Question

Как фотоаппарат фокусируется на объекте? Как он понимает, что объект в ...?

фокусе? На каком принципе все это основано?

Answer 1

Мне почему-то кажется, что автор вопроса хотел узнать принцип по которому цифровой фотоаппарат "знает", что настроился на резкость.

В большинстве современных фотоаппаратов есть режим автоматической фокусировки. В этих фотоаппаратах используется система фокусировки, которая работает по принципу "в фокусе - наибольшая контрастность". Этот принцип фокусировки можно посмотреть на рисунке.

При настройке фотоаппарата электроника передвигает линзы объектива. В то же время идет обработка изображения, которое получилось на матрице, т.е. вычисляется значение контрастности. И находится положение линз объектива, при котором достигается максимальная контрастность.

Основными недостатками такого метода есть:

1) низкая скорость наводки на резкость

2) объект должен быть хорошо освещен, обладать достаточной контрастностью

3) наводка на резкость осуществляется, основном, на вертикальные объекты

Достоинства такого метода:

1) высокая точность наводки на резкость

2) отсутствие каких-либо датчиков автофокуса

3) нет ограничения дистанции до объекта и возможность визуального контроля.

Есть, конечно же много и других систем автоматической фокусировки. Их можно разделить на группы: активные, пассивные и комбинированные.

Описанный способ фокусировки по измерению контрастности относится к пассивным системам, поскольку аппарат ничего не излучает в сторону объекта.

При использовании активной системы, фотоаппарат излучает в сторону объекта сигнал. Этот сигнал отражается и принимается приемником фотоаппарата. По принятому сигналу рассчитывается расстояние до объекта и выставляется объектив для наилучшего фокуса. У этих систем тоже есть свои достоинства и недостатки.

Основными достоинствами является скорость работы системы и нет зависимости от освещенности объекта. Такие системы могут работать в полной темноте.

Answer 2

Все современные методы автофокуса - пассивные. Активные не используется уже десятки лет.

На данный момент попользуются 2 основных вида пассивного автофокуса - фазовый и контрастный.

Фазовая автофокусировка заключается в вычислении сдвига между изображениями одного кусочка объекта проецирующегося с двух точек объектива. В зависимости от величины сдвига камера может определить куда следует фокусироваться, вперёд или назад относительно текущего фокуса и даже примерно на сколько менять фокусировку. Время от времени сдвиг уточняется.

Контрастная автофокусировка заключается в вычислении контраста (буквально величины разницы в яркости и цвета) между соседними точками на некотором участке изображения. Чем выше контраст, тем выше вероятность того, что изображение в фокусе. Камера меняет фокус вперёд и назад от текущего, чтобы определить в каком направление контраст увеличивается и начинает двигать в сторону увеличения проверяя постоянно контраст пока он не станет уменьшаться, значит фокус проехал нужную точку точку. Фокус начинает меняться в обратную сторону, но медленнее. После нескольких таких сдвигов камера выбирает фокус с максимальный контрастом.

Достоинством фазового автофокуса является скорость, фокус начинает меняться сразу в нужную сторону и делает минимум корректировок.

Недостатком является необходимость использования отдельного сенсора для автофокуса, для чего во время фокусировки специальное зеркало отражает изображение не на сенсор изображения, а на сенсор автофокуса. Из-за разного пути, который проходит свет фокус для сенсора автофокуса и для сенсора изображения может немного отличаться, причём эта разница для разных объективов может быть разная, поэтому зеркальные фотоаппараты могут страдать фронт- и бак-фокусом, то есть камера фокусирует чуть дальше или чуть ближе чем необходимо.

В последнее время стали делать камеры с датчиками фазового фокуса сразу на сенсоре изображения, но их приходится делать гораздо меньше, чем в случае с зеркалом, поэтому они менее точны и плохо работают при низкой освещённости, что делает такой автофокус медленнее.

Фазовые датчики обычно покрывают небольшие отдельные участи изображения, в центре и вокруг.

Достоинства контрастного автофокуса заключаются в его постоянной точности, фокусировка идёт сразу на сенсоре для изображения и область может быть любого размера и в любом месте. Нет проблемы с плохим освещением.

Недостатком является скорость, камере приходится делать много сдвигов и тратить на это время. Но последние модели делают это не намного медленнее профессиональных зеркальных камер и быстрее любительских зеркалок и камер с фазовыми датчиками на сенсоре изображения. Последняя модель из серии Panasonic Lumix GH4 фокусируется быстрее большинства зеркальных камер, а с фокусировкой при плохом освещении с ней не сравнится пока никто.

Answer 3

Есть два способа фокусировки - активный и пассивный.

Активный - это когда в фотоаппарат встроен радар. Точнее - лидар (потому что работает с light, а не с radio). При таком способе тупо измеряется расстояние от камеры до объекта съёмки по тому же принципу, по которому работает радио- или светолокатор: измерение задержки принятого сигнала относительно посланного.

Во всех современных камерах используется пассивный способ, основанный на Фурье-анализе. Серьёзно. При таком способе анализируется само изображение. Ведь что такое "картинка не в фокусе"? Это картинка размытая. В ней отсутствуют высокие пространственные частоты, которые как раз и несут информацию о мелких деталях изображения. Поэтому при такой фокусировке процессор камеры непрерывно анализирует пространственный спектр изображения с датчика (анализ можно вести и одномерный, для фокусировки это неважно) и выбирает такое положение объектива, при котором достигается максимум оных частот.

Кстати, это же позволяет и менять точку фокусировки. Просто анализируется не центральная часть кадра, как это поневоле было бы в камерах с активной фокусировкой, а та часть, в которую ткнули пальцем.

Answer 4

возьми увеличительное стекло и попробуй сфокусировать солнечный свет на руке

сведи лучи в точку. что такое? жжет? а теперь расфокусируй точку-нет жжения?

думаю принцип понятен в общих чертах-при расфокусировке нет достаточной силы света на датчике фокусировке и механизм передвигает линзы объективы туда сюда до тех пор пока не получит макси сигнал

это в двух словах,а на самом деле чуть сложнее-может применяться частотный или спектральный анализ для фокусировки, но суть одна-получение макси сигнала с датчика, который достигается при наилучшей фокусировке