Quale influenza la velocità di messa a fuoco maggiore, l'obiettivo o il corpo della fotocamera?

La velocità è la preoccupazione maggiore, ma sarebbe gradita anche una descrizione dell'accuratezza.

Sistemi di messa a fuoco automatica

L'autofocus è un sistema. Non esiste una parte che sia particolarmente responsabile del buon funzionamento di un sistema AF o della sua elevata precisione. Nelle moderne fotocamere, i componenti e il software che supportano l'AF si trovano sia nell'obiettivo che nel corpo della fotocamera. In alcune fotocamere che sono ancora basate su sistemi AF legacy, questi componenti possono essere inferiori, anche significativamente inferiori, ai moderni sistemi AF completamente elettronici.

Da un punto di vista generale, i sistemi elettronici di messa a fuoco automatica in cui il motore è alloggiato nell'obiettivo offrono le massime prestazioni e la massima precisione. Tuttavia, un obiettivo AF con un motore di messa a fuoco è solo una parte dell'immagine ... hai ancora bisogno di qualcosa per guidare quel motore e farlo fare. Esistono anche diversi tipi di motori, alcuni sono più economici e meno efficaci, mentre altri sono più costosi e più efficaci. Oltre ai componenti meccanici ed elettrici, è necessario anche un software appropriato ... firmware, per far funzionare un sistema AF. In un moderno sistema AF elettronico, il firmware di solito esiste sia nell'obiettivo che nel corpo della fotocamera. Nei sistemi più vecchi, il firmware probabilmente esisterà solo nel corpo della fotocamera (potenzialmente insieme al motore di azionamento AF, poiché alcuni design più vecchi includevano il motore nel corpo della fotocamera anziché nell'obiettivo.)

Funzionamento autofocus

In passato la messa a fuoco automatica veniva raggiunta con sistemi di feedback ad anello aperto parziale, in cui la fotocamera avviava un movimento di guida AF, l'obiettivo si regolava e il sistema si fermava fino a quando non gli dicevi di eseguire un'altra regolazione AF. A seconda delle esatte implementazioni, potrebbe essersi verificato più di un movimento dell'obiettivo in risposta a un singolo comando AF. Ciò potrebbe essere stato causato da un firmware limitato o assente nell'obiettivo, impedendo un corretto ciclo di feedback.

Nei moderni sistemi AF, il drive AF è realizzato con sistemi di feedback ad anello chiuso. Con un circuito chiuso, le regolazioni AF vengono eseguite continuamente fino a quando non viene raggiunta la messa a fuoco ... almeno entro determinate tolleranze. Ciò è possibile grazie al firmware molto più ricco alloggiato negli obiettivi con autofocus, che consente una comunicazione bidirezionale più completa tra l'obiettivo e la fotocamera. La telecamera indica all'obiettivo di effettuare una determinata mossa e l'obiettivo può fornire informazioni sul fatto che abbia effettuato la mossa richiesta e se la mossa fosse o meno in base alla quantità richiesta. La fotocamera e l'obiettivo possono effettuare continuamente regolazioni in risposta a un singolo comando AF dell'utente per ottenere una messa a fuoco più accurata.

Tale feedback a circuito chiuso è un avvento più recente nei sistemi AF, supportato dalla più recente tecnologia degli obiettivi, da un software di azionamento AF più avanzato nei corpi macchina e da sensori di rilevamento dello spostamento di fase più accurati. La velocità e la precisione dell'AF dipendono sempre più dalle capacità del sensore AF, dal numero di punti del sensore AF, dalle capacità del software di azionamento AF e dalla velocità dei processori integrati nella fotocamera.

