Rychlá navigace

Aktivní auto focus

  Výhody

  Nevýhody

Pasivní auto focus

  Výhody

  Nevýhody

Je auto focus všespasitelný?

Nejčastnější chyby ostření

AF na zrcadlovkách (SLR)

AF na DSLR Canon

Ostření ve tmě

Prediktivní auto focus

USM a microUSM

Praktické testy

Závěr

Další zdroje

          problémy s ostřením aneb front a back focus

V poslední době se na Internetu i mimo něj vede řada diskuzí na téma chybného ostření některých digitálních zrcadlovek. Podstata diskuzí je v tom, že podle některých uživatelů a s některými objektivy ostří foťáky systematicky mírně před nebo za správné místo (front/back focus). Jak je to s ostřením ve skutečnosti? Co lze od fotoaparátů čekat a co ne? Jak si ověřit, zda váš fotoaparát je v pořádku?

Díky použití objektivu Canon EF 50mm f/1.8 II a clony f/1.8 je hloubka ostrosti skutečně minimální - řádově několik cm. Oči modelky jsou ostré, vše ostatní nikoliv. Proto bylo potřeba kriticky přesně ostřit! Canon EOS 10D, 1/180sec, f/1.8, ISO200, 50mm

Toto macro bylo pořízeno vynikajícím macro objektivem Sigma AF 180mm f/3.5 EX APO Macro IF HSM. Canon EOS 10D, 1/30sec, f/4.5, stativ, vzdálenost (čip/pavouk) cca 50cm, ruční ostření přes hledáček.

Jistě mi dáte za pravdu, že aby nějaká fotka byla opravdu dobrá, musí mít správný obsah (námět, kompozici, osvětlení, ...) a musí být zvládnuta i technicky (expozice, zaostření ...). Jistě mi také dáte za pravdu, že správné zaostření na hlavní objekt fotky je společně se zvládnutím hloubky ostrosti jedním z klíčových faktorů technického úspěchu. A zřejmě mi také dáte za pravdu (už naposledy), že snad mimo statických předmětů (krajina, studiové foto) je správné zaostření opravdu problém.

Proto i zaostřovací systémy (Auto focus systems, AF systems) prošly bouřlivým vývojem až k dnešním sofistikovaným systémům, které i v náročných podmínkách (sport, reportáž ...) účinně pomáhají správně ostřit. Pomohou však vždy? Jako obvykle - ne. Pokud tedy váš fotoaparát občas udělá nezaostřenou fotku tak můžete:

• Jít si stěžovat do obchodu, kde jste si foťák koupili a nebo

• Trochu se vzdělat a pochopit, že správné zaostření nikdy nebude jen záležitost foťáku, ale vždy taky fotografa, jeho znalostí a okolností.

Přirozeně i když o auto focusu budete vědět vše, nelze vyloučit poruchu či špatné seřízení vašeho fotoaparátu. Zde se dozvíte, jak to případně ověřit.

  Aktivní auto focus

Aktivní auto focus má svůj název odvozen z faktu, že foťák aktivně vysílá nějaký signál (dnes většinou infračervený, v minulosti i ultrazvukový) z cílem zjistit vzdálenost objektu. Již v roce 1986 použil Polaroid ultrazvukové měření vzdálenosti na svých foťácích (podobné radaru nebo sonaru na ponorkách). Princip je v tom, že se vyšle impuls ultrazvukového signálu a potom se poslouchá odezva (echo). Ultrazvukový impuls se totiž od objektu odrazí a vrátí se ve formě echa zpět k foťáku. Z času které echo potřebuje na návrat a ze známé rychlosti šíření ultrazvukového signálu se dá "snadno" spočítat vzdálenost. Na základě známé vzdálenosti dá potom mikroprocesor pokyn zaostřovacím motorům v objektivu tak, aby objekt v uvedené vzdálenosti byl ostrý. Tento proces měření se opakuje při každém namáčknutí spouště (zmačknutí do poloviny).

Dnešní foťáky používají pro aktivní auto focus infračervený signál namísto ultrazvuku. Foťák s aktivním auto focusem poznáte tak, že má většinou blízko hledáčku vidět 2 senzory (vysílač a přijímač) kryté většinou tmavě červeným sklem (jako dálkové ovládání televize). Principů měření vzdálenosti je dnes již taky více a to:

1. Měření času návratu echa (jako radar viz výše)

2. Měření množství infračerveného světla, které se vrátí zpět odražené od objektu

3. Triangulace

Výhody aktivního auto focusu

• Rychlý. To ale neznamená, že foťák dokáže rychle zaostřit! Jen to znamená, že zjištění vzdálenosti je rychlé. Celková doba zaostření je dána nejen rychlostí zjištění vzdálenosti, ale i rychlostí elektroniky a hlavně rychlostí a přesností motorů v objektivu.

