Одна из существенных проблем у многих начинающих, да и достаточно опытных фотографов - достижение желаемой резкости получаемых изображений. "Попасть в резкость" - звучит очень просто, но на практике это действие может оказаться немного сложнее.

С одной стороны есть много способов получить фотографию в фокусе. Какой метод лучше всего выбрать и как именно использовать его для достижения желаемых результатов? Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных и эффективных способов фокусировки камеры.

Покадровая автофокусировка

Одним из самых простых способов фокусировки камеры является использование покадровой автофокусировки, которая в большинстве случаев является настройкой по умолчанию и одним из наиболее эффективных способов на фотографии.

В покадровом режиме вы просто нацеливаете камеру на объект и нажимаете кнопку спуска затвора наполовину.

Это блокирует фокус на объекте, позволяя вам при необходимости перекомпоновать изображение без потери фокуса. Этот метод называется фокусом и рекомпозицией.

Например, на изображении выше, если вы хотите, чтобы мост был в фокусе, нужно позиционировать центральную точку автофокусировки на мосту и нажать кнопку спуска затвора наполовину.

Затем вы скомпонуете снимок, как видите выше, и нажмете кнопку спуска затвора уже до конца, чтобы сделать фотографию. В результате вы получите объект в фокусе, даже если вы перекомпоновали фотографию.

Данный вариант хорош для пейзажной фотографии или съемки неподвижных объектов.

Непрерывная автофокусировка

Очевидно, что нет идеально неподвижных объектов, поэтому вам нужен инструмент фокусировки, который позволил бы отслеживать движущиеся объекты, при этом сохраняя их в фокусе.

В таком случае на помощь может прийти непрерывная автофокусировка. Все, что вам нужно сделать, это захватить объект с помощью видоискателя, нажать кнопку спуска затвора наполовину и проследить за объектом при его перемещении, одновременно держа нажатой кнопку спуска затвора наполовину. Таким образом будет непрерывно регулировать фокусировку (отсюда и название).

Большинство камер начального уровня требуют, чтобы вы использовали центральную точку для непрерывной автофокусировки, но если ваша камера более высокого уровня, вы можете определить, какая точка автофокусировки используется для отслеживания движущегося объекта.

Естественно, этот тип фокусировки лучше всего подходит для съемки, например, дикой природы или , в которой вам нужно быстро настраивать фокус.

Автофокусировка с распознаванием лиц

Не все камеры имеют автофокусировку с распознаванием лиц, но, если она все-таки имеется, это ценный инструмент для портретной съемки. В нем используются алгоритмы для распознавания фигур, напоминающих человеческие лица.

В режиме Live View виден фокус на лице в процессе работы в виде рамки вокруг лица.

Все, что вам нужно сделать, - нажать наполовину кнопку спуска затвора, чтобы указать область, на которой нужен фокус, а затем сделать снимок.

Выбор точки фокусировки

Независимо от того, какой режим автофокусировки вы используете, необходимо иметь активную точку автофокусировки на вашем объекте. Иначе объект не будет резким.

Как правило существует два способа выбора активной точки автофокусировки: выбрать самому или же автоматически при помощи камеры. Сейчас большинство камер довольно хорошо выбирают подходящую точку автофокусировки в большинстве ситуаций. Но все же не всегда идеально.

В ситуациях, когда время не имеет значения, например, в портретной или пейзажной съемке - попробуйте сами выбрать точку автофокусировки. Посмотрите "Руководство пользователя" своей камеры, если вы не знаете, как это сделать.

Однако, следует учитывать тот факт, что ваш объектив будет лучше всего фокусироваться при использовании центральной точки автофокусировки. Если вы используете другую точку для получения фокуса, изображение может быть не достаточно резким.

Фокусировка задней кнопкой

Другой способ получить изображение в фокусе - воспользоваться фокусировкой задней кнопкой. В зависимости от конкретной камеры у вас может быть кнопка автофокусировки на задней панели корпуса, нажав на которую до конца, вы сфокусируетесь на объекте.