Precisione autofocus

Quando si tratta di precisione, ci sono diversi fattori specifici che svolgono un ruolo. Il sensore AF è probabilmente il fattore più significativo, tuttavia contano anche il firmware dell'obiettivo e la qualità ottica dell'obiettivo. Anche i sistemi di misurazione, in particolare i sistemi di misurazione del colore, vengono collegati al sistema AF delle fotocamere moderne, offrendo maggiori capacità non precedentemente possibili o possibili solo su fotocamere di fascia alta. Sul mercato esiste una vasta gamma di sensori AF nelle attuali fotocamere DSLR, dai sensori base a 9 punti con un singolo punto ad alta precisione al sensore a 61 punti con 41 punti ad alta precisione e una vasta gamma di opzioni tra. Le dimensioni di ciascun punto AF, la loro densità, l'orientamento delle linee del sensore a rilevamento di fase e persino la convergenza delle linee del sensore influiscono sulla precisione e l'accuratezza di un sistema AF.

Naturalmente, più complesso è il sensore AF e maggiore è il numero di punti AF, più complesso deve essere il software che lo guida. Nei moderni sistemi AF "reticolari" (simili a reti), in cui vi è un elevato numero di punti, nonché un numero elevato di punti ad alta precisione, il software di azionamento AF è generalmente piuttosto avanzato. Un sensore di misurazione del colore, Olive / Teal (Rosso-Verde e Blu-Verde) o RGB completo, può essere coinvolto nelle decisioni del sistema AF, consentendo il colore del soggetto, la forma e persino l'identificazione basata su librerie di soggetti noti che possono essere utilizzate per aiutare nella selezione di quali punti AF utilizzare per determinare la messa a fuoco.

La precisione di un punto AF dipende dalla sua struttura. Esistono punti di linea singoli , sia sensori orizzontali che verticali, punti di tipo a croce , che coinvolgono sensori di linea sia orizzontali che verticali in un singolo punto AF, e punti di tipo a croce diagonale che coinvolgono due sensori di linea a 45 gradi uno di fronte all'altro per un singolo Punto AF e punti a croce doppia che utilizzano un set di sensori a croce standard e diagonale in un singolo punto AF. Più sensori di linea, di qualsiasi orientamento, sono coinvolti nella rilevazione dello sfasamento in un singolo punto AF aumenterà la precisione della messa a fuoco rilevata da quel punto.

Anche il design di ciascun sensore varia. Alcuni sensori di linea sono estremamente precisi in quanto includono più fotodiodi per linea, consentendo di rilevare lo sfasamento con incrementi più fini, ma che richiedono più luce per farlo. Altri hanno una precisione inferiore poiché utilizzano meno fotodiodi per linea, rilevando più luce per sensore, quindi operando con una luce generale inferiore. Alcuni punti AF funzionano solo fino a determinate aperture massime. I punti di massima precisione tendono a richiedere f / 2.8 e di solito ci sono meno punti in un sistema AF che sono così precisi. La maggior parte dei punti AF richiede almeno f / 4 o f / 5.6, funzionando con meno luce ma offrendo anche meno precisione. Alcuni sistemi AF avanzati supportano uno o più punti AF che funzionano con obiettivi con apertura massima f / 8 (come un obiettivo f / 5.6 con TC 1.4x o un obiettivo f / 4 con TC 2x).

Prestazioni di messa a fuoco automatica

Quando si tratta della velocità di un sistema AF, ciò si riduce a due cose: la luce e le prestazioni di elaborazione. In quasi tutti i casi, maggiore è la luce che abbassi sull'obiettivo, maggiore sarà la velocità di messa a fuoco automatica. Ciò è dovuto al fatto che un'unità AF, un piccolo pacchetto sotto lo specchio DSLR che ospita il sensore AF, utilizza solo una frazione della luce che passa effettivamente attraverso l'apertura. Lo specchio stesso è mezzo argentato e consentirà circa il 50% della luce che lo raggiunge attraverso uno specchio secondario, che rifletterà quel 50% di luce sull'unità AF. Inoltre, solo l'area dell'inquadratura coperta da punti AF è effettivamente semi-argentata nello specchio principale, quindi solo una frazione della quantità totale di luce è coinvolta in primo luogo ... quindi stavano lavorando con meno del 50% di la quantità totale di luce che passa attraverso l'apertura dell'obiettivo. Inoltre, una lente speciale sulla parte superiore dell'unità AF sopra il sensore è responsabile della ulteriore divisione della luce che la raggiunge. La luce che raggiunge l'unità AF verrà divisa per altrettanti punti AF e, per ciascun punto AF, la luce verrà nuovamente divisa per raggiungere le due, quattro o persino otto metà di ciascun sensore di linea responsabile del rilevamento dello sfasamento per ciascun punto AF . Un sensore AF deve funzionare con meno del 50% della luce che passa attraverso l'obiettivo e ciascun punto AF funziona con una frazione di quella luce.

