Hoe werkt autofocus eigenlijk?

Autofocus is een functie van moderne camera's die gemakkelijk als vanzelfsprekend wordt beschouwd. Maar ben je ooit gestopt om jezelf af te vragen hoe het werkt? Het scherpstellen van een handmatige lens kan een moeizaam en frustrerend proces zijn, vooral voor amateurs - dus hoe doet uw smartphone het zo gemakkelijk?

Het blijkt dat er eigenlijk verschillende technologieën zijn die worden gebruikt om een ​​autofocuseffect te bereiken. Laten we beginnen met uit te leggen wat de focus is, en vervolgens hoe de computer in je telefoon het kan manipuleren om een ​​scherp beeld te krijgen.

Hoe Focus werkt

De lens in de camera van uw smartphone 6 Redenen Uw smartphone is de beste camera die u bezit 6 Redenen Uw smartphone is de beste camera die u bezit Het is misschien geen digitale spiegelreflex, maar uw smartphone schiet boven het gewicht als het op fotografie aankomt. De volgende keer dat je uitgaat, verlaat je je oude punt en fotografeer je thuis. Meer informatie heeft hetzelfde doel als de lens in uw oog: om het licht dat op de lens valt te projecteren en op een sensor te projecteren zodat een beeld kan worden opgenomen.

De exacte kromming van de lens bepaalt hoe ver de sensor moet zijn om een ​​helder beeld te produceren. Als je ooit een vergrootglas hebt gebruikt om hout te verbranden op een zonnige dag, weet je dat het op precies de juiste afstand moet worden gehouden om het licht te focussen.

Hetzelfde gebeurt met camera's: als de afstand verkeerd is, is het beeld onscherp en daarom wazig. Deze afstand staat bekend als de lens “scherptediepte”.

Om de zaken gecompliceerder te maken, verandert de hoek waaronder licht op een lens valt van scherptediepte. Een vlakkere lens focusseert parallelle lichtstralen vanuit een verre bron, maar vervaagt het hoekige licht dat uit randobjecten komt. Een meer gebogen lens zou het tegenovergestelde doen.

In de onderstaande video wordt een gedetailleerde uitleg gegeven over hoe lenzen werken, als u geïnteresseerd bent:

Je kunt dit effect zelf zien door twee duimen omhoog te houden, één in de buurt van je gezicht en de andere op armlengte. Als je één oog sluit, zul je zien dat je je focus tussen de duimen kunt verschuiven. Wanneer de verre helder is, wordt de dichtstbijzijnde onscherp en omgekeerd.

In het geval van uw oog, de verandering in focus wordt gedaan door kleine spieren te gebruiken om de vorm van de lens fysiek te veranderen. Deze spieren worden overwerkt door ze te vermoeien, waardoor je de vermoeide ogen niet al te lang naar close-upobjecten hoeft te kijken.

In camera's, die harde plastic of glazen lenzen gebruiken, is de hele lens op een motor gemonteerd, die de afstand van de sensor kan veranderen om de gewenste focus te bereiken. Objecten met de juiste brandpuntsafstand zijn scherp, terwijl objecten die te dichtbij of te ver zijn, wazig zijn.

De vraag is, hoe weet de camera de juiste afstand voor zijn lens?

Methoden voor actieve autofocus

De eenvoudigste methode van autofocus is om a te gebruiken mechanisch systeem dat de afstand tot het onderwerp van de afbeelding vindt, gebruikt dat vervolgens om de focus te dicteren.

Het vroegste patent, ingediend door Polaroid in 1986, gebruikte sonar. Het pulseerde het doelwit met echografie en gebruikte de echo om de afstand te bepalen. Dit werkt, maar kan in gevaar komen bij het fotograferen op heldere maar stevige oppervlakken zoals glas. Als u een foto uit een venster probeert te verwijderen, detecteert de autofocusfunctie de echo van het glas en stelt daarop scherp, waardoor de afbeelding erachter onscherp blijft.

Modernere systemen gebruiken licht, met name infraroodlicht. Ze produceren een puls van IR-licht en meten de hoeveelheid die wordt gereflecteerd terug of de tijd die het duurt voordat het licht terugkeert, en gebruiken deze informatie om de afstand te bepalen. Als u naar de camera van uw telefoon kijkt en er twee kleine dioden naast ziet, is dit waarschijnlijk de manier waarop uw telefoon de focus berekent.

Deze benadering is eenvoudig en heeft de neiging redelijk goed te werken, maar het heeft nadelen. Sommige oppervlakken absorberen infraroodlicht, wat kan leiden tot een onnauwkeurige afstandsaflezing. Bovendien kan elke IR-bron (zoals een open vlam of een helder gloeilamplicht) het terugkerende licht overweldigen en de autofocus onbruikbaar maken. Probeer deze scenario's te omzeilen als u goede foto's wilt maken met een actieve autofocuscamera.

Dus, wat is het alternatief?

Methoden voor passieve autofocus

Passieve autofocus kan een stuk duurder zijn om te implementeren, dus je hebt de neiging om het vooral te zien op SLR-camera's (zowel digitaal als analoog). Passieve autofocus werkt door een wiskundige analyse uit te voeren op de onbewerkte afbeeldingsgegevens zelf om te bepalen of deze al dan niet in focus is.