Это выгодно по ряду причин, в том числе потому, что предотвращает случайное нажатие кнопки спуска затвора и, следовательно, съемку фотографии до того как вы (или камера) были к этому готовы. При съемке движущихся или нескольких объектов фокусировка задней кнопкой также позволяет вам сосредоточиться на своем основном объекте. Другими словами, отпуская кнопку автофокусировки, вы не позволяете камере сделать фокус на новом объекте, а вы все равно можете делать фотографии с фокусом на основном вашем объекте.

Ручная фокусировка

Процесс ручной фокусировки может немного отличаться в зависимости от конкретной камеры или объектива, но следующие шаги в принципе являются стандартными:

• найдите переключатель AF-MF на объективе и переместите его в положение MF
• вращайте кольцо фокусировки на объективе до тех пор, пока не увидите, что нужный объект резкий
• используя режим Live View, увеличьте масштаб объекта, чтобы проверить его резкость. При необходимости отрегулируйте при помощи кольца фокусировки.

Вот и все!

Ручная фокусировка может занять немного больше времени, чем автоматическая, но она лучше работает в самых разных ситуациях, например, в макросъемке, когда вы снимаете сквозь что-то (скажем, используя растение на переднем плане, чтобы обрамить объект на заднем плане), объекты в местах со столпотворением людей (уличные сцены), а также в ситуациях с низким освещением. Другими словами, в ситуациях, когда автоматическая фокусировка "сопротивляется", не бойтесь переключаться на ручную.

Гиперфокальное расстояние

Более сложный и технический метод получения фокуса заключается в вычислении гиперфокального расстояния. В принципе, он заключается в том, что вы должны использовать вычисления глубины резкости для объектива, который вы используете, чтобы найти ближайшую точку в картине, где все еще можно получить приемлемую резкость.

Нахождение этой точки позволит сосредоточиться на том месте, которое даст лучшую глубину резкости и максимизирует площадь резкости на фотографии.

Существует несколько способов определения гиперфокального расстояния, но наиболее простыми среди них являются следующие:

• сфокусируйтесь на одной трети от нижней части кадра. Поскольку глубина резкости простирается примерно в два раза выше фокусной точки, фокусировка на этой трети поможет вам максимизировать глубину резкости;
• можно использовать приложение для смартфонов, такое как HyperFocal Pro для Android (показано выше) или Digital DOF для устройств iOS, которые избавят вас от необходимости делать какие-либо математические вычисления.

Если вы пейзажный фотограф, использование гиперфокального расстояния будет для вас особенно полезным.

Фокусный стекинг (Focus stacking)

Финальным методом, который мы рассмотрим в данной статье, получения идеального фокуса на фотографиях является использование метода Focus stacking, который достигается при последующей обработке.

По сути, вы берете несколько разных фотографий, каждая со своей точкой фокусировки (то есть с фокусом на переднем плане, среднем и заднем) и объединяете их вместе в одно изображение при последующей обработке. Полученная сборная фотография будет резкой от переднего плана до заднего.

Этот метод особенно полезен для макросъемки и съемки натюрморта, а также хорош в использовании для пейзажной фотографии.

Предостережение насчет метода Focus stacking: в снимке не может быть никакого движения.

Это объясняется тем, что вы снимаете несколько экспозиций в разное время, поэтому, если что-то в кадре находится в движении (например, дерево из-за ветра), это вызовет ореолы. Все, что движется на фотографии, получится размытым.

Другая сложность с использованием этого метода заключается в том, что вам нужно настроить фокус для каждого снимка, не нарушая положение камеры. Иначе используемые кадры не будут идеально сочетаться в постобработке.

Итак, теперь у вас есть ряд методов, которые помогут настроить фокус на снимаемых объектах. Для их освоения потребуется время. Однако это точно того стоит. Действуйте!

Во всех цифровых фотоаппаратах, будь то дешевая мыльница или дорогая зеркалка, есть автоматическая фокусировка. Зачем тогда нужна ручная, если система и сама неплохо справляется? Логичный вопрос, и ответ на него тоже логичный: часто автоматическая фокусировка работает неправильно, иногда очень медленно и неточно. Поэтому знания о работе фокусировке и ее настройке сильно расширяют творческие способности любого фотографа и, кто бы мог подумать, обеспечивают правильную фокусировку в разных ситуациях.