Supponendo che abbiate luce sufficiente per utilizzare i punti AF di massima precisione, il fattore chiave nelle prestazioni è l'efficienza del software di azionamento AF e la velocità del processore che lo esegue. Un algoritmo efficiente che funziona su un processore veloce, abbinato a un obiettivo di alta qualità che include anche un processore veloce e algoritmi efficienti nel proprio firmware, produrrà alcune delle migliori prestazioni AF. Nel caso della Canon 1D X, il sistema AF e di misurazione in realtà ha un processore dedicato che è indipendente dai processori di immagine di base (una configurazione unica), che fornisce AF continuo con potenza di elaborazione ininterrotta. Il calcolo ad alte prestazioni consente a un sistema AF, sia obiettivo che fotocamera, di eseguire la messa a punto AF a circuito chiuso più volte in una frazione di secondo, supportando una precisione estremamente elevata,

Questa è una domanda complessa perché ci sono diversi modi di fare AF che abbracciano il corpo e l'obiettivo e l'intera cosa funziona insieme come un sistema. Dipende dal meccanismo utilizzato per spostare l'ottica.

La velocità di messa a fuoco a vite dipende in parte dalla velocità con cui il corpo può ruotare la camma che guida l'obiettivo e in parte dalla quantità di peso e attrito presente nel meccanismo di messa a fuoco dell'obiettivo. (A proposito, questo è uno dei motivi per cui gli obiettivi AF a vite tendono a sembrare "economici" rispetto agli obiettivi manuali più vecchi: devono avere peso ridotto e attrito, quindi si concentrano rapidamente senza forzare il motore a lavorare di più Il trascinamento che aiuta una mano umana a effettuare regolazioni di precisione non è desiderabile quando l'obiettivo viene girato dal corpo.)

I motori integrati nell'obiettivo tendono ad essere più veloci (e più silenziosi) dell'AF a vite, quindi la velocità con cui viene eseguita la messa a fuoco dipende quasi interamente dall'obiettivo, che agisce solo sui comandi del corpo e forse fornisce un feedback su come sono andate le cose. Le condizioni della fonte di energia nel corpo possono svolgere un piccolo ruolo a seconda di come il corpo gestisce il suo potere.

La precisione è una funzione di quanto bene il corpo può prendere decisioni su quanto bene l'immagine è focalizzata, quanto finemente può controllare il meccanismo di messa a fuoco e quanto bene il meccanismo mantiene la sua posizione quando non viene spostato.

Confrontando alcuni degli obiettivi AF di prima generazione di Minolta su un corpo Maxxum 9000 di prima generazione (praticamente il primo vero reflex AF ¹ ) a un corpo ragionevolmente attuale (Sony Alpha A900) indica che anche con esattamente gli stessi obiettivi, un nuovo corpo migliora notevolmente la velocità , mentre una nuova lente su un vecchio corpo migliora la velocità solo leggermente (se non del tutto). Non l'ho misurato oggettivamente, ma soggettivamente, direi che il vecchio corpo con una nuova lente offre forse un miglioramento del 20-30%, mentre la vecchia lente con un nuovo corpo è probabilmente almeno 5 volte più veloce.

Aggiungerei che il miglioramento della velocità è stato estremamente non lineare in quel periodo. Ho anche un Maxxum 9 del 1998 o '99, che è praticamente alla pari con l'A900 - semmai sembra leggermente più veloce, anche se non ne sono davvero sicuro.

Dovrei aggiungere che l'età degli obiettivi non fa molta differenza nella velocità, ma ci possono essere (sono) differenze piuttosto sostanziali all'interno degli obiettivi esattamente della stessa età. Ad esempio, ho diversi obiettivi AF Minolta di prima generazione: 28, 35, 50, 135 e 28-135. Il 135, per esempio, si concentra molto velocemente. Ho anche un 85 / 1.4 che è molto più recente, ma il 135 si concentra ancora molto più velocemente.

