Autofokus w lustrzance i kompakcie – który lepszy i czym się różnią?
Kiedyś wiedziałem tylko, że ustawianie ostrości w lustrzankach działa szybciej niż w kompaktach i to mi w zasadzie wystarczało. Później dowiedziałem się o zasadzie działania, która za tą różnicą szybkości stoi. Jednak ostatnie doświadczenia z aparatami dały mi jeszcze trochę do myślenia i jak się okazuje autofokus w kompaktach również ma swoje zalety, o których wcześniej nie wiedziałem. A zatem do rzeczy.
Nie chcę się przesadnie zagłębiać w szczegóły techniczne, tym bardziej, że każda firma stosuje swoje modyfikacje i udoskonalenia, które dodatkowo komplikują sprawę. To co przedstawię poniżej to bardziej rzut oka z pewnego dystansu, na pewnym poziomie ogólności.
Detekcja fazy i detekcja kontrastu – różnice
Detekcja kontrastu – jest stosowana w aparatach kompaktowych, wielu bezlusterkowcach, a także w aparatach w smartfonach. Założenie jest proste – im więcej kontrastu w kadrze, lub raczej w ramce określającej punk ostrości, tym zdjęcie bardziej ostre. Aby ustawić ostrość trzeba określić ile maksymalny kontrast w danym przypadku wynosi. Oczywistą wadą jest fakt, że aparat nie wie w którą stronę regulować ostrość dopóki nie wykona przynajmniej dwóch pomiarów: stanu początkowego i po przeregulowaniu ostrości w jedną ze stron. Wówczas może określić czy ostrość się pogorszyła czy poprawiła i w którą stronę ma kręcić. Kręci tak długo aż kontrast znów zacznie się pogarszać, wówczas się cofnie do maksimum i gotowe. Ostrość ustawiona.
Główną zaletą tego rozwiązania jest wykorzystanie matrycy rejestrującej obraz do ustawiania ostrości. Nie są wymagane dodatkowe elementy konstrukcyjne służące tylko do ustawiania ostrości. Produkcja jest tańsza, ale możliwe jest również osiągnięcie mniejszych rozmiarów konstrukcji.
Detekcja fazy – jest stosowana w lustrzankach i wymaga specjalnego czujnika do ustawiania ostrości. Pomijając kwestie techniczne tego procesu, który rozszczepia obraz na dwa elementy i mierzy pomiędzy nimi odległość, główną korzyścią zastosowania detekcji fazy jest fakt, że już po pierwszym pomiarze aparat wie zarówno w którą stronę ustawiać ostrość, jak również, jak daleko trzeba przestawić regulację. Mówiąc inaczej, od samego początku znany jest punkt docelowy i nie trzeba go szukać. Stąd szybkość działania jest większa. Dodatkowo śledzenie obiektu jest łatwiejsze, bo wiadomo w którą stronę obiekt się przemieszcza.
Do niedawna taka konstrukcja wymagała zastosowania lustra, w więc i przestrzeń pomiędzy obiektywem a matrycą musiała być większa. Tak zwana komora lustra jest jedną z przyczyn stosunkowo dużych rozmiarów lustrzanek, a także początkowym brakiem możliwości nagrywania filmów przez lustrzanki, czy nawet podglądu na ekranie, zamiast w wizjerze optycznym.
To jednak nie wszystko – coś zauważyłem ostatnio
Kiedyś podział był jasny – profesjonalne aparaty to detekcja fazy, amatorskie małpki to detekcja kontrastu. Czasy się jednak zmieniły i mamy dosłownie wysyp aparatów wyposażonych w detekcję kontrastu, również w przypadku aparatów z najwyżej półki. Chociażby Sony RX1R, którego matryca jest lepsza od tej zastosowanej w Canonie 5D MIII czy Nikonie D4, przynajmniej według DXO Mark, dodatkowo kosztuje całkiem nie mało, ustawia ostrość za pomocą detekcji kontrastu. O tym, że zdjęcia z RX1R oraz RX1 zaskakują jakością pisałem już nie raz. To co jednak ostatnio zwróciło moją uwagę, to fakt, jak ostre są zdjęcia na powiększeniu 100% w punkcie gdzie ostrość miała się znaleźć, pod warunkiem, że aparat miał czas aby ostrość ustawić. Zauważyłem, że w przypadku lustrzanki nie zawsze efekt jest równie dobry. To znaczy ostrość jest mniej więcej tam gdzie miała być, ale kluczem jest to „mniej więcej”. Czasem widać minimalne przesunięcia.