Ручная фокусировка позволяет выделить главный объект в кадре или, напротив, обратить внимание зрителя на детали картинки. Сегодня именно об этом мы и поговорим – о фокусе и ситуациях, когда уместнее всего применять ручную фокусировку.

Точки фокусировки

Фокус – это некая точка, где сходятся все отраженные от изображения лучи. Следовательно, чтобы изображение было «в фокусе», точка фокусировки должна находиться на матрице фотоаппарата. Наведение фокуса позволяет ставить приоритеты на изображении, приковывая внимания зрителя к главным объектам, а не малозначительным деталям.

Точка фокусировки – это точка в пространстве, и именно в ней размещается объект съемки. Изображение этого объекта оказывается четким на матрице. Выбор точки определяется решением фотографа выбрать самую важную деталь в кадре и направить на нее все внимание зрителя.

В дорогих зеркальных камерах (даже в беззеркалках) пользователю предлагается выбор между конкретными точками фокусировке. Также есть возможность выбрать все сразу. Если выбирать фокусировку по одной точке, то картинка будет резкой только на том участке изображения, который совпадает с выбранной точкой в видоискателе. Если выбирать фокусировку по всем точкам сразу, то автоматика сама будет подбирать фокус в соответствии с собственными интеллектуальными алгоритмами. Часто автоматика промахивается и портит снимок.

В соответствии с классом фотоаппарата, точек фокусировки может быть много или нет. Недорогие зеркалки начального уровня оснащаются 11-точечными системами фокусировки. Отличный пример – фотоппарат Canon EOS 700D.

Дорогие профессиональные камеры имеют 61 точку фокусировки. Пример – камера Canon EOS-1D X.

Промах автофокуса

Не стоит думать, что такое явление редкое. Даже в дорогих зеркалках не исключен промах автофокуса. Это связано с тем, что фокус подбирается автоматически, и часто камера банально «не знает» целей фотографа и, следовательно, фокусируется не на том объекте, что задумал фотограф. Иногда система не может определить конкретную точку фокусировки, и тогда фокус жужжит, пытаясь «прицелиться» на неведомую цель. Применяемые интеллектуальные алгоритмы фокусировки нередко обеспечивают наведение на резкость неправильных объектов на дальнем или среднем плане.

Все же, автоматическая фокусировка важна. Невозможно всегда вручную нацеливаться на объекты и копаться в настройках, особенно, если события в кадре происходят быстро и не позволяют ждать. Поэтому в репортажной съемке автоматическая фокусировка по всем точкам пригодится всегда.

Интересно: в компактных недорогих мыльницах проблема с фокусировкой практически отсутствует. «Мыльницы» обычно фокусируются на бесконечности, в результате чего каждый объект получается в фокусе – и объект на переднем плане, и горизонт, и средний план. Однако это сильно ограничивает творческий потенциал камеры и самого фотографа – нельзя выделить конкретный объект и направить на него все внимание. Поэтому в большей степени это недостаток, а не преимущество.

Применение фокусировки новичками

Профессиональные фотографы, когда общаются с новичками, рекомендуют вместо автофокуса по всем точкам использовать всего лишь одну центральную точку фокусировки. Новичку гораздо проще через оптический видоискатель зеркалки определить центр кадра в момент съемки.

В данном случае техника получения снимка будет таковой: сначала выбираете главный объект съемки – он в кадре должен получиться резким. Затем в видоискателе помещаете его в самый центр кадра, совмещая с точкой фокусировки (которая у нас в центре). Далее зажимаете кнопку спуска наполовину для блокировки автофокуса. Большинство камер издает характерный писк при этом. Затем кнопка спуска зажимается до конца.

Результат – фотография с резким объектом прямо в центре кадра, остальные детали вне фокуса, менее резкие. Внимание к ним приковано слабо. В художественном плане такие снимки выглядят очень даже неплохо. В данном случае речь шла об использовании центральной точки фокусировки, но это легко могла быть правая или левая точка. Тогда главный объект съемки пришлось бы помещать на правую или левую сторону кадра, чтобы он был в фокусе.