Almeno per ancora la fotografia, la precisione dipende principalmente sul corpo. Se la messa a fuoco fosse eseguita ad anello aperto, allora l'imprecisione tra la distanza che un obiettivo avrebbe dovuto muovere e la distanza effettivamente spostata avrebbe portato alla messa a fuoco inesattezza. Contrariamente alla credenza popolare, sono ragionevolmente certo che la messa a fuoco ad anello aperto non sia mai stata la norma, né probabilmente utilizzata affatto (ad esempio, il brevetto di Minolta del 1982 rivela un sistema ad anello chiuso). Dato che si tratta di un circuito chiuso, un movimento dell'obiettivo più accurato significa principalmente meno modifiche per ottenere una messa a fuoco accurata.

Su un argomento leggermente diverso, noterei che con i sensori f / 2.8 vs. f / 4, f / 5.6 (ecc.), Il vero problema non è la quantità di luce utilizzata nella maggior parte dei casi. Il vero problema è principalmente il diametro dell'obiettivo (espresso come un angolo) visto dal sensore. Per spiegarlo, probabilmente ho bisogno di fare un backup e spiegare un po 'come funziona un sensore AF. Per il momento, atteniamoci a un semplice sensore a linea singola. Questo inizia con due prismi, proprio come l'immagine divisa al centro degli schermi delle fotocamere con messa a fuoco manuale. Dietro ogni prisma c'è un sensore di linea. Proprio come con un mirino a immagine divisa, la fotocamera trova la messa a fuoco allineando le immagini che attraversano quei due prismi.

La differenza di base tra un sensore f / 2.8 e (ad esempio) un sensore f / 5.6 è l'angolo di quei prismi. Ciò determina l'angolo tra due flussi di quello che viene "guardato" dal sensore di messa a fuoco. Maggiore è l'angolo tra la luce catturata dai due prismi, maggiore sarà il disallineamento tra le immagini catturate da quei due sensori per un determinato grado di messa a fuoco errata. Questo, a sua volta, rende più facile per la fotocamera determinare il grado di messa a fuoco errata e determinare la messa a fuoco finale in modo più accurato.

Punto principale però: non si tratta della quantità di luce, ma dell'angolo della luce. Un sensore f / 2.8 al chiuso batterà (facilmente) un sensore f / 5.6 in pieno sole, anche se quest'ultimo ha più luce con cui lavorare. Allo stesso modo, avere un obiettivo più veloce della valutazione del sensore (ad es. Obiettivo f / 1.4, sensore f / 2.8) non dà praticamente alcun miglioramento.

Per quanto riguarda le differenze di velocità tra l'avere il motore nel corpo rispetto all'obiettivo, temo di dover ancora una volta contraddire la conoscenza comune. Solo per esempio, Minolta ha realizzato obiettivi 300 / 2.8 sia in versione body-driven che in-lens (SSM). La versione di SSM è (come previsto) praticamente silenziosa e "sembra" come se si stesse concentrando più velocemente, ma qui ho fatto alcune misurazioni oggettive e si scopre che la versione di SSM è leggermente più lenta del suo predecessore guidato meccanicamente. Quando uscì, tuttavia, non contava più molto: le lenti a comando meccanico erano "abbastanza veloci".

Dovrei aggiungere, tuttavia, che per la messa a fuoco successiva , gli obiettivi SSM / HSM / USM sembrano avere un vantaggio. Sospetto che ciò abbia meno a che fare con la velocità di messa a fuoco che con la precisione dei movimenti. In una reflex, di solito c'è un ritardo di circa 80-100 ms mentre lo specchio si ribalta prima che la foto venga scattata. Il sistema AF osserva il movimento della messa a fuoco e prevede dove sarà quando l'otturatore si aprirà effettivamente. A differenza della normale messa a fuoco automatica, tuttavia, non c'è dubbio che questo debba essere fatto "anello aperto" - non appena lo specchio inizia a capovolgersi, il sensore AF non riceve più alcuna luce, quindi non può percepire nulla. Quindi, per quella durata, il sistema AF continua a muovere la messa a fuoco dell'obiettivo senza alcun modo di controllare quanto quel movimento rifletta ciò che sta chiedendo di accadere.

