مقایسه فوکوس خودکار تشخیص فاز و تشخیص کنتراست
نوع سیستم فوکوسی که دوربین شما از آن استفاده می کند می تواند تاثیر زیادی در کارایی آن داشته باشد. اگر می خواهید بیشترین بهره را از سیستم فوکوس دوربین خود داشته باشید، لازم است بدانید چگونه کار می کند. همچنین آگاهی درباره تفاوت های سیستم فوکوس خودکار تشخیص فاز و تشخیص کنتراست می تواند برای شما مفید باشد. این دو نوع سیستم فوکوس خودکار، در اغلب دوربین های دیجیتال مدرن به کار گرفته شده اند.
برای مثال اگر حرفه اصلی شما گرفتن عکس های پُرتره است و تمایل دارید از لنزهای پرایم و دیافراگم باز استفاده کنید، بدست آوردن فوکوس دقیق بسیار ضروری می باشد. برای اینکه بتوانید چشم ها فرد را به صورت واضح در عکس پُرتره داشته باشید نیاز است که فوکوس دقیقی را بدست آورید. تصویر زیر در دیافراگم f/1.2 با لنز 56mm گرفته شده است.
در این حالت، سیستم فوکوس خودکار تشخیص کنتراست که در اغلب دوربین های بدون آینه مورد استفاده قرار گرفته است از سیستم تشخیص فاز که بیشتر در دوربین های SLR مورد استفاده قرار گرفته است، عملکرد بهتری دارد.
اگر حرفه اصلی شما عکاسی طبیعت یا ورزشی است، یا هر نوع عکاسی که نیاز به قابلیت رهگیری و فوکوس پیوسته بر روی سوژه دارد، سیستم تشخیص فاز می تواند نتایج بهتری برای شما داشته باشد.
لازم است توجه کنیم که زمانی که بحث بر سر کارایی فوکوس خودکار است، هم لنز و هم دوربین در تعیین میزان کارایی نقش دارند و با یکدیگر کار می کنند. هر دو شرکت کانن و سونی دارای لنزهای سوپر تله فوتو با کارایی بسیار بالا هستند که بیشترین میزان کارایی در فوکوس خودکار خود را با دوربین های بسیار پیشرفته بدست می آورند. به همین دلیل است که بسیاری از عکاسان حرفه ای ورزشی از یکی از این دو برند استفاده می کنند.
بعضی از دوربین ها از ترکیبی از هر دو سیستم فوکوس استفاده می کنند. به عنوان مثال یک دوربین SLR ممکن است در حالت پخش زنده تصاویر یا فیلمبرداری از فوکوس خودکار تشخیص کنتراست استفاده کند و هنگام عکاسی از طریق منظره یاب از فوکوس خودکار تشخیص فاز استفاده نماید.
برخی از دوربین های بدون آینه نیز در حالت فوکوس خودکار پیوسته از سیستم تشخیص فاز استفاده می کنند تا دقت رهگیری فوکوس خودکار را بهبود دهند.
مکانیزم کار فوکوس خودکار تشخیص فاز در دوربین های بدون آینه متفاوت از دوربین های SLR است. در ادامه این مقاله این تفاوت را توضیح خواهیم داد.
سیستم فوکوس خودکار تشخیص فاز در دوربین های SLR
در دوربین های SLR نور از طریق لنز وارد می شود، به آینه انعکاسی برخورد می کند و از طریق پنتاپریسم (یک منشور بازتابی پنج وجهی است که برای انحراف یک پرتو نور به میزان 90 درجه ثابت استفاده می‌شود.) به بالا منعکس می شود و از طریق منظره یاب خارج می شود. هدف از این نوع طراحی این است که دقیقاً آنچه را که لنز در منظره یاب می بیند به شما نشان دهد. این ویژگی از خطاهای اختلاف مکان که در فاصله های فوکوس نزدیک با فاصله یاب و لنزهای دوقلو انعکاسی ایجاد می شود، جلوگیری می کند.