Режимы автоматической фокусировки

Каждая компания, которая занимается производством фототехники, использует собственные интеллектуальные алгоритмы фокусировки. Результат они дают приблизительно одинаковый. Режимы, при которых используются эти алгоритмы могут называться по-разному. Например, в фотоаппаратах Canon есть режим One Shot – он предназначается для фотографирования стационарных и неподвижных объектов. Для объектов в движении Canon предусмотрел режим Al Servo – здесь уже будут использованы немного иные алгоритмы определения главных объектов и наведения на резкость.

У Nikon эти режимы называются иначе: Single Servo – для неподвижных стационарных объектов, Continuous Servo – для движущихся. Также у обоих брендов есть режимы предикативного фокуса, когда система старается предсказать дальнейшее движение объекта с целью обеспечить правильный фокус.

Впрочем, несмотря на развитие технологий и улучшение алгоритмов, часто автофокус промахивается. Вот Вам примеры фотографий с ошибками фокусировки:

Довольно часто фотографам приходится сталкиваться с промахом автофокуса, и причины тут часто одни: условия съемки, которые «обманывают» систему фокусировки.

Когда уместно использовать ручную фокусировку?

Самый первый и банальный момент, когда лучше всего вручную фокусироваться на объекте, это слабое освещение. Часто при слабом освещении объектив камеры начинает вращаться туда-сюда и не может конкретно определить правильный объект. Впрочем, эта проблема отчасти решена благодаря подсветке автофокуса (подсвечивается передний план, что позволяет обеспечить правильную фокусировку), хотя не до конца.

Макросъемка – еще один режим в камере, когда лучше вручную наводить резкость объекта. Проблема в том, что при макросъемке работа идет в весьма узких диапазонах резкости, соответственно, любая неточность испортит снимок.

Портретная съемка. Обычно тут не возникает проблем, ведь в этом режиме система фокусируется по глазам модели. Однако профессиональные фотографы иногда применяют ручную фокусировку для выделения линии губ или другой части лица. Впрочем, это уже совсем другая история.

Автоматическая фокусировка является обязательной частью камеры большинства современных мобильных . Данная функция является нужной, поскольку зачастую она является единственным способом резкость снимка для получения кадра необходимого качества. И если в полноценных камерах часто существует возможность настроить фокусировку вручную, большая часть мобильных телефонов не имеет такой возможности, а потому улучшить качество снимка другими способами не получится.

Использование автофокуса

В мобильных телефонах и функция автоматической фокусировки активирована по умолчанию и используется при проведении любого снимка. Чтобы сделать фокусировку, достаточно нажать на функциональную клавишу аппарата для произведения снимка. Также многие фиксируют текущий кадр при нажатии на соответствующую сенсорного экрана. Устройство автоматически определит объект, относительно которого необходимо настроить фокус, и произведет нужный снимок.

Современные мобильные телефоны также поддерживают более полный режим автоматической фокусировки, который реализуется с использованием кнопки затвора камеры. Для произведения настройки пользователю требуется спустить клавишу приблизительно до половины. Это дает возможность камере произвести фокусировку, настройку резкости и яркости.

После срабатывания автофокуса и получения соответствующего сигнала пользователь может дожать кнопку, чтобы сработал затвор. Аналогичным образом работает кнопка фокусировки на сенсорных экранах – пользователю необходимо нажать и удерживать пальцем клавишу до тех пор, пока камера не настроит фокус. Отпустив палец, пользователь произведет снимок, который будет сохранен в памяти устройства.

Недостатки

Тем не менее в технологии автофокуса существуют некоторые недостатки. Зачастую автоматическая фокусировка не может определить объект, относительно которого необходимо выполнять настройки резкости. Иногда камера не способна найти несколько объектов для фокусировки, что также понижает качество снимка.

Тем не менее с выпуском каждого нового мобильного аппарата технология автоматической фокусировки совершенствуется и ее функционирование улучшается, что позволяет делать хорошие и качественные кадры. Также некоторые современные устройства оборудованы настройкой параметров ручного фокуса, что позволит решить данные проблемы при произведении некоторых снимков.