De meest voorkomende vorm van passieve autofocus is “contrast detectie”, welke bemonstert een of meer stroken pixels uit het midden van de afbeelding en meet het pixel-tot-pixelcontrast, aanpassing van de lens om te proberen de configuratie te vinden die dit contrast maximaliseert.

Dit werkt omdat wazige beeldgebieden inherent minder contrast hebben en omdat deze methode niet verward wordt door IR-lichtbronnen of materiaaloppervlakken, is het een robuuster dan actieve autofocus. In zekere zin is dit de meest nauwkeurige manier om focus te beoordelen, omdat deze de scherpte van het beeld direct meet.

In feite is het zo effectief dat het zelfs kan scherpstellen door een lens die de focale eigenschappen van de camera verandert - een scenario waarin elke andere benadering faalt. Aan de andere kant kan contrastdetectie een tijdje duren om een ​​goede focus te vinden (omdat het vele mogelijkheden moet testen) en het kan problemen hebben in scènes met een hoog contrast (zoals bij fotografie bij weinig licht. Een gids voor verlichten van fotografie bij weinig licht Illuminating Guide to Low Light Photography Als fotografie gaat over het vastleggen van licht, hoe maak je dan foto's wanneer er weinig licht is? Lees meer).

Een andere benadering van passieve autofocus wordt genoemd “fasedetectie”, welke maakt gebruik van twee microlenzen om monsters van inkomend licht te vangen en deze op twee sensoren te projecteren. Door het verschil tussen deze beelden te analyseren, kan de camera heel nauwkeurig bepalen hoe parallel de lichtstralen in de camera zijn en deze informatie gebruiken om de juiste focus te bereiken.

Dit is een zeer snelle manier om de optische focus te bepalen, maar is duur vanwege de behoefte aan extra lenzen, spiegels en sensoren, dus u zult het meer zien in high-end in plaats van instapmodellen voor DSLR-camera's. De beste DSLR's op instapniveau Voor nieuwe fotografen De beste digitale spiegelreflexcamera's voor nieuwe fotografen Als u uw fotografische vaardigheden naar een hoger niveau wilt tillen, of als u iemand anders kent die dat wel doet, dan is er geen betere manier om de wereld van digitale spiegelreflexcamera's te betreden. Lees verder . Niet alleen dat, maar het kan ook minder nauwkeurig zijn dan contrastdetectie, vooral voor gecompliceerde onderwerpen met componenten op verschillende dieptes.

Meer recent begonnen we het te zien “hybride” passieve autofocussystemen komen opduiken, welke gebruik fasedetectie om naar een goede focus te springen en gebruik vervolgens contrastdetectie om kleine verfijningen te maken voor de best mogelijke focus. In veel opzichten bieden deze camera's het beste van beide werelden (snelheid en nauwkeurigheid) maar ze zijn op dit moment heel duur. Hopelijk zullen de kosten de komende jaren dalen.

Autofocus en jij

Dit zijn de vier belangrijkste benaderingen van autofocus die tegenwoordig algemeen worden gebruikt. In de toekomst zullen we misschien zien “lichtveldcamera's Lytro Light Field Camera: Snap Happy of Photo Gimmick? Lytro Light Field Camera: Snap Happy of Photo Gimmick? Beschreven door een medewerker als "de eerste grote verandering in fotografie sinds de fotografie werd uitgevonden", is de Lytro lichtveldcamera zeker een revolutionair apparaat. De camera schudt de boel door veel van de zware ... Lees meer ” steeds populairder worden, waarbij beelden bij elke mogelijke focus worden vastgelegd en de beste wordt gekozen. Tot die tijd moeten we de beperkingen van de beschikbare technologie omzeilen.

Dus hoe krijg je goede foto's? 5 manieren om onscherpte te vermijden met een smartphone-camera 5 manieren om onscherpte te vermijden met een smartphonecamera Ik denk dat het veilig is om aan te nemen dat de meeste mensen hun smartphonecamera's als vanzelfsprekend beschouwen, ondanks de sprongen en grenzen die gemaakt zijn in zakformaat. technologie gebruiken. Helaas produceren onze smartphones vaak al te wazig ... Read More uit een autofocuscamera?

• Het belangrijkste is om houd de camera stil en zorg ervoor dat de focus volledig is geconvergeerd. Dat gaat dubbel als je een contrast- of afstands-autofocussysteem gebruikt dat misschien een paar seconden nodig heeft om de juiste focus te vinden.
• U moet ook ervoor zorgen dat uw onderwerp bevindt zich op het juiste autofocuspunt, meestal het midden van de zoeker, maar niet altijd. Dit is iets waar vrijwel alle autofocussystemen van afhankelijk zijn.
• Eindelijk moet je dat doen wees je bewust van de technologie die je gebruikt en zorg ervoor dat je scène daar goed bij past. Probeer niet direct op een heldere IR-lichtbron te focussen met een actief systeem. Als u een op contrast gebaseerd systeem gebruikt, vermijd dan het maken van foto's met één kleur (zoals een lege muur) en vermijd 's nachts foto's maken.

Afgezien daarvan hoef je er niet over na te denken. In zekere zin is dat een soort van punt.

Ben jij een fotograaf? Hebt u tips om te delen voor het omgaan met autofocus? Wat is je favoriete camera? Laat het me weten in de comments!

Afbeeldingen credits: “Samsung Galaxy S5“, “SLR“, “DSLR“, door Wikimedia

Ontdek meer over: Cameralens, DSLR, Fotografie, Smartphone-fotografie.