Anche se non riesco a trovare un link in questo momento, un sito ha effettuato un test alcuni anni fa. Come ricordo, montarono un bersaglio su un'auto e si diressero verso la telecamera, scattando foto fino a quando l'auto non passò davanti alla telecamera.

A seconda di come si desidera interpretare i risultati, è possibile leggere i risultati come favoriti da Sony o Canon. La Sony A700 ha prodotto la più alta percentuale di immagini a fuoco, ma l'attuale Canon 1D (penso che il marchio IV) abbia prodotto un numero maggiore di immagini a fuoco, grazie a un frame rate più elevato.

Sommario:

1. Almeno con i primi sistemi AF molto lenti, il corpo fa la differenza. 1 bis. Ma la maggior parte di quella differenza è avvenuta oltre un decennio fa.
2. Per i sensori f / 2.8 vs. f / 5.6 (ecc.), È davvero il f / stop che conta, non la quantità di luce.
3. Le differenze tra la messa a fuoco basata sul corpo e quella sull'obiettivo erano una volta enormi, ma ora minime - al punto che è praticamente obiettivo per obiettivo non una classe rispetto a un'altra classe. 3a. ma per la messa a fuoco successiva, i motori integrati nell'obiettivo presentano ancora un grande vantaggio.

Anche se non scatto video, immagino che sia abbastanza come il focus predittivo che 3a probabilmente si applica anche al video.

Ci sono stati alcuni tentativi prima di questo - per un paio di esempi, la Nikon F3AF e una Pentax il cui numero di modello non ricordo. Né venduto abbastanza per notare. Da un punto di vista puramente tecnico, nessuno dei due potrebbe essere onestamente considerato più che una prova del concetto - se avessi abbastanza pazienza, potresti indicarli a qualcosa e scoprire che alla fine avrebbero trovato il punto focale corretto. Tuttavia, classificherei entrambi come completamente poco pratico. La messa a fuoco era troppo lenta per essere utile e la selezione dell'obiettivo così limitata da non avere importanza, comunque: Pentax aveva solo un obiettivo AF e Nikon due.

Parlando per equipaggiamento Canon: la velocità è dettata principalmente dall'obiettivo, l'accuratezza dal corpo. Tuttavia, l'accuratezza dipenderà anche in parte dalla precisione del motore dell'obiettivo.

Fondamentalmente l'obiettivo e il corpo funzionano come un sistema a circuito chiuso. Il computer nel corpo decide sullo stato attuale del focus. Queste informazioni vengono raccolte tramite i suoi sensori. Numero e tipo variano in base al corpo. Ad esempio, i modelli di fascia bassa hanno un sensore a croce nel centro e altri 8 sensori a punta. Il computer invia quindi una richiesta all'obiettivo per ruotare l'elemento di messa a fuoco su un protocollo SPI a 8 bit di dati e 1 bit di stop.

Ora il microcontrollore sull'obiettivo prende una chiamata su quanto tempo fa funzionare il motore per raggiungere la posizione richiesta. Questo è di per sé un sistema ad anello aperto la cui velocità e precisione dipendono esclusivamente dall'obiettivo. Questo è un processo ad anello aperto e l'obiettivo non ha alcun feedback posizionale. Semplicemente gira quanto pensa che dovrebbe. È qui che entra in gioco la precisione del motore dell'obiettivo. Una volta raggiunta la posizione richiesta, il corpo verifica nuovamente la messa a fuoco. Se soddisfatto dell'attenzione, invia un'indicazione all'utente o richiede una correzione della posizione.

Tuttavia, in pratica, la precisione del motore non influirà realmente sulla precisione della messa a fuoco. L'età dei sensori del punto di incrocio e della polvere sarà probabilmente un fattore molto più grande.