Чтобы понять, какой режим автофокуса выбрать, надо сначала понять, что вы фотографируете. Режимы и настройки автофокуса на всех камерах примерно одинаковы. Они могут отличаться названием и по-разному управляться, но принцип везде один и тот же. Так в чём же автофокус?

Для начала убедитесь, что автофокус у вас включён. На продвинутых камерах (Nikon / /D7000 /D7100) есть отдельный переключатель, на котором есть режим M (ручной фокус) и ещё какие-нибудь режимы – разные автофокусы, либо просто AF.

Режим М (Manual) работает так же, как работали фотокамеры в 50х годах, то есть, без автофокуса. Если такого переключателя у вас нет, значит режимы автофокуса на вашей камере управляются через меню.

Кроме того, на автофокусных объективах со встроенным мотором (AF-S) тоже есть переключатель автофокуса, очень часто с маркировкой M/A – M. Убедитесь, что и объектив не находится в ручном режиме. Не путайте тип объектива AF-S с режимом автофокуса AF-S, это разные вещи, хоть и называются одинаково.

Режимы автофокуса бывают следующие:

AF-A (Auto) . Автоматический режим, в котором камера сама за вас принимает решение как ей фокусироваться. Если вы точно не знаете, какой режим вам нужен, выбирайте автоматический режим.

AF-S (Single) . Режим для статичных сцен. В этом режиме камера наводится на фокус один раз при нажатии кнопки спуска до середины, и всё. Больше камера не фокусируется, пока вы не отпустите кнопку. Отличный вариант для пейзажей и портретов .

AF-C (Continuous) . Режим слежения, когда камера постоянно следит за объектом и подстраивает автофокус непрерывно, пока вы не отпустите кнопку спуска. Включается, когда вы кнопку спуска нажимаете наполовину. Этот режим незаменим при фотографировании живой природы, спортивных событий и быстродвижущихся детей .

В Custom Settings Menu в разделе Autofocus можно встретить AF-S/AF-C priority selection.

Release - это срабатывания затвора немедленно, даже если изображение совсем не в фокусе. Я с трудом припоминаю, чтобы в этом режиме у меня когда-нибудь были резкие кадры .

Focus - затвор срабатывает только когда изображение строго в фокусе. Это очень медленно, и вы рискуете упустить кадр.

Я рекомендую значение Release+focus для AF-C, это что-то среднее. Даже если первый кадр не в фокусе, то следующие будут существенно лучше при серийной съёмке. При этом вы не потеряете первый кадр, хоть он и будет немного размыт. Для AF-S годится Focus, потому что в кадре ничто не движется.

Кроме этого, вам ещё предстоит выбрать тип зоны автофокуса.

Nikon обычно предлагает три варианта:

Условно области можно разделить на два вида:

Несколько сенсоров (AF-Area) . Информация о фокусе поступает не только с сенсора, который вы выбрали, но так же и с окружающих его точек, причём, окружающие сенсоры никак не подсвечиваются. Например, на Nikon D7000 можно выбрать зону из 9, 21 или 39 точек. Обычно, чем быстрее что-то движется в кадре, тем больше требуется зона. Честно говоря, я этими зонами не пользуюсь, я предпочитаю 3D-tracking.

3D-tracking . Этот режим может быть на одних моделях вместе с белым прямоугольником и перекрестием, на других моделях где-то ещё, например, при выборе размера области автофокуса. Как следует из названия, это режим слежения, причём, при слежении учитывается не только дистанция до объекта, но и цвет. Вы выбираете точку фокусировки, автофокус цепляется за то, что находится под этим сенсором, а далее начинает за ним следовать, если объект движется, либо вы поворачиваете камеру.

Принципиальная разница между AF-Area и 3D-tracking в том, что в первом случае камера фокусируется на том, что попадает в выбранную зону автофокуса, а во втором случае камера сама двигает зону за объектом, переключая сенсоры автофокуса. Поэтому, в режиме 3D очень удобно сфокусироваться на чём-то определённом, потом передвинуть камеру, чтобы скадрировать по-другому, но автофокус всё ещё будет держать на прицеле то, на что был наведён изначально. От режима AF-S это отличается тем, что AF-S не в курсе, если объект во время кадрирования отошёл дальше или ближе, либо вовсе улетел в форточку.

