Dlaczego bezlusterkowce mają szybszy autofokus niż lustrzanki z podglądem na żywo?

W przypadku aparatów z początku 2013 r. Powszechnie przyjmuje się, że stosowanie autofokusa z detekcją kontrastu w lustrzankach (tj. Podgląd na żywo w większości lustrzanek) jest czymś, co jest naprawdę odpowiednie tylko dla obiektów statycznych lub blisko obiektów statycznych ze względu na małą szybkość ustawiania ostrości. Z drugiej strony, obecnie najlepsze w swojej klasie bezlusterkowce (często cytowany tutaj Olympus OM-D E-M5) mają systemy autofokusa, które znacznie szybciej osiągają blokadę ostrości, jeśli nie do końca wykrywają fazę systemy autofocus.

Rozumiem, że oba systemy używają tej samej technologii, dlaczego więc bezlusterkowce mają szybsze systemy autofokusa niż lustrzanki w trybie Live View? Czy to prawda, że obiektywy do systemów bezlusterkowych są zoptymalizowane pod kątem szybkiego działania CDAF, a jeśli tak, to jakie są te optymalizacje?

Edycja: w odpowiedzi na jedną z odpowiedzi nie myślę o tym, w jaki sposób aparaty takie jak seria Nikon 1 lub Canon EOS M mają szybszy autofokus dzięki zastosowaniu w czujniku elementów wykrywających fazę; Rozumiem, jak zastosowanie zupełnie innej technologii poprawi sytuację - interesuje mnie to, w jaki sposób niektórzy producenci sprawili, że autofokus z detekcją kontrastu jest znacznie szybszy niż jest to możliwe w lustrzankach. Podobne rozumowanie odnosi się do serii Sony SLT, ponieważ znów używa PDAF zamiast CDAF.

Głównym powodem jest to, że obiektywy DSLR są zoptymalizowane pod kątem wykrywania fazy . Każdy element soczewki jest dostosowany do szybkiego ruchu i zatrzymywania szkła w dokładnie wybranym momencie. Z drugiej strony wykrywanie kontrastu działa najlepiej w przypadku silników krokowych zdolnych do szybkiego przełączania kierunków, dzięki czemu można przesuwać soczewki do przodu i do tyłu, szukając najwyższego kontrastu na obrazie.

Wykrywanie fazy od razu wie, gdzie znajduje się ostrość i jak dużo powinny poruszać się obiektywy, aby osiągnąć idealne ustawienie ostrości. Wykrywanie kontrastu musi „go znaleźć”. Wymusza to różne rozwiązania inżynieryjne w produkcji soczewek.

Również lustrzanki cyfrowe są zwykle wykonywane z późniejszym podglądem na żywo . Większość producentów uważa to za wspomaganie ręcznego ustawiania ostrości. Nie próbują tworzyć szybkiego AF dla wideo, ponieważ wiedzą, że profesjonalni filmowcy zwykle polegają na ręcznym ustawianiu ostrości (nie dlatego, że mają wybór z taką wydajnością ...), podczas gdy fotograf i tak zwykle korzysta z wizjera. Dlatego rzadko mają dedykowane procesory do wykrywania kontrastu, a jeśli główny procesor jest zajęty ogniskowaniem - nie działa tak dobrze, jak jednostka dedykowana.

Także stwierdzenie w twoim pytaniu nie jest do końca prawdziwe . Cyfrowe lustrzanki Sony SLT mają AF, który jest znacznie szybszy w trybie podglądu na żywo niż Mirrorless, ponieważ konstrukcja SLT zasadniczo pozwala aparatowi na pełne wykorzystanie czujników PDAF (autofokus z detekcją fazową) przez cały czas podczas podglądu na żywo. Dzięki temu otrzymujesz AF o jakości DSLR z podglądem na żywo w tym samym czasie. Również starsza generacja lustrzanek Sony oferowała szybki podgląd na żywo w trybie AF - który nigdy nie podnosił głównego lustra w trybie podglądu na żywo - zamiast tego używał dodatkowego czujnika w wizjerze, umożliwiając AF o jakości DSLR w cenie dodatkowego opóźnienia przed zrobieniem zdjęcia (lustro musiało się odwrócić aby zrobić zdjęcie).

Aktualizacja

Od czasu napisania tego pytania i odpowiedzi wiele się zmieniło w sposobie, w jaki różne typy aparatów wdrażają AF oraz w poziomach, na których te implementacje działają.

Wiele obecnych lustrzanek cyfrowych ma teraz hybrydowy autofokus z detekcją fazową / detekcją kontrastu AF w trybie podglądu na żywo, który rywalizuje, a nawet zapewnia najlepszą wydajność AF opartego na czujnikach obrazu w wielu obecnych aparatach bezlusterkowych. W szczególności Dual Pixel CMOS AF firmy Canon działa zarówno pod względem szybkości, jak i dokładności, jak wiele obecnych aparatów bezlusterkowych.

Duża różnica dzisiaj (wrzesień 2017 r.) Polega na tym, że lustrzanki cyfrowe mogą oferować to, co najlepsze z obu systemów - dedykowany AF z detekcją fazową oparty na czujnikach AF lub hybrydowy PD / CDAF oparty na głównym czujniku obrazowania, który jest porównywalny do czegokolwiek w aparacie bezlusterkowym - podczas gdy aparaty bezlusterkowe mogą oferują tylko drugą opcję.