Jest jeszcze jeden aspekt autofokusa
Pogrzebałem w sieci aby się upewnić i faktycznie, okazało się, że coś jest na rzeczy. Otóż szybszy mechanizm detekcji fazy jest podatny na dwa rodzaje błędów. Po pierwsze wymaga wstępnej kalibracji sprzętowej z danym obiektywem. Ta powinna być wykonywana w fabryce, ale czasami (często?) nie jest idealna. Kiedyś to był duży problem i wymagał wizyty w serwisie. Dziś często można samodzielnie dokonywać mikroregulacji, nawet uwzględniając poszczególne modele obiektywów. To akurat było dla mnie jasne. Jest jeszcze jeden problem – niedoskonałość mechaniczna obiektywu. Aparat już po pierwszym pomiarze wie w którą stronę i jak daleko kręcić obiektywem. Niedoskonałość mechaniczna może spowodować, że dokonana regulacja nie będzie w 100% odpowiadać pierwotnym założeniom. Z powodu zużycia przekładni, niedokładności sterowania silnikiem, czegokolwiek.
Ustawianie ostrości przez detekcję kontrastu jest wolne od tych niedoskonałości. Aparat tak długo reguluje, aż kontrast jest największy, czyli ostrość jest idealna. Nie ma pierwotnych założeń, dokładność regulacji nie odgrywa istotnej roli. Po prostu aparat cyzeluje aż do skutku. Stąd nie może wystąpić efekt back czy front fokusa. Jeśli tylko jest dostateczna ilość czasu, ostrość jest zawsze w punkt. Mówiąc krótko, detekcja kontrastu jest dokładniejsza i jest nawet wykres, który to potwierdza. Tego wcześniej nie wiedziałem, bo w tanich kompaktach, w których głębia ostrości wynosi parę metrów nie miało to żadnego znaczenia.
Rozmaite wariacje
Jak mówiłem, to są dwa skrajne, najczystsze przypadki mechanizmów ustawiania ostrości. Są jednak rozwiązania mieszane. W bezlusterkowcach coraz częściej stosuje się autofokus hybrydowy. Czujniki detekcji fazy umieszczane są bezpośrednio na powierzchni matrycy, która rejestruje obraz. Dzięki temu lustro jest zbędne, a małe aparaty mogą łączyć zalety obu rozwiązań, przede wszystkim zyskując na szybkości działania.
Zapowiedziany na połowę kwietnia bezlusterkowiec Sony a6000 ma mieć aż 179 czujników detekcji fazy, co ma zaowocować śledzeniem poruszających się obiektów wraz z robieniem 11 zdjęć na sekundę. To wynik do niedawna niedostępny nawet dla profesjonalnych lustrzanek.
Absolutnym rekordzistą jest natomiast Nikon 1 V3, który ma robić aż 20 klatek na sekundę podczas śledzenia ostrości, co deklasuje wszystkie aparaty z wymienna optyką. Oba aparaty mają hybrydowy autofokus.
Dla odmiany Panasonic wymyślił aby naśladować funkcjonowanie czujnika detekcji fazy przy zastosowaniu jedynie czujnika kontrastu, wzbogacając go o porównywanie stopnia rozmycia obrazu z profilem danego obiektywu, co da informację jak daleko i w którą stronę kręcić. Co prawda sposób działa tylko z sprofilowanymi obiektywami, ale jest prawdopodobnie najszybszym sposobem ustawiania ostrości jedynie przez detekcję kontrastu. Ustawienie ostrość ma według producenta zajmować 0,07 sekundy. Nowe rozwiązanie znajdzie się w zapowiedzianym modelu GH4.
Jak widać, przyszłość należy do rozwiązań łączonych, nawet sposób znany z lustrzanek nie jest idealny czy najlepszy. Jak się okazuje, ustawianie ostrości w kompaktach ma swoje zalety, chociaż jest bez wątpienia zbyt wolne do fotografowania sportu. Ciekaw jestem kiedy rozwiązania hybrydowe będą stosowane powszechnie. W końcu czujnik detekcji fazy trafił niedawno nawet do telefonu. Mam tu na myśli Samsunga Galaxy S5. Niewykluczone, że za jakiś czas czysta detekcja kontrastu bądź czysta fazy całkowicie zniknie z rynku aparatów, bez względu na ich rodzaj.
Autorem wykresu jest firma Panasonic.