Come funziona l'autofocus?

L'autofocus è una funzionalità delle fotocamere moderne facile da dare per scontata. Ma ti sei mai fermato a chiederti come funziona? Mettere a fuoco un obiettivo manuale può essere un processo faticoso e frustrante, soprattutto per i dilettanti - quindi come fa il tuo smartphone a farlo così facilmente?

Si scopre che ci sono in realtà diverse tecnologie che vengono utilizzate per ottenere un effetto di messa a fuoco automatica. Iniziamo spiegando quale focus è, e quindi come il computer nel tuo telefono può manipolarlo per ottenere un'immagine nitida.

Come funziona Focus

L'obiettivo nella fotocamera dello smartphone 6 Motivi per cui lo smartphone è la fotocamera migliore per te 6 Motivi per cui lo smartphone è la migliore fotocamera posseduta Potrebbe non essere una reflex digitale, ma il tuo smartphone sta perforando molto più del suo peso quando si tratta di fotografia. La prossima volta che esci, lascia il tuo vecchio punto e spara a casa. Leggi altro ha lo stesso scopo dell'obiettivo nei tuoi occhi: prendere la luce che la colpisce e proiettarla su un sensore in modo che l'immagine possa essere registrata.

L'esatta curvatura della lente determina quanto lontano deve essere il sensore per produrre un'immagine chiara. Se hai mai usato una lente d'ingrandimento per bruciare il legno in una giornata di sole, sai che deve essere tenuto esattamente alla giusta distanza per mettere a fuoco la luce.

Lo stesso succede con le fotocamere: se la distanza è errata, l'immagine è sfocata e quindi sfocata. Questa distanza è conosciuta come la lente “profondità di fuoco”.

Per complicare le cose, l'angolo con cui la luce colpisce un obiettivo cambia la sua profondità di fuoco. Una lente più piatta focalizza i raggi di luce paralleli da una fonte lontana ma offusca la luce angolata proveniente dagli oggetti periferici. Una lente più curva farebbe il contrario.

Il video qui sotto fornisce una spiegazione dettagliata di come funzionano le lenti, se sei interessato:

Puoi vedere tu stesso questo effetto alzando due pollici, uno vicino al tuo viso e l'altro a distanza di un braccio. Se chiudi un occhio, scoprirai che puoi spostare la messa a fuoco tra i pollici. Quando il lontano è libero, quello vicino diventa sfocato e viceversa.

Nel caso dei tuoi occhi, il cambiamento di messa a fuoco viene effettuato utilizzando piccoli muscoli per alterare fisicamente la forma dell'obiettivo. Sovraccaricare questi muscoli li stanca, motivo per cui l'affaticamento degli occhi impedisce di guardare gli oggetti da vicino troppo a lungo.

Nelle fotocamere, che usano lenti rigide in plastica o vetro, l'intera lente è montata su un motore, che può cambiare la sua distanza dal sensore per ottenere la messa a fuoco desiderata. Gli oggetti che si trovano alla giusta distanza focale saranno nitidi mentre gli oggetti troppo vicini o troppo lontani saranno sfocati.

La domanda è: come fa la fotocamera a sapere la giusta distanza per il suo obiettivo?

Metodi di messa a fuoco automatica attiva

Il metodo più semplice di autofocus è quello di utilizzare a sistema meccanico che trova la distanza dal soggetto dell'immagine, quindi lo usa per dettare la messa a fuoco.

Il primo brevetto, depositato da Polaroid nel 1986, utilizzava il sonar. Ha pulsato il bersaglio con gli ultrasuoni e ha usato l'eco per determinare la distanza. Funziona, ma può cadere in contrasto quando si scatta attraverso un vetro dalle superfici chiare ma solide. Se si tenta di scattare una foto da una finestra, la funzione di messa a fuoco automatica rileverà l'eco dal vetro e si concentrerà su di essa, lasciando l'immagine al di là di essa una sfocatura.

I sistemi più moderni utilizzano luce, in particolare la luce a infrarossi. Producono un impulso di luce IR e misurano la quantità che viene riflessa o il tempo necessario per il ritorno della luce, quindi utilizzare queste informazioni per determinare la distanza. Se guardi la fotocamera del tuo telefono e vedi due diodi piccoli accanto ad essa, questo è probabilmente il modo in cui il tuo telefono calcola la messa a fuoco.

Questo approccio è semplice e tende a funzionare abbastanza bene, ma ha degli svantaggi. Alcune superfici assorbono la luce infrarossa, che può portare a una lettura della distanza imprecisa. Oltre a ciò, qualsiasi sorgente IR (come una fiamma aperta o una luce a incandescenza luminosa) può sopraffare la luce di ritorno e rendere l'autofocus inutilizzabile. Cerca di evitare questi scenari se vuoi ottenere buone foto con una fotocamera autofocus attiva.

Quindi, qual è l'alternativa?

Metodi di autofocus passivo

L'autofocus passivo può essere molto più costoso da implementare, quindi tendi a vederlo principalmente su fotocamere reflex (sia digitali che analogiche). L'autofocus passivo funziona eseguendo un'analisi matematica sui dati di immagine grezzi per determinare se è a fuoco o meno.

La forma più comune di autofocus passivo è “rilevamento del contrasto”, quale campiona una o più strisce di pixel dal centro dell'immagine e misura il contrasto pixel-a-pixel, regolando l'obiettivo per cercare di trovare la configurazione che massimizza questo contrasto.