مزایایی که این نوع طراحی داشت سبب شد که برای حدود 50 سال دوربین های SLR تبدیل به انتخاب اول برای اغلب عکاسان باشند. این دوربین ها هرگز به طور جدی به چالش کشیده نشده بودند که دوربین های بدون آینه ظهور کردند. بسیاری از دوربین های بدون آینه همچنان از نوع طراحی دوربین های SLR استفاده می کنند (وجود یک منظره یاب الکترونیک در یک برآمدگی در وسط بدنه دوربین) اگرچه کاملاً نوع متفاوتی از دوربین هستند و بر خلاف دوربین های SLR دارای آینه انعکاسی نمی باشند.
مرکز آینه دوربین شفاف است و یک آینه فرعی در پشت وجود دارد که نور را به درون بدنه دوربین، جایی که واحد سنسور فوکوس خودکار وجود دارد، منتقل می کند. (در زیر عکسی از واحد فوکوس خودکار Canon EOS 50D ارائه شده است). این واحد قلب سیستم فوکوس خودکار تشخیص فاز است.
تصویر زیر مسیر ورود نور به درون بدنه دوربین، هنگامی که آینه انعکاسی پایین قرار دارد را نشان می دهد. آینه نور را به درون پنتاپریسم منعکس می کند و نور از منظره یاب خارج می شود. مقداری از نور نیز به جهت پایین منعکس شده و به سنسور فوکوس خودکار می رسد.
واحد فوکوس خودکار دارای یک سنسور است که وابسته به نقاط فوکوس خودکار می باشد. تصویر زیر سنسور فوکوس خودکار EOS 5D Mark III می باشد. خطوط موجود بر روی سنسور منطبق بر آرایه نقاط فوکوس خودکار دوربین می باشد.
سیستم فوکوس خودکار تشخیص فاز در عمل
در یک دوربین SLR نور منعکس شده از آینه فرعی، توسط منشورها و میکرولنزهای موجود در سنسور فوکوس خودکار، به دو تصویر جداگانه تقسیم می شود. هر کدوم از این تصاویر دو خط موجود بر روی سنسور فوکوس خودکار را هدف قرار می دهند. (مطابق با نقطه فوکوس خودکار فعال). اگر تصاویر دقیقاً به آن دو خط برخورد کنند، سوژه در فوکوس خواهد بود.
فاصله بین دو تصویر مشخص می کند که لنز به چه میزان خارج از فوکوس قرار دارد.
- اگر دو تصویر به هم نزدیک باشند آن گاه سوژه ای که در برابر لنز است در فوکوس قرار دارد.
- اگر دو تصویر از هم دور باشند، آن گاه لنز درجای دیگری غیر از سوژه فوکوس کرده است.
واحد فوکوس خودکار مشخص می‌کند که لنز چقدر باید حرکت کند تا سوژه را در فوکوس قرار دهد، سپس اجزای لنز را به آن وضعیت تغییر می دهد. به هر میزان که این واحد سریع و دقیق باشد، سیستم ایده آل تری برای رهگیری سوژه های سریع فراهم می کند.
محدودیت های فوکوس خودکار تشخیص فاز
سیستم فوکوس تشخیص فاز دارای محدودیت هایی نیز می باشد.
در شرایطی که نور کم است به خوبی کار نمی کند. دوربین برای فوکوس نیاز به نور دارد. زمانی که نور کم باشد، فوکوس دقیق به سختی حاصل می شود. این محدودیت برای سیستم فوکوس تشخیص کنتراست نیز وجود دارد.
ممکن است نتواند در شرایطی که کنتراست (تضاد سایه و رنگ) سوژه ها پایین است به خوبی عمل کند. این محدودیت نیز برای سیستم فوکوس تشخیص کنتراست برقرار است.
شما قادر نیستید نقاط فوکوس خودکار را نزدیک به لبه قاب تصویر قرار دهید. دوربین با قرار دادن لنز بر روی بازترین دیافراگم فوکوس می‌کند و لبه‌های فریم در این تنظیم همیشه تیره تر از مرکز هستند. از آنجایی که فوکوس خودکار تشخیص فاز در نور کم به خوبی کار نمی کند، قرار دادن نقاط فوکوس خودکار در نزدیکی لبه فریم غیرعملی است.
