Mise au point automatique
Comme l' autofocus ( AF ) est la technique d'un appareil photo ou d'autres appareils optiques visés, sur le sujet automatiquement une note nette . Une distinction fondamentale est faite entre l' autofocus actif , qui fonctionne également dans l'obscurité totale, et l'autofocus passif , dans lequel seule la lumière émise ou réfléchie par le sujet est utilisée.
Aujourd'hui, la vitesse et la précision de l'autofocus sont généralement supérieures à ce qui peut être réalisé manuellement. Les caméras modernes mesurent plusieurs zones d'image afin de décider par elles-mêmes où se trouve l'objet. Certains appareils photo Canon analogiques utilisent le suivi oculaire afin de déterminer le champ de mise au point actuellement pertinent via la direction du regard du photographe.
l'histoire
Le premier appareil photo à être vendu en Allemagne avec un autofocus intégré était le Konica C35 AF en novembre 1977 . Cela a été suivi très rapidement par une grande variété de variantes de tous les fabricants. La fonctionnalité d'équipement est devenue la norme pour les nouvelles caméras dans le secteur amateur en un an. Les premiers appareils photo reflex 35 mm avec mise au point automatique de l'objectif à travers le boîtier ont suivi très rapidement : en 1981 le Pentax ME F , suivi en 1983 du Nikon F3AF de Nikon, qui fonctionnait sur un principe similaire .
Entre-temps, les systèmes de mise au point automatique sont devenus la norme dans les téléphones portables et ont largement remplacé les objectifs à focale fixe qui y étaient utilisés .
Général
Les systèmes AF simples n'ont qu'un seul capteur de mise au point, tandis que les systèmes plus avancés ont désormais toute une grille de capteurs. Les caméras du secteur semi-professionnel ont souvent plus de 50 capteurs, qui peuvent généralement être sélectionnés individuellement pour capturer l'objet à focaliser, la disponibilité des capteurs individuels pouvant dépendre de l'objectif utilisé.
Modes de mise au point automatique
Dans la pratique photo aujourd'hui, en plus de la mise au point manuelle traditionnelle ( MF ), une distinction est faite entre différents modes d'autofocus :
- AF.S ( autofocus unique ) : l'appareil photo règle la mise au point sur l'objet ciblé, puis maintient ce réglage, même si l'objet se déplace vers un emplacement plus proche ou plus éloigné jusqu'à ce que la photo soit prise.
- AF.C ( autofocus continu ) : L'appareil photo règle la mise au point sur l'objet ciblé, puis ajuste ce paramètre en continu selon que l'objet se déplace vers un emplacement plus proche ou plus éloigné avant que la photo ne soit prise.
- AF.A ( de mise au point automatique automatique ): L'appareil détermine lui - même , au cas par cas si l'objet est un entier, où elle se concentre mieux avec AF.S , ou un mouvement, qu'il utilise AF C. Centré .
Échec de la mise au point
Si la mise au point n'est pas déterminée dans le plan image réel (avec les appareils photo analogiques celui du film photographique, avec les appareils photo numériques celui du capteur d'image), mais, par exemple, avec un verre de visée ou un capteur autofocus dans un plan auxiliaire séparé, cela peut entraîner des erreurs de mise au point lors du réglage de la distance, qui se reflètent alors dans des images ou des enregistrements légèrement flous. Les appareils photo numériques modernes offrent donc également la possibilité de réajuster la position de leurs capteurs autofocus dans l'appareil photo.
Autofocus passif
Les plus répandus aujourd'hui sont les systèmes d'autofocus passifs, et les deux techniques de base de comparaison de phase et de mesure de contraste. L'autofocus passif, cependant, dépend toujours d'un éclairage suffisant et d'un contraste d'objet suffisant. Si le sujet est en outre éclairé par une lumière auxiliaire, la mise au point automatique purement passive peut également être étendue à un processus quasi- actif .
