Количество вариантов и режимов автофокусировки таково, что может удовлетворить почти всех – кроме уж явных пуристов. Постепенно она стала быстрой, предсказывающей и интеллектуальной, новейшие камеры позволяют выбрать один из предварительно-настроенных вариантов в соответствии с особенностями движения и освещения.
Наиболее комфортные "автофокусы" бережно хранятся в памяти...:
– первое предварительное включение камеры и замера (при касании контактов рукоятки) с активацией фокусировки при поднесении аппарата к глазу фотографа Eye-start – Minolta, 1991: 7xi
– первая Eye-control фокусировка, управляемая движением зрачка фотографа – Canon, 1992: EOS A2E/5
– первая сканирующая лазерная фокусировка – Sony 2001: Cyber-Shot DSC-F707
– первая фокусировка с предсказанием положения движущегося объекта Predictive Focus Tracking System AF-C – Nikon, 2008: D3
– первая следящая фокусировка на зрачок портретируемого Eye AF – Sony, 2014: a7 II
Активный автофокус начал разрабатываться в начале 70-х гг как альтернатива много более интеллект-затратному пассивному (1973, Nikon) автофокусу.
Автоматическую фокусировку задался целью создать Nikon в 1965 году.
На выставке PhotoExpo'71 в Чикаго был показан объектив Nikkor 80/4.5 AF весом в 2700 гр. с действительно (пусть и не быстро!) работающим автофокусом.
Обескураженная Leica начала собственный поиск варианта построения автоматической фокусировки. В 1971 вариант активного автофокуса её инженеры посчитали тупиковым для зеркальных камер и оказались, в целом, правы - активный AF прижился на компактах, успели ещё до конца 90-х.
Первыми зеркалками Leica с пассивной AF-системой Коррефот были
Leica Leicaflex SL2 Correfot CK-2 CM3 auto focus (1975) и
Leica R4 MOT Electronic Correfot CK-3 и CM2 auto focus (1976),
обладавшие необходимой мощностью блока питания. В R4 СК-3 было отработано размещение фокусировочной системы в сменной призме, что, в дальнейшем (1983 г), успешно применил Nikon в Nikon F3AF:
С начала 80-х Chinon (Chinon CE-5)
Pentax & Ricoh (Pentax K2 DMD Autofocus + Ricoh Visitronic, ME-F)
Canon (Canon AL-1 Quick Focus)
Contax (Contax 137 MD AF Quartz, RX)
Olympus (Olympus OM-30)
- все создавали камеры с "ускоренной" фокусировкой благодаря "подсказчику" направления вращения фокусировочного кольца, а автофокус на них работал только при установке системного объектива со встроенным активным автофокусом...
В 1977 начала продаваться Konica C35 AF "Jasupin" с активным инфра-красным автофокусом Honeywell "Visitronic" AF, она завоевала колоссальную популярность и определила развитие подобных аппаратов до ~2015г.
"Jasupin" - японская разговорная форма фразы "Точно в фокус" за пределами Японии не прижилась, потому в СССР такая камера называлась Эликон-Автофокус.
В 1978 начинает продаваться уникальный аппарат с разработкой гениального Эдвина Ленда - Polaroid SX-70 Sonar OneStep с активным ультразвуковым Polaroid Ultrasonic self-focusing system.
Такая же система использовалась на варианте первой цифровой камеры Sony Mavica Ultrasonic 1982 года.
Главный недостаток лицензионного варианта Polaroid Ultrasonic Sonar - невозможность работать через стекло туристического автобуса, сквозь туман, низкая "дальнобойность".
Но победила внутрикамерная фазовая пассивная автофокусировка, разработанная компанией Leica. Лейковская работа была завершена в 1976 году и передана партнёрской компании Minolta, которая через ...9 лет разрешилась камерой Minolta Maxxum 7000 AF
SONY Cyber-Shot DSC-F707/F717/F828/V3 оснащались гибридной системой фазовой (пассивной) фокусировки с активной сканирующей/проекционной лазерной системой Sony Hologram AF (2001).
Главный недостаток - отсутствие высокоинтеллектуального процессора для полноценного построения объёмной виртуальной сцены и сопровождения виртуального объекта, высокое энергопотребление. До современного варианта, Apple iPhone LiDAR - оставалось 19 лет...
Эта комбинация перевоплотилась в Sony 4D-Focus в 2014 году. И продолжает развиваться: Sony, ориентированная на массовую продукцию, была всегда заинтересована в создании инновационной и простой в использовании техники. Первые массовые цифровые камеры Sony Cyber-shot DSC-F505 и D770 оснащались фокусировочным модулем, чувствительным к изменению контраста.
Для достаточного контраста необходимо было при фокусировке объект подсвечивать. "Прожекторами" работали галогенные, криптоновые или обычные лампы, а позже - светодиоды. И простого пучка света было недостаточно - фактура объекта может быть такой, что понадобится проекция определённого рисунка, сетки (так сделал Canon) для точного и быстрого захвата датчиком фокусировки.