هنگام فوکوس با دیافراگم ها باز، امکان وقوع خطا در فوکوس وجود دارد. این رخ داد به این دلیل است که فرآیند فوکوس تشخیص فاز تا حدودی مکانیکی است. به صورت تئوری مسیر نور از لنز تا سنسور فوکوس خودکار برابر با مسیر نور از لنز تا سنسور تصویر می باشد. اما در واقعیت دوربین ها و لنزها طوری ساخته شده اند که سطح قابل قبولی از کارایی را داشته باشند. دستیابی به همچین دقتی پُر هزینه و زمان بر است. در بهترین حالت همکاری دوربین و لنز ، ممکن است لنز شما مقدار بسیار کمی جلو یا عقب تر جایی که دوربین فکر می کند فوکوس انجام شده، فوکوس کند. این مسئله می تواند هنگامی که از حداکثر دیافراگم باز استفاده می کنید (عمق میدان باریک)، خطای فوکوس ایجاد کند. اغلب لنزهای دیجیتال SLR میان رده و رده بالا به شما این امکان را می دهند که لنز خود را کالیبره نمایید تا این مشکل برطرف شود.
در حالت های نمایش پخش زنده یا فیلمبرداری به خوبی کار نمی کند. در دوربین های SLR اولیه نمایش پخش زنده و فیلمبرداری تنها به صورت فوکوس دستی انجام می شد. دوربین های جدید تر از ترکیبی از فوکوس خودکار تشخیص کنتراست و فوکوس خودکار تشخیص فاز روی سنسور استفاده می کنند تا فوکوس را در حالت های نمایش پخش زنده و فیلمبرداری بدست آورند.
فوکوس خودکار تشخیص فاز مبتنی بر سنسور
این نوع سیستم فوکوس خودکار تشخیص فاز بسیار دقیق عمل می کند. این ویژگی به دوربین های SLR پیشرفته اجازه می دهد تا حرکت های سریع و نامنظم سوژه ها را دنبال کنند. اما این سیستم در حالت های پخش زتده و فیلمبرداری به خوبی کار نمی کند. در این حالت ها آینه دوربین به سمت بالا برمی گردد تا اجازه دهد نور به صورت پیوسته به سنسور برسد. در این حالت نور دیگر به واحد فوکوس خودکار نمی رسد.
شکل پایین مسیر حرکت نور به درون یک دوربین SLR را در حالت پخش زنده یا فیلمبرداری نشان می دهد. آینه انعکاسی در وضعیت بالا قرار دارد. مسیر حرکت نور دقیقاً مشابه با دوربین های بدون آینه است.
دوربین های بدون آینه سنسور فوکوس خودکار ندارند. در عوض اطلاعات را از سنسور دوربین می گیرند. دوربین های دیجیتال SLR هم در حالت پخش زنده و فیلمبرداری اطلاعات را از سنسور می خوانند.
روش های مختلفی برای وجود دارد که از راه های متفاوتی این مشکل را برطرف می کنند. بیایید ببینیم فوجی فیلم و کانن چگونه این مشکل را رفع می کنند.
فوجی فیلم این مشکل را با اضافه کردن پیکسل های ماسک شده و دریافت نور تنها از یک سمت لنز، برطرف می کند.
در زیر هر نقطه فوکوس تشخیص فاز، نوارهایی از سنسورهای سرپوشیده قرار دارد که نور را از یک طرف لنز دریافت می کنند و سنسورهای دیگری که نور را از طرف دیگر دریافت می کنند. دوربین هر دو را مقایسه می‌کند و وقتی با هم مطابقت دارند، می‌داند که سوژه در فوکوس است. اگر سوژه خارج از فوکوس باشد، محاسبه می کند که برای ایجاد فوکوس چقدر لازم است که لنز تغییر کند و این کار را با تغییر تنظیمات لنز انجام می دهد.
