychlý CCD proužek o typickém rozlišení 100 až 200 pixelů, který se dívá na obraz společně s fotografem a vyhodnocuje ostrost hran ve zvoleném místě obrazu. Vyhodnocovací procesor potom hledá takovou polohu čoček v objektivu, kdy jsou hrany maximálně ostré.
Pasivní AF je metoda vcelku přirozená. Hledá se taková poloha čoček, kdy se scéna AF senzoru jeví maximálně ostrá. AF senzor je však malý, dívá se proto jen do malé části scény, a proto zaostří podle konkrétního místa v obraze.
Pro úplnost je třeba poznamenat, že moderní SLR/DSLR používají variantu pasivního ostření, která nevyhodnocuje jen kontrast obrazu z AF senzoru, ale též fázový posuv (phase detection). Díky této složitější metodě je totiž možné rozhodnout, zda je nutné čočkami pohybovat pro správné zaostření vpřed či vzad, čímž se ostření velmi urychluje. Není-li použito fázové ostření, je třeba ostřící rozsah projet opravdu zkusmo celý, a to i co se směru pohybu týče.
Při velké hloubce ostrosti a zaclonění typickém pro krajinu je ostření snadné a chyba spíše výjimečná (nahoře). Při malé hloubce ostrosti typické například pro makro nebo teleobjektivy je však správné zaostření velmi důležité. Současně je také pěkným oříškem. Ani současné sofistikované AF systémy nejsou bohužel 100% spolehlivé.
I když je pasivní ostření dnes v drtivé většině fotoaparátů, tak má své nevýhody, které je třeba brát v úvahu. Prvním problémem pasivního AF je, že při poklesu intenzity světla začne být nespolehlivé a pomalé, až ztratí schopnost ostřit zcela. Důvod je prostý – vyhodnocovací AF senzor nevidí. Proto SLR/DSLR špatně ostří v šeru a ve tmě a snaží se situaci vyřešit pomocným AF světlem (AF assist light) nebo vyklopením a zamrkáním blesku. Oboje je nepříjemné, scénu ruší a funguje jen na pár metrů.
Malá „žárovička“ vestavěná v těle SLR/DSLR (podle terminologie Nikonu AF Assist Illuminator) pomáhá osvítit scénu vždy, když osvětlení je pro AF senzory nedostatečné. Má však dosah jen v řádech metrů a ten navíc závisí na světelnosti objektivu.
Druhým problémem pasivního AF systému je, že selže tam, kde nejsou žádné hrany, na které by se mohl AF senzor chytit. Je proto nemožné zaostřit na bílou zeď, oblohu, čistý papír atd. Navíc je třeba si uvědomit, že AF senzor je plošně malý a vidí jen malý kousek scény. Hrany musí být tedy tam. Že jsou hrany vedle je sice hezké, ale AF senzor je tam nevidí. Fotograf je proto zodpovědný za to, že AF senzoru ukáže hranu – viz dále AF body.
AF senzor se dívá jen na malý kus scény a tam hledá hranu. Moderní přístroje mají však AF senzorů více a ty jsou různě rozmístěny po ploše snímku. Říká se jim AF body. Jeden bod je logicky ve středu snímku a většinou je citlivý na horizontální, vertikální a někdy i na diagonální hrany. Další body mohou být různě rozmístěny po ploše snímku a jejich citlivost (vertikální či diagonální) je již poplatná modelu fotoaparátu.
Typické rozmístění pěti AF bodů a jejich citlivost v dnešní amatérské DSLR.
Typické rozmístění AF bodů u profesionální DSLR, která má 45 AF bodů.
Ukázka konkrétního rozmístění AF bodů po ploše hledáčku v milimetrech u DSLR Canon EOS 40D.
Je-li bodů více, tak vzniká otázka, jakou strategii při ostření zvolit. Body se totiž dají různě vybírat - jeden či všechny, někdy i různé skupiny. Praxe bývá ale zhruba následující:
Příště se podíváme na výše popsané metody podrobněji, podíváme se na ostření při živém náhledu (Live View) a rozebereme odlišnost mezi ostřením SLR/DSLR a kompaktů.