Кроме того, 3D-слежение может даже заменить выбор одиночной точки фокусировки. Вместо того, чтобы перебирать точки селектором, пока не доберётесь до нужной, можно просто по центральной в режиме 3D навестить и затем скадрировать как нужно, камера при этом будет держать фокус на объекте, двигая точку фокусировки, переключая автофокусные сенсоры. Объекту, при этом, убежать от автофокуса не получится.

Держите автофокус в автоматическом режиме (AF-A, белый прямоугольник), этот режим отлично справляется в большинстве ситуаций без вашей помощи. Если работа автофокуса вас не устроила в каком-то конкретном случае, тогда начинайте вдумчивую настройку.

Вот и весь автофокус.

Первые десятилетия фотографии камеры были большими и представляли собой простую, но громоздкую конструкцию в виде «гармошки», соединяющей объектив и кассетную часть с фотопластинкой. Перед съемкой на место фотопластинки вставлялось матовое стекло (фокусировочный экран), и фотограф вручную двигал объектив (обычно однолинзовый) для фокусировки изображения, накрывшись темным покрывалом для повышения яркости и контраста. Процесс этот был небыстрый, но и спешить особо было некуда: светочувствительность фотопластинок в то время была низкой, выдержка составляла минуты, так что снимали в основном статичные сцены — пейзажи, натюрморты и портреты людей, которым приходилось для этого сидеть неподвижно.

Ручная работа

К началу XX века чувствительность фотоматериалов увеличилась, формат уменьшился, камеры стали намного компактнее и удобнее, но сфокусировать объектив по изображению на маленьком фокусировочном экране стало сложно даже с помощью лупы. Эту проблему можно было решить несколькими путями. Во‑первых, сфокусировать объектив на гиперфокальном расстоянии, так, чтобы большая часть объектов в кадре изображалась резко. Во‑вторых, разметить шкалу расстояний на объективе и наводить резкость, выставляя нужные значения «на глаз». И, в-третьих, можно было применить принципиально новое решение, оснастив камеры устройством для измерения дистанции — дальномером. Этот несложный оптический прибор состоял из светоделительной призмы и поворотного зеркала, разнесенных на определенное расстояние (база). Фотограф, глядя в окошко дальномера, поворачивал зеркало до тех пор, пока изображения не совмещались. С помощью триангуляции, исходя из угла поворота и базы, можно было найти расстояние до объекта съемки и выставить эту дистанцию на объективе (вручную). Такими устройствами камеры начали оснащать с начала XX века, а в 1916 году в модели 3A Autographic Kodak Special конструкторы впервые механически объединили измерение расстояния с одновременной фокусировкой объектива. Настоящую популярность это приспособление получило благодаря компании Leica, которая начала снабжать свои камеры дальномерами начиная с модели Leica I (1925), — собственно, такие камеры и стали называться дальномерными.

Убрать раздвоение

В 1976 году на выставке Photokina компания Leica представила фотокамеру с системой Correfot (которую она разрабатывала с 1960 года) — первой системой автофокусировки в мире. По одной из легенд, несмотря на интерес публики, компания отказалась от ее выпуска, «потому что клиенты уже знают, как правильно фокусировать объектив». На самом деле система была просто слишком прожорлива (комплекта из шести батареек хватало менее чем на час съемок) и в целом «сырая». Поэтому первой серийной автофокусной камерой стала в 1977 году Konica C 35 AF, оснащенная системой Visitronic компании Honeywell. Система эта базировалась на классическом дальномере и триангуляции, только два изображения сводил вместе не сам фотограф, а электромеханическая автоматика, сравнивая сигналы с двух ПЗС-матриц.