Ciò funziona perché le regioni dell'immagine sfocate hanno intrinsecamente meno contrasto e, poiché questo metodo non è confuso dalle sorgenti di luce IR o dalle superfici dei materiali, è più robusto rispetto alla messa a fuoco automatica attiva. In un certo senso, questo è il modo più accurato per giudicare la messa a fuoco perché misura direttamente la nitidezza dell'immagine.

In effetti, è così efficace che può persino mettere a fuoco attraverso una lente che modifica le proprietà focali della fotocamera, uno scenario in cui ogni altro approccio fallisce. Sul lato negativo, il rilevamento del contrasto può richiedere un po 'di tempo per trovare una buona messa a fuoco (perché deve testare molte possibilità) e può avere problemi in scene prive di contrasto elevato (come nella fotografia di scarsa illuminazione). Guida illuminante per la fotografia a bassa luminosità Se la fotografia è di catturare la luce, come fai a fotografare quando la luce è scarsa? Per saperne di più).

Viene chiamato un approccio diverso all'autofocus passivo “rilevamento di fase”, quale utilizza due microlenti per acquisire campioni di luce in ingresso e proiettarli su due sensori. Analizzando la differenza tra queste immagini, la telecamera può determinare in modo molto preciso il parallelo tra i raggi di luce che entrano nella fotocamera e utilizzare queste informazioni per ottenere la messa a fuoco corretta.

Questo è un modo molto veloce per determinare la messa a fuoco ottica, ma è costoso a causa della necessità di ulteriori obiettivi, specchi e sensori, quindi lo vedrete più nelle fotocamere reflex digitali di fascia alta piuttosto che nelle entry-level Le migliori reflex digitali entry-level Per i nuovi fotografi Le migliori reflex digitali per i nuovi fotografi Se vuoi portare le tue abilità fotografiche a un livello superiore, o conosci qualcun altro che lo fa, non c'è modo migliore di entrare nel mondo delle fotocamere reflex digitali. Leggi di più . Non solo, ma può essere meno preciso del rilevamento del contrasto, specialmente per soggetti complessi che hanno componenti a diverse profondità.

Più recentemente, abbiamo iniziato a vedere “ibrido” passano i sistemi autofocus passivi, che utilizzare il rilevamento di fase per passare a una buona messa a fuoco, quindi utilizzare il rilevamento del contrasto per eseguire piccoli raffinamenti per una messa a fuoco ottimale. In molti modi queste telecamere offrono il meglio di entrambi i mondi (velocità e precisione) ma sono al momento molto costoso. Si spera che i costi scenderanno nei prossimi anni.

Autofocus e tu

Questi sono i quattro principali approcci alla messa a fuoco automatica oggi in uso. In futuro potremmo vedere “Fotocamere per campo chiaro Lytro Light Field Camera: Snap Happy o Photo Gimmick? Lytro Light Field Camera: Snap Happy o Photo Gimmick? Descritto da un impiegato come "il primo grande cambiamento nella fotografia da quando la fotografia è stata inventata", la fotocamera da campo leggero Lytro è sicuramente un dispositivo rivoluzionario. La fotocamera scuote le cose sostituendo gran parte del pesante ... Per saperne di più ” diventare più popolare, che cattura le immagini ad ogni possibile messa a fuoco e sceglie il migliore. Fino ad allora, dobbiamo aggirare i limiti della tecnologia disponibile.

Così come si ottengono buone foto 5 modi per evitare di sfocare con una fotocamera dello smartphone 5 modi per evitare di sfocare con uno smartphone Camera Penso che sia sicuro presumere che la maggior parte delle persone prende per scontata la propria fotocamera per smartphone, nonostante i balzi realizzati in immagini tascabili prendendo la tecnologia. Sfortunatamente molto spesso i nostri smartphone producono una sfocatura eccessiva ... Leggi di più su una fotocamera autofocus?

• La cosa più importante è tieni la fotocamera ferma e assicurarsi che l'attenzione sia totalmente convergente. Questo va raddoppiato se si utilizza un sistema di messa a fuoco automatica a contrasto o basato sulla gamma che potrebbe richiedere alcuni secondi per trovare la messa a fuoco giusta.
• Devi anche assicurarti che il soggetto è al punto di messa a fuoco automatica appropriato, di solito il centro del mirino ma non sempre. Questo è qualcosa su cui dipendono praticamente tutti i sistemi di autofocus.
• Finalmente è necessario sii consapevole della tecnologia che stai utilizzando e assicurati che la tua scena sia adatta per questo. Non cercare di concentrarti direttamente su una sorgente luminosa IR brillante utilizzando un sistema attivo. Se stai usando un sistema basato sul contrasto, evita di scattare foto di un solo colore (come un muro bianco) ed evita di scattare foto di notte.

A parte questo, praticamente non devi pensarci. In un certo senso, è proprio questo il punto.

Sei un fotografo? Hai qualche consiglio da condividere per affrontare l'autofocus? Qual è la tua fotocamera preferita? Fatemi sapere nei commenti!

Crediti immagine: “Samsung Galaxy S5“, “SLR“, “DSLR“, da Wikimedia

Scopri di più su: Obiettivo della fotocamera, DSLR, Fotografia, Fotografia per smartphone.