Automatické zaostřování – autofocus, AF
V drtivé většině zrcadlovek je tzv. pasivní zaostřovací systém, který pracuje na jednoduchém principu. Zrcadlovka se „dívá“ na scénu a při pokynu k zaostření (obvykle namáčknutí spouště do poloviny) začne zkusmo hýbat čočkami v objektivu, a to tak dlouho, dokud neuvidí ostrý obraz.
Aktivní autofocus
Pro úplnost ještě dodejme, že existuje i tzv. aktivní autofocus, který jako první uvedla na trh v roce 1986 firma Polaroid. Ten pracuje na principu radaru, a sice vysílá ultrazvukové vlny (v případě Polaroidu) a poslouchá jejich echo. Ze zpoždění odpovědi (echa) je potom možné spočítat vzdálenost k překážce, od které se vlny odrazily. A na tuto vzdálenost je potom možné nastavit čočky v objektivu, respektive zařídit, aby na tuto vzdálenost bylo zaostřeno. Slovo aktivní se používá proto, že fotoaparát nějaký druh zvuku či vln aktivně vysílá právě s cílem zjistit vzdálenost.
Polaroid SX-70 je zrcadlovka vyráběná v letech 1972 až 1977 a vybavená aktivním ultrazvukovým zaostřovacím mechanismem na principu sonaru.
Aktivní ostřící systém byl později zdokonalen a začal používat infračervené světlo namísto ultrazvuku a byl i doplněn o další zpřesňující metody jako je triangulace atd. Má ovšem řadu nevýhod - mezi ty hlavní patří omezený dosah na cca 5-6 metrů, nemožnost ostřit přes sklo či příslušenství atd. To je i důvod, proč většina dnešních fotoaparátů a nejen SLR/DSLR používá pasivní autofocus.
Pasivní autofocus
Pasivní systém žádný signál nevysílá (odtud pasivní) a k zaostření používá samotný obraz. Prostě se čočky v objektivu nastaví tak, aby obraz byl ostrý. Na podobném principu funguje i lidské oko, kde vyhodnocovací jednotkou je pochopitelně mozek.
U SLR/DSLR to ale znamená, že vedle oka fotografa přiloženého k hledáčku a expozičního senzoru (viz minulý díl) musí vidět ještě nějaký další senzor zodpovědný za ostření. To znamená rozdělit obraz produkovaný objektivem ne na dvě, ale tři části – jedna pro fotografa do hledáčku, druhá pro expoziční senzor a třetí pro autofocus senzor. Tak tomu i skutečně je a k oddělení obrazu pro autofocus dochází pomocí polopropustnosti hlavního zrcátka a pomocí druhého zrcátka, které proud světla odrazí obvykle dolů pod hlavní senzor/film, kde jsou AF senzory.
Světlo za objektivem je u běžné zrcadlovky rozděleno na světlo pro oko fotografa (červeně), světlo pro měření expozice (modře) a pomocí polopropustného hlavního zrcátka a druhého malého pomocného zrcátka pro AF senzory (zeleně).
AF senzor je obvykle malý a rychlý CCD proužek o typickém rozlišení 100 až 200 pixelů, který se dívá na obraz společně s fotografem a vyhodnocuje ostrost hran ve zvoleném místě obrazu. Vyhodnocovací procesor potom hledá takovou polohu čoček v objektivu, kdy jsou hrany maximálně ostré.
Pasivní AF je metoda vcelku přirozená. Hledá se taková poloha čoček, kdy se scéna AF senzoru jeví maximálně ostrá. AF senzor je však malý, dívá se proto jen do malé části scény, a proto zaostří podle konkrétního místa v obraze.