Wczesne systemy detekcji faz były zaprojektowane tak, aby były szybkie, nawet jeśli oznaczałyby poświęcenie małej dokładności. We wczesnych systemach aparat rzucił okiem, zdecydował, jak daleko trzeba przesunąć ostrość i wysłał wiadomość do obiektywu. Obiektyw przesunął się o tę wartość i zatrzymał się. Jeśli chcesz precyzyjnie dostroić AF, możesz nacisnąć do połowy, aby zbliżyć obiektyw, podnieść spust migawki, a następnie ponownie nacisnąć do połowy. Ponieważ obiektyw powinien mieć mniej podróży do zrobienia, powinien zapewnić dokładniejsze ustawienie ostrości. Nowsze konstrukcje obiektywów zawierają sposób, w jaki obiektyw może przekazać aparatowi dokładną pozycję mechanizmu ustawiania ostrości. Doprowadziło to do dokładniejszego ogniskowania z bardzo niewielką lub zerową karą prędkości.

Prędkość detekcji kontrastu stale się poprawia wraz ze wzrostem mocy przetwarzania kamer. Ponieważ ustawianie ostrości kontrastu wymaga kilku cykli pomiaru i ruchu, im więcej kroków na sekundę może przetworzyć aparat, tym szybciej wykona te wielokrotne obliczenia. Nowe obiektywy zaprojektowane specjalnie dla kamer bezlusterkowych są zoptymalizowane do ustawiania ostrości za pomocą detekcji kontrastu lub hybrydy, która łączy ostrość z detekcją kontrastu i fazy za pomocą czujnika obrazowania. Podczas gdy twórcy lustrzanek cyfrowych koncentrowali się głównie na budowaniu ulepszonych matryc ostrości do ustawiania ostrości z detekcją fazową, producenci bezlusterkowców włożyli dużo więcej wysiłku w poprawę ostrości detekcji kontrastu.

Roger Cicala z lensrentals.com napisał ostatnio serię o wydajności skupienia, która jest dość szczegółowa i dotyczy kilku z tych problemów. Jest wiele materiałów do przejścia, ale uważam, że jest to interesująca lektura.

http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-1-center-point-single-shot-accuracy http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus -reality-part-ii-1-vs-2-and-old-vs-new http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-3a-canon-lenses http: / /www.lensrentals.com/blog/2012/08/autofocus-reality-part-3b-canon-cameras http://www.lensrentals.com/blog/2012/09/autofocus-reality-part-4-nikon- pełna ramka

Jest to po prostu przypadek optymalizacji. Czujniki zastosowane w tych aparatach zostały zoptymalizowane pod kątem wydajnego autofokusa. Niektóre używają detekcji kontrastu, podczas gdy inne mają nawet czujniki detekcji fazy.

W przypadku OM-D E-M5 wykorzystuje on funkcję wykrywania kontrastu, która jest w zasadzie pętlą, która mierzy lokalny kontrast, przesuwa obiektyw i powtarza, aż zostanie znaleziony maksymalny kontrast. Najnowsza generacja czujników wykonuje iterację przy 240 Hz z przetwarzaniem w celu odpowiednio szybkiej analizy danych. Olympus jest tak pewny swojej zdolności do uczynienia tego szybszym niż lustrzanki cyfrowe, że nie rozważa wykrywania fazy na chipie.

Z drugiej strony, firma Nikon decyduje się na użycie funkcji wykrywania fazy, dzięki czemu mogą tak szybko ustawić ostrość. Ten system wymaga znacznie mniej iteracji - jak na lustrzance cyfrowej korzystającej z OVF - ponieważ zebrane dane informują kamerę o kierunku i ilości błędnego ustawiania ostrości. Nie jest to wystarczająco precyzyjne, aby zrobić to w jednym ujęciu, ale dotrze tam dość szybko. Należy zauważyć, że rozgałęźniki do detekcji fazy na chipie są małe, dlatego te systemy nie działają tak szybko, jak te stosowane przez lustrzanki cyfrowe przy słabym świetle. Aparaty Nikon 1 przełączają się na AF z detekcją kontrastu, gdy światło jest słabe.

Jak wspomniałeś, obiektywy mają wpływ na szybkość autofokusa. Klucz znajduje się w pętli opisanej powyżej. Dzięki wykrywaniu kontrastu aparat stale przesuwa obiektyw w niewielkich odstępach. W przeciwieństwie (nie jest to gra słów) wykrywanie fazowe wykonuje większość ogniskowania przy większym ruchu. Silniki, elementy sterujące i informacje zwrotne z obiektywu muszą być dostrojone dla każdego konkretnego przypadku. W przypadku nowoczesnych obiektywów DSLR silnik ultradźwiękowy stosowany w wielu obiektywach działa przeciwko nim.

Na przykład Canon wprowadził obiektywy z silnikami liniowymi (STM) z EOS M, podczas gdy ich wysokiej klasy obiektywy wyposażone są w ultradźwięki (USM). Wraz z wydaniem wyraźnie stwierdzono, że nowe silniki są zaprojektowane tak, aby działały lepiej z autofokusem aparatu EOS M, który wykorzystuje wykrywanie kontrastu do precyzyjnego dostrojenia AF po skupieniu się na wykrywaczu fazy w obszarze boiska.