В 2001 году Sony встроила в Cyber-shot DSC-F707 уникальную гибридную систему автофокусировки Hologram AF Assist с маломощным лазером, сканирующим площадь кадра. Пассивная фазовая фокусировка с активной сканирующе-проекционной лазерной системой дополнила контрастностный автофокус. Лазер создавал объёмную виртуальную модель сцены перед камерой. Процессор выделял подвижные объекты на этом фоне и сопровождал виртуальный объект. Но мощность процессора требовалась огромная, как и количество энергии. Через пять лет эта система легла в основу лазерной системы наведения крылатых ракет. В это же время появились программно-аппаратные системы выделения и отслеживания в толпе заранее запомненных лиц.
В 2008-2016 активно развивалась программно-аппаратная система предсказания положения движущегося объекта при следящей автофокусировке – эту работу выполнял Nikon, отработавший связку ультразвуковых AF-моторов и внешнего, подзеркального AF-модуля. Алгоритмы следящего фокуса Nikon легли в основу современных методов интеллектуального слежения за объектом.
В 2013 году Canon запустил революционную фазовую систему Dual Pixel CMOS AF, использующую для определения фокусировочной фазы сигналы сразу двух соседних чувствительных элементов: если упростить – то в «сине-зелёном» и «зелёно-красном» частотных диапазонах.
В 2014 году, во время кёльнской PhotoKina, Sony объявила о создании новейшей системы автофокуса 4D Focus. Подобные системы, с сопровождением объекта и предсказанием его эволюций на криволинейной траектории появились ещё в 2000-х.
Но у Sony нет ОТДЕЛЬНЫХ фокусировочных датчиков: пиксели сенсора представляются как единый массив равных по возможностям устройств, выполняющих множество функций. Один и тот же пиксел может задействоваться и как часть фазовой, и как часть контрастностной системы автофокусировки.
В "фазовом" режиме каждый пиксел моментально передаёт сигнал об изменении яркости в процессор. Представьте, что Вам передают запись движения ферзя на шахматной доске: С:1-С:2-E:4-D:5-B:6-C:7-F:7-H:6 – перед Вами запись траектории с информацией о скорости передвижения. Для того, чтоб не потерять объект на его непредсказуемом пути, вокруг активного пиксела подключаются два ряда окружающих пикселов: куда б не понесло – там уже ждут. Похожий принцип у преселективной коробки передач автомобиля: при выбранной третьей передаче – четвёртая и вторая уже готовы принять крутящий момент. "Дежурные"/активные пиксели размещены по всему кадру: система получает звание "4D Focus" если датчики покрывают более половины поля кадра. За три года количество активных фазовых фокусировочных сенсоров выросло со 198 у А6000 в 2014 году до 793 у А1 в 2021. Фазовая фокусировка - скоростная, но недостаточно точная и требует высокой яркости и контраста объекта.
Контрастностный сигнал снимается с зоны, в которую входит множество пикселов, как правило – это 1/25 площади кадра. Но в некоторых случаях система более дробная, до 425 зон разной площади, в центре – они мельче. Зоны сообщают об изменении контраста: представьте, что Вы стоите в кабинке с матовым потолком и сообщаете о том, что над вами потемнело или посветлело - и на сколько: при этом торопиться не надо и точность - тоже не нужна. Фокус считался наведённым, когда из соседних ячеек приходили сигналы об равном контрасте. Контрастностная фокусировка - медленная, но точная и работает в условиях низкого контраста и недостаточного освещения.
Гибридность (например - 4D Focus-а Sony) позволяет не выпустить объект из зоны фокуса как бы он не дёргался (фазовый), как бы не затенялся (контрастностный) и не прятался за другими объектами (процессор). Математика строит объёмную модель двигающегося по траектории объекта и даже учитывает её вторичные движения, повороты вокруг себя, например. Это необходимо для удержания всего объекта в пределах зоны резкоизображаемого пространства при видеосъёмке, например.Очень хорошо это видно в самом первом Ютуб-ролике о 4D Focus-е: https://www.youtube.com/watch?v=V-phxWVlk6M 2015-го года.
Для обеспечения работы 4D Focus-а доработали и автофокусную систему объективов. Наиболее совершенные современные объективы Sony серии GMaster оснащаются практически бесшумной комбинацией мощных фокусировочных моторов: Direct Drive SSM (ультразвуковой волновой мотор прямого привода - они по-разному называются у всех Производителей оптики) плюс парные линейные двигатели. Первый обеспечивает репортажную скорость быстрой фокусировки, но тонкие коррекции исполняет несколько истерично. Линейные двигатели добавляют бесшумной плавности при видеосъёмке и удерживают двигающийся объект при "предиктивном"/предугадывающем слежении быстрыми плавными подстройками резкости. Кроме того, именно линейные двигатели берут на себя ведущую роль при работе с контрастностным автофокусом.
Большинство Производителей обратились к AI (искусственному интеллекту) для более точного определения фокусировочных приоритетов – и не только по лицу или части тела человека или на зрачки портретируемого, но и при съёмке «транспорта», различных животных и даже насекомых.
Сегодня интеграция решений AF в линейках ведущих Производителей позволяет предположить, что вскоре явно отстающих – не останется и в большинстве аппаратов Пользователь будет работать с быстрым, гибким и умным фокусировочным комплексом.
© Автор: Александр Бахтурин, "Яркий фотомаркет", 2023 г.