Pro úplnost je třeba poznamenat, že moderní SLR/DSLR používají variantu pasivního ostření, která nevyhodnocuje jen kontrast obrazu z AF senzoru, ale též fázový posuv (phase detection). Díky této složitější metodě je totiž možné rozhodnout, zda je nutné čočkami pohybovat pro správné zaostření vpřed či vzad, čímž se ostření velmi urychluje. Není-li použito fázové ostření, je třeba ostřící rozsah projet opravdu zkusmo celý, a to i co se směru pohybu týče.
Při velké hloubce ostrosti a zaclonění typickém pro krajinu je ostření snadné a chyba spíše výjimečná (nahoře). Při malé hloubce ostrosti typické například pro makro nebo teleobjektivy je však správné zaostření velmi důležité. Současně je také pěkným oříškem. Ani současné sofistikované AF systémy nejsou bohužel 100% spolehlivé.
Problémy pasivního AF
I když je pasivní ostření dnes v drtivé většině fotoaparátů, tak má své nevýhody, které je třeba brát v úvahu. Prvním problémem pasivního AF je, že při poklesu intenzity světla začne být nespolehlivé a pomalé, až ztratí schopnost ostřit zcela. Důvod je prostý – vyhodnocovací AF senzor nevidí. Proto SLR/DSLR špatně ostří v šeru a ve tmě a snaží se situaci vyřešit pomocným AF světlem (AF assist light) nebo vyklopením a zamrkáním blesku. Oboje je nepříjemné, scénu ruší a funguje jen na pár metrů.
Malá „žárovička“ vestavěná v těle SLR/DSLR (podle terminologie Nikonu AF Assist Illuminator) pomáhá osvítit scénu vždy, když osvětlení je pro AF senzory nedostatečné. Má však dosah jen v řádech metrů a ten navíc závisí na světelnosti objektivu.
Druhým problémem pasivního AF systému je, že selže tam, kde nejsou žádné hrany, na které by se mohl AF senzor chytit. Je proto nemožné zaostřit na bílou zeď, oblohu, čistý papír atd. Navíc je třeba si uvědomit, že AF senzor je plošně malý a vidí jen malý kousek scény. Hrany musí být tedy tam. Že jsou hrany vedle je sice hezké, ale AF senzor je tam nevidí. Fotograf je proto zodpovědný za to, že AF senzoru ukáže hranu – viz dále AF body.
Autofocus body (AF points)
AF senzor se dívá jen na malý kus scény a tam hledá hranu. Moderní přístroje mají však AF senzorů více a ty jsou různě rozmístěny po ploše snímku. Říká se jim AF body. Jeden bod je logicky ve středu snímku a většinou je citlivý na horizontální, vertikální a někdy i na diagonální hrany. Další body mohou být různě rozmístěny po ploše snímku a jejich citlivost (vertikální či diagonální) je již poplatná modelu fotoaparátu.
Typické rozmístění pěti AF bodů a jejich citlivost v dnešní amatérské DSLR.
Typické rozmístění AF bodů u profesionální DSLR, která má 45 AF bodů.
Ukázka konkrétního rozmístění AF bodů po ploše hledáčku v milimetrech u DSLR Canon EOS 40D.
Je-li bodů více, tak vzniká otázka, jakou strategii při ostření zvolit. Body se totiž dají různě vybírat - jeden či všechny, někdy i různé skupiny. Praxe bývá ale zhruba následující:
- Při běžné reportážní práci a při ostření metodou One shot (Canon) či AF-S (Single, Nikon) se volí jen a pouze střední AF bod a používá se metoda „zamiř a zaostři – překomponuj - domáčkni“ (point-recompose-shot).
- Při ostření metodou AI servo (Canon) či AF-C (Continuous, Nikon) se volí většinou všechny AF body.
- Při snímání statických dějů či naopak velmi rychlých dějů, při fotografování ze stativu atd. je problematické či nepraktické provádět „zamiř a zaostři – překomponuj – domáčkni“, a proto se volí vhodný AF bod podle obsahu snímku a jeho zarámování.
Příště se podíváme na výše popsané metody podrobněji, podíváme se na ostření při živém náhledu (Live View) a rozebereme odlišnost mezi ostřením SLR/DSLR a kompaktů.