Mesure du contraste des bords
La mise au point au moyen de la mesure du contraste sur les contours fonctionne essentiellement de la même manière que l' œil , c'est-à-dire le photographe, effectue la mise au point sans aucune aide supplémentaire : la plage d'image de l' objectif est modifiée jusqu'à ce que la courbe de luminosité sur les contours clairs / sombres soit aussi raide que possible. Le processeur de l'appareil photo calcule la distribution des fréquences dans l'image, et plus la proportion de hautes fréquences est élevée (c'est-à-dire des changements brusques entre lumière et obscurité), plus l'image est nette.
Cependant, la caméra doit essayer différents foyers afin de déterminer la direction du réglage. Non seulement la direction est connue lorsqu'au moins deux mesures sont disponibles, mais la prochaine position de mise au point peut également être extrapolée, si nécessaire.
La méthode de mesure du contraste des bords est souvent utilisée dans les caméras vidéo et les appareils photo numériques compacts car elle est peu coûteuse à mettre en œuvre .
En raison de l'effort de calcul et de la connaissance préalable nécessaire des procédures absolues ( profondeur à partir de la défocalisation ), seules les procédures relatives ( profondeur à partir de la mise au point ) sont utilisées dans la pratique de l'autofocus par la plupart des fabricants , avec des procédures relatives dans ce contexte signifiant que pour améliorer ou améliorer la mise au point Pour déterminer la détérioration de la netteté de l'image et la direction de la mise au point nécessaire, plusieurs prises de vue avec des mises au point différentes sont toujours nécessaires (en quelque sorte, une "série de test" pour l'optimisation de la netteté de l'image). Les inconvénients de cette méthode sont le calcul et la dépense du moteur, ce qui a un effet négatif sur la charge de la batterie et le temps nécessaire. Pour chaque nouvelle mesure de mise au point (même sans changement de section d'image), un changement de mise au point, c'est-à-dire une défocalisation, est tout d'abord nécessaire ; par conséquent, il faut à nouveau du temps même si aucune amélioration ne peut être obtenue.
Étant donné que la mesure est effectuée avec le capteur d'image, aucun défaut d'alignement n'est possible, le réglage optimal de la mise au point doit toujours être atteint.
Comparaison de phases
L'ancienne méthode passive est la comparaison de phase, qui est plus complexe et nécessite des capteurs supplémentaires. Dans les appareils photo numériques modernes, ceux-ci sont situés directement au-dessus du niveau du capteur ; alternativement, une puce de capteur séparée peut être utilisée avec les appareils photo reflex à objectif unique. En principe, l'autofocus à comparaison de phase nécessite moins de puissance de calcul, car la direction de mise au point peut être déterminée avec la première mesure.
La méthode est dérivée de l' indicateur d'image en coupe purement optique , une aide qui a été utilisée avec la mise au point mécanique dans les appareils photo reflex mono-objectif des années 1960 aux années 1980. Au centre du sujet à travers la cale du viseur tandis que deux moitiés de cercle unmattierte mutuellement inclinées ont été placées, de sorte que deux champs se rejoignent jusqu'à ce qu'ils s'emboîtent avec précision lors de la mise au point manuelle. Cette technique est également à la base de l'autofocus à détection de phase. Il se compose de deux rangées de capteurs qui peuvent évaluer la position des deux champs l'un par rapport à l'autre sur des bords verticaux.
La méthode a été mise en œuvre pour la première fois en 1976 à l' aide de la puce Visitronic de Honeywell . Le premier appareil photo série équipé en fut le Konica C35-AF en 1977 . Le principe de fonctionnement est basé sur la triangulation de la distance de l'objet par (au moins) deux capteurs autofocus ( image stéréo ) regardant à travers le même objectif . Le résultat est une mise au point rapide et précise qui peut être répétée aussi souvent que nécessaire sans mise au point mécanique renouvelée et donc sans perte de temps. Dans le cas des appareils photo numériques, cette méthode est principalement utilisée dans les appareils photo reflex et les appareils photo système plus chers en raison des coûts plus élevés et de la complexité technique , mais de nombreux appareils photo compacts sont désormais également équipés de cette technologie.