Компания Canon пошла немного другим путем, решив обойтись без сложной электромеханики. В Canon AF35M (1977) появился активный автофокус, представлявший собой оптоэлектронную версию классического дальномера: светодиод излучал инфракрасный импульс, а расстояние определялось по углу его отражения от объекта, измеренного с помощью ПЗС-датчика. В следующей модели, Canon AF35ML (1981), уже использовалась пассивная автофокусировка, основанная на «твердотельной триангуляции»: никаких движущихся частей, а «сведение» изображений осуществлялось электронным способом — по разности сигналов на двух ПЗС-матрицах.

В первых дальномерных камерах фотограф совмещал изображения, считывал расстояние и выставлял полученное значение на фокусировочной шкале объектива. В камере 3A Autographic Kodak Special эти процедуры были объединены в одну.

Сдвиг по фазе

Первой автофокусной зеркальной камерой стала Minolta Maxxum 7000 (1985). В этой модели использовалась система фазовой автофокусировки (AF) через объектив (Through The Lens — TTL), которая широко применяется и сейчас. Принцип ее работы основан на том, что лучи, проходящие через две половины объектива, отражаются зеркалом и фокусируются в двух разных точках на датчике АФ — двух ПЗС-линейках. Расстояние между этими точками для идеальной фокусировки точно известно, и если измеренная дистанция между пиками не совпадает с этим значением, система управления начинает двигать объектив в нужном направлении до тех пор, пока пики не окажутся на нужных местах. В реальной жизни, конечно, все намного сложнее — изображение представляет собой не точку, может быть расположено не на оптической оси и т. п. Эти проблемы решаются введением различных масок и дополнительных конденсорных линз, но принцип тот же.

Автоматические дальномеры и настоящая АФ Konica C35 AF была оснащена электромеханическим дальномером с двумя ПЗС-датчиками. Сигналы с датчиков сравнивались, их совпадение означало точную фокусировку.

Фазовый автофокус очень быстрый (система сразу знает, в каком направлении нужно двигать объектив, и благодаря этому даже может отслеживать движение объекта в кадре), не требует большой вычислительной мощности и не имеет движущихся частей. Основной недостаток этой системы — ее неуверенная работа при низком освещении, а также то, что она работает только при опущенном зеркале: в момент съемки зеркало поднимается, и весь свет через объектив попадает на пленку или матрицу, а не на датчик АF. А значит, эта система не годится для тех случаев, когда кадр визируется по ЖК-экрану (LiveView), то есть для большинства компактных цифровых камер и смартфонов.

А первая настоящая АФ появилась в камере Minolta Maxxum 7000. Это была полноценная система фазовой автофокусировки через объектив (TTL) — предок всех современных фазовых систем АФ.

По образу и подобию

Для цифровых камер, которые с начала 2000-х заменили пленочные, пришлось придумывать новый принцип автофокусировки. Ну, не совсем новый. Как человек наводит объектив вручную? Крутит кольцо фокусировки, пока наблюдаемая картинка не станет резкой, то есть максимально контрастной. Контрастный автофокус работает точно так же: двигает объектив, добиваясь максимальной контрастности картинки на светочувствительной матрице.

Такая система работает с основной матрицей и не требует сложных оптических схем и дополнительных датчиков. Но, в отличие от фазовой автофокусировки, она не может определить заранее, в какую сторону следует двигать объектив, и начинает это делать в случайном направлении — точно так, как это делал бы человек. Поэтому скорость фокусировки иногда оставляет желать лучшего — особенно в условиях недостаточного освещения или при съемке малоконтрастных объектов, когда система просто не может «рассмотреть» резкие детали (в точности как человек). Тем не менее долгое время для компактных цифровых камер и особенно смартфонов альтернатив контрастной автофокусировке просто не существовало.

Камера Canon EOS 70D стала первой моделью, оснащенной системой типа Dual Pixel CMOS AF. В отличие от гибридной системы АФ, которая использует специальные выделенные фотодиоды на общей КМОП-матрице, АФ с «двойными пикселями» и для фокусировки, и для фотосъемки задействует все фотодиоды матрицы.