بررسی هایی که روی این سیستم فوکوس انجام شده است نشان می دهد که به خوبی کار می کند اما همچنان از نظر سرعت و دقت رهگیری سوژه، با تکنولوژهای روز کانن و سونی فاصله دارد.
جدیدترین تکنولوژی کانن، فوکوس خودکار Dual PixelCMOS AF نام دارد. هر پیکسل موجود بر روی سنسور دوربین از دو فتودیود تشکیل شده است. یک فتودیود نور را می گیرد و دیگری برای فوکوس تشخیص فاز مورد استفاده قرار می گیرد. کانن از این تکنولوژی برای فیلمبرداری استفاده می کند. این سیستم کمک می کند دوربین در حین فیلمبرداری بتواند سوژه های در حال حرکت را شناسایی کند. این تکنولوژی در برخی از دوربین های بدون آینه سری M نیز مورد استفاده قرار گرفته است.
فوکوس خودکار تشخیص کنتراست در دوربین های بدون آینه و SLR
فوکوس تشخیص کنتراست با آنالیز پیکسل های موجود بر روی سنسور دوربین کار می کند. این سیستم بر این اساس کار می کند که سوژه زمانی در فوکوس قرار دارد که کنتراست بالا باشد. برای پیدا کردن این نقطه، لازم است که نقطه ی فوکوس لنز جلو عقب شود. در نتیجه سیستم فوکوس خودکار تشخیص کنتراست آهسته تر از تشخیص فاز عمل می کند. اما این سیستم برای فوکوس بر روی سوژه های ثابت بسیار دقیق تر عمل می کند. همچنین نیاز به کالیبره کردن لنز نیز وجود ندارد زیرا خطاهای مربوط به فوکوس مکانیکی وجود ندارد.
این آهسته بودن سرعت برای سوژه های ثابت اهمیت چندانی ندارد. اما زمانی که سوژه متحرک باشد تغییر بزرگی ایجاد می کند. به خصوص زمانی را در نظر بگیرید که لازم است برای قفل فوکوس، مکانیسم های داخل لنز کشیده یا هُل داده شوند.
به همین دلیل است که تولیدکنندگان دوربین های بدون آینه و SLR روش های مختلفی را برای پیاده سازی فوکوس خودکار تشخیص فاز برای حالت های پخش زنده و فیلمبرداری ارائه می دهند.
فوکوس خودکار هیبرید
ممکن است تبلیغاتی در مورد دوربین های با فوکوس خودکار هیبریدی دیده باشید. دوربین سونی a6500 که با دارا بودن فوکوس خودکار 0.05 ثانیه یکی از سریع ترین سیستم های فوکوس خودکار را دارد، از سیستم هیبریدی استفاده می کند.
فوکوس خودکار هیبریدی عموماً با یک روش فوکوس تشخیص فاز شروع می کند. سپس از یک روش فوکوس تشخیص کنتراست استفاده می کند تا لبه ها را بهتر تشخیص دهد و از آنجایی که فوکوس تشخیص فاز بخش زیادی از فرآیند تشخیص را انجام داده و فوکوس را به نقطه مناسب نزدیک کرده است، معمولاً این گام تشخیص کنتراست زمان زیادی را لازم ندارد.
بنابراین، گام تشخیص فاز نتیجه ی اولیه ای مشابه با آنچه چشم درک می کند را ارائه می دهد و سپس گام تشخیص کنتراست نتیجه را بهبود می بخشد.
نتیجه گیری
موضوع فوکوس خودکار می تواند تا حد زیادی پیچیده باشد. تکنولوژی های بکار رفته در این سیستم دارای پیچیدگی هایی است که درک آن ها نیاز به دانش تخصصی دارد. در این مقاله تنها اصول پایه ای را بیان کردیم. در این مقاله سعی کردیم به شما کمک کنیم تا سیستم کاری انواع فوکوس را بشناسید و مزایا و معایب هر یک را بدانید. امیدواریم که مطالب بیان شده بتواند برای شما مفید واقع شود.
خوب