Capteurs de ligne et capteurs croisés
Les capteurs de mise au point automatique qui fonctionnent avec la comparaison de phase recherchent des modèles d'intensité lumineuse comparables en deux points éloignés l'un de l'autre. La mise au point ne peut être déterminée avec succès que si les intensités lumineuses varient entre les deux points (longitudinalement ou transversalement) dans le sens de propagation de l'image ; Les motifs d'image à lignes plates ou parallèles ne permettent pas la détermination de la mise au point avec ces capteurs linéaires . Pour cette raison, plusieurs capteurs AF sont généralement logés dans un appareil photo de manière à ce que leurs sensibilités de ligne soient orientées transversalement les unes par rapport aux autres.
Afin d'obtenir une densité de capteurs encore plus élevée et donc une détermination de la mise au point plus élevée et dynamique, il existe des capteurs dits croisés dont la sensibilité de ligne est alignée en deux dimensions. Le nombre de capteurs croisés souvent mis en avant dans le cahier des charges d'un modèle d'appareil photo pourrait donc être multiplié par deux et utilisé avec les autres capteurs AF comme paramètre de qualité. Dans les appareils photo plus anciens et les modèles d'entrée de gamme actuels, les capteurs croisés sont principalement placés au centre de l'image, ce qui est important pour le sujet, où pas deux fois plus de capteurs linéaires peuvent être logés dans le même espace. Les modèles phares d'aujourd'hui tels que le Canon EOS 80D fonctionnent exclusivement avec des capteurs de type croisé.
Autofocus à deux pixels
Avec l' autofocus Dual-pixel de Canon, c'est une évolution de la mesure de comparaison de phase. Au lieu d'appliquer une couche quasi-invisible de capteurs de comparaison de phase au-dessus du niveau du capteur, tous les pixels effectifs sur la surface du capteur ont deux photodiodes séparées qui sont séparées pour la détection de phase AF et lues ensemble pour générer les données d'image. Afin d'effectuer une telle détection de phase sur le capteur d'image, les photodiodes gauche et droite sont lues séparément, et les images de parallaxe résultantes sont utilisées pour déterminer la différence de phase. L'avantage de cette méthode est que chaque pixel peut être utilisé pour déterminer la différence de phase. Dans le même temps, les inconvénients d'une couche d'autofocus de phase supplémentaire sont évités, tels que, pour. B. que dans certaines conditions de contre-jour, les lignes du capteur deviennent visibles.
Autofocus hybride
La combinaison de la mesure de contraste de bord décrite ci-dessus avec la mesure de comparaison de phase est appelée autofocus hybride. La caméra combine l'avantage d'une comparaison de phase plus rapide dans la première étape avec la mesure de bord de contraste plus précise dans la deuxième étape. Cela signifie que la mise au point peut avoir lieu à n'importe quel point d'image souhaité, bien que l'autofocus de phase soit limité à certains points de l'image en raison du nombre de capteurs.
Autofocus actif
L'autofocus actif fonctionne également dans l'obscurité totale. Une distinction est faite entre la mesure directe de distance par ultrasons et l'extension des méthodes passives par éclairage d'objet.
Méthode de temps de transit par ultrasons
Un processus actif à ultrasons ( sonar ) est utilisé dans divers appareils photo Polaroid , par exemple, depuis 1982 . Le temps qu'il faut au son pour voyager de la caméra à l'objet et vice-versa est mesuré et focalisé en fonction de la distance calculée. L'avantage de cette méthode est qu'elle fonctionne extrêmement rapidement, puisqu'aucun test de mise au point n'est nécessaire, comme c'est le cas pour la mesure de contraste. L'inconvénient est qu'aucune sélection précise de la mise au point sur le motif n'est possible et que, n'étant pas un procédé optique, il ne fonctionne pas du tout avec des vitres et seulement de manière limitée avec des miroirs. De plus, la procédure ne fonctionne que jusqu'à une certaine distance, qui dans certains cas est bien inférieure à la distance hyperfocale .