Гибридный подход

В 2010 году компания Fujifilm выпустила камеру FinePix F300EXR с новой, гибридной системой автофокусировки. На матрице камеры, помимо обычных светочувствительных фотодиодов (пикселей), были равномерно разбросаны два типа специализированных — «правые» и «левые», то есть воспринимающие свет только от правой или левой части объектива (другая часть закрыта непрозрачной маской). Система АF сравнивала изображение на субматрицах, образованных «левыми» и «правыми» пикселями. Точное совпадение этих двух изображений говорит о точной фокусировке, а смещение показывает, насколько и в какую сторону следует сместить объектив. Похоже на фазовую АF, не так ли? Почти, но не совсем: разрешающая способность субматриц существенно меньше, чем всей матрицы, и при очень малых отклонениях от точной фокусировки система неспособна увидеть разницу, так что на финальном этапе используется фокусировка по контрасту.

Ничего лишнего

Гибридный автофокус выгодно сочетает достоинства фазовой и контрастной систем АF, однако имеет и недостатки. Для улучшения работы АФ нужно увеличить количество пикселей, которые «работают» только на 50%, а это приводит к уменьшению общей светочувствительности матрицы. Но разработчики матриц придумали остроумный способ обойти это ограничение.

В 2013 году в камере Canon EOS 70D была впервые опробована система Dual Pixel CMOS AF. А в 2016 году на рынке появился первый смартфон с камерой, оснащенной системой Dual Pixel, — флагман Samsung Galaxy S7.

Существует способ сделать так, чтобы «всё было резко» вовсе без автофокусировки. В эпоху пленочных камер дешевые модели обычно снабжались простым объективом с фиксированной фокусировкой (focus-free) на гиперфокальном расстоянии. Такой объектив позволяет более-менее резко изображать все объекты, находящиеся на расстоянии от половины гиперфокального (обычно 0,5−1 м) до бесконечности. Подобными же объективами снабжались и дешевые цифровые камеры, и первые смартфоны с камерами. Однако этот принцип применим только для дешевых широкоугольных объективов с большим минимальным значением диафрагмы. Другой случай — это использование пленоптической камеры, или «камеры светового поля». Она фиксирует не только распределение освещенности в фокальной плоскости, но и направление пришедших лучей (световое поле). Такое изображение можно позднее «перефокусировать» любым нужным образом (в любой плоскости). Идея подобных камер была выдвинута в 1908 году, а несколько лет назад компания Lytro решила производить цифровые версии, хотя особого распространения они пока не получили.

Каждый пиксель матрицы Dual Pixel состоит из двух отдельных фотодиодов — «правого» и «левого». Таким образом, при автофокусировке вся матрица делится на две субматрицы, «правую» и «левую», с таким же разрешением, как и основная матрица. Сравнение сигналов с двух половинок обеспечивает точность выше, чем у гибридных, а скорость гораздо выше, чем у контрастных систем АF (скажем, в Samsung Galaxy S7 время фокусировки составляет менее 0,2 с). Поскольку Dual Pixel является фазовой системой АF, она позволяет отслеживать движение объекта в кадре. А в момент съемки обе субматрицы работают как единое целое, не происходит никакого падения светочувствительности, что важно для смартфонов с их небольшими матрицами. Поэтому такая система на сегодняшний день представляет собой вершину эволюции систем АF. Конечно, до тех пор, пока инженеры опять не придумают что-нибудь новое.

Сонары, радары и лидары

Отдельную ветку на эволюционном древе автофокусировки занимают внешние (относительно оптической системы камеры) дальномеры с прямым измерением расстояния. Одной из первых фотокамер с системой автофокусировки стала модель Polaroid SX-70 Sonar OneStep (1978), оснащенная, как понятно из ее названия, дальномером на основе ультразвукового сонара. Архаика? Вовсе нет, сонарные дальномеры для камер существуют и сейчас. Их выпускает, например, компания RedRockMicro — правда, не для автоматической, а для дистанционной ручной фокусировки профессиональных камер. Более новый принцип определения расстояния, лазерная локация, сейчас активно используется не только в строительной и военной технике, но и в некоторых смартфонах (LG G3) — в дополнение к обычной системе контрастной автофокусировки. В патентах Sony упоминается радарная автофокусировка, но серийных образцов подобного типа на рынке не представлено.

Редакция благодарит Markus Kohlpayntner за помощь в подготовке статьи.