Éclairage d'objets
Une comparaison de phase ou une mesure de contraste peut être effectuée malgré le rendement lumineux insuffisant du motif s'il est activement éclairé. Soit une lumière auxiliaire, qui est similaire à celle d' une lampe de poche , soit des flashs de mesure sont utilisés.
Illuminateur d'assistance AF
Le voyant d'assistance AF est généralement rouge ou - e. B. avec le Pentax K-5 - vert (visible), alternativement infrarouge (invisible), dans ce dernier cas cependant un peu moins précis en raison du CA longitudinal de l'objectif. Comme on peut le voir dans l'exemple illustré, idéalement, aucun point lumineux uniforme n'est utilisé, mais un motif projeté sur le motif. Si la comparaison de phase est mesurée horizontalement, un motif de lignes verticales est particulièrement adapté. Le plus grand avantage, cependant, est qu'un tel motif d'éclairage peut même être utilisé pour faire la mise au point sur des zones sans aucun contraste, c'est pourquoi cette méthode est également utilisée lorsque l'objet fournit en fait suffisamment de lumière pour la mesure, mais a trop peu de contraste. Si l'appareil photo ne dispose pas de son propre flash, la lumière auxiliaire AF est généralement intégrée au flash associé .
En plus de l'éclairage continu (temporairement) avec une lumière auxiliaire AF, des flashs de mesure sont également utilisés. Leur avantage, outre leur faible coût (aucune source lumineuse supplémentaire n'est requise), est le fait qu'ils peuvent également être utilisés pour focaliser des objets en mouvement rapide en raison de leur flou de mouvement supprimé, tandis que l'inconvénient (en plus de leur « évidence ») est qu'ils sont uniformément éclairés, comme avec la méthode purement passive, encore une fois, seuls les objets avec un contraste suffisant peuvent être mis au point.
Améliorations spéciales de l'autofocus
En lien avec l'autofocus, certains appareils photo proposent des fonctions supplémentaires.
Piège de mise au point
Dans le cas du piège focal , foyer de piège , catch-mise au point , les feuilles de la caméra le réglage du niveau de mise au point au photographe et ne vérifie périodiquement si un objet est dans le niveau de mise au point sélectionné: Si tel est le cas, résoudre elle de. Un exemple d'application de cette technologie serait l'observation d'un point d'alimentation dans une clairière : Dès qu'un animal apparaît en position focalisée, il est automatiquement photographié par la caméra.
Autofocus prédictif
Avec l' autofocus prédictif , souvent appelé à tort « autofocus prédictif », l'appareil photo peut détecter si et à quelle vitesse l'objet se déplace pendant les prises de vue en série , et l'utiliser pour estimer la prochaine position probable de l'objet. À cette fin, la mise au point est à nouveau mesurée entre les images individuelles de l'exposition en série, extrapolée pour l'exposition suivante et ajustée en conséquence. Cela permet, par exemple, de représenter avec une netteté constante les véhicules en approche, même lors de la prise d'une série de photos.
Les appareils photo avec mise au point automatique prédictive, d'abord implémentés par Canon dans leur Canon EOS RT toujours analogique de 1989 et plus tard baptisé AI Servo , sont maintenant proposés par de nombreux fabricants, notamment : de Nikon, Sony, Pentax, Olympus et Panasonic.
Voir également
Preuve individuelle
- ↑ a b Michael J. Hussmann : 20 ans d'EOS - le système reflex de Canon. Dans : Magazine photo. 1er mai 2007, consulté le 21 juin 2012.
- ↑ Guide de photographie reflex : modes de mise au point Nikon , consulté le 21 juin 2012.
- ↑ canon.de : AF CMOS Dual Pixel