• Pracuje i ve tmě (díky aktivně vysílanému signálu)

Nevýhody pasivního auto focusu

• Je pomalejší než aktivní auto focus (k ostření musí více hýbat ostřícími motory objektivu)

• Často špatně vyhodnotí směr hledání ostrosti na objektivu. Máte-li např. z minulého snímku zaostřeno na 3m a nyní je potřeba zaostřit na 2.8m, mikroprocesor to neví a hledá ostrost až do nekonečna. Tam se otočí a jede zpět, aby opět minul 3m a našel 2.8m. To zvláště u delších objektivů (nad cca 80 mm) trvá pekelně dlouho (vteřiny).

• Ke své práci potřebuje dost světla. Ve tmě nebo šeru "nevidí" a není schopen ostřit přičemž stačí, aby objekt na který se ostří byl ve tmě

• Nefunguje tam, kde objekt memá žádné hrany či kontrastní detaily, na kterých by se mohl chytit. Typicky nedokáže zaostřit na oblohu nebo bílou zeď.

• Reaguje pouze na kontrast hran v určitých směrech (levnější varianty dokonce pouze na vertikální)

• Tím, že "zkusmo" hledá optimální zaostření, přejíždí zaostřovacím mechanismem objektivu vpřed a vzad, což vybíjí baterie

Když zarámujete celou postavu a zaostříte (obvykle na střední zaostřovací bod = pásek), oči postavy budou mimo zaostřovací rovinu a tudíž rozostřené! Jedinou nadějí která je schopná korigovat tuto chybu je dostatečná hloubka ostrosti. A<B - oči budou rozostřené Když metodou "zaostři a drž spoušť napůl-překomponuj obraz-exponuj (point-recompose-shot)" zaostříte na oči a potom překomponujete obraz, je to sice lepší (rovina zaostření je očím blíž), ale stále oči nejsou přesně zaostřeny. Došlo totiž k pootočení roviny zaostření a tím k jejímu oddálení od očí: A=B - zaostřeno na oči      Překomponování snímku - pootočení roviny zaostření B<C - v oblasti očí bude zaostřeno opět špatně a to za ně Je to lepší než v prvním případě, ale stále ne 100%. Jedinou nadějí která je opět schopná korigovat tuto chybu je dostatečná hloubka ostrosti. Jedinou správnou variantou je zaregistrovat AF bod v oblasti očí a ostřit skutečně na oči.

Je auto focus všespasitelný? V žádném případě není a ani nemůže být! Z výčtu nevýhod obou systémů vám to musí být jasné. Aktivní auto focus má se svojí přesností a dosahem šanci pouze u levnějších kompaktů, které nemají moc světelné objektivy a moc dlouhá ohniska. Tam je totiž velká hloubka ostrosti a na nepřesném zaostření zas až tolik nezáleží. Navíc u vzdáleností nad několik metrů je u nich díky hloubce ostrosti ostré již vše. Ostřit aktivním auto focusem u makra nebo u teleobjektivů je obtížné, ba téměř nemožné. Dražší pasivní auto focus je tedy "lepší", má ale zásadní nevýhodu - neostří ve tmě a šeru. Tím v podstatě znemožňuje focení s bleskem. A proto pasivní auto focus má vždy ještě dodatečný ostřící systém, který ostří ve tmě. Může to být pomocné osvícení scény bleskem pro zaostření, normální aktivní infračervený auto focus nebo třeba ostření na laserový vzorec (Sony). Dalším problémem je pohyb. Foťák se většinou pohybuje (není-li na stativu) a i ostřený objekt se pohybuje (lidé, auta, zvířata, ...). Protože proces ostření nějakou tu desetinu vteřiny trvá, tak se vlastně hledají 2 předměty, které se vůči sobě pohybují a to i v okamžiku hledání. Dost složitá úloha na to se na ní slepě spolehnout... Z toho vyplývá, že rozhodnutí je-li dobře zaostřeno nebo ne je na vás! Ostřící systém vám jen pomáhá, protože jen vaše oko má nejrychlejší a nejlepší auto focus! Udělejme malý experiment: Zvedněte nataženou ruku s rozevřenými prsty před obličej tak, aby v pozadí jste měli otevřenou krajinu. Nyní se podívejte na prsty, nyní do dálky na krajinu a nyní opět na prsty. Vaše oko rychle a bezchybně přeostří. Jak má ale váš fotoaparát vědět, jak to chcete vyfotit? Vy mu to musíte říct!   Nejčastnější chyby ostření V praxi proto často dochází k chybnému zaostření vlivem mnoha příčin: Mylné zaostření na pozadí Objekt (třeba tvář nebo postava) umístěný mimo střed je auto focusem ignorován a je zaostřeno na střed snímku = pozadí. Paradoxem je, že z hlediska kompozice obrazu by hlavní objekt ve středu snímku právě býti neměl! Rozhýbání snímku při zmáčknutí spouště (Vaše pohyby s foťákem) Tady platí zásada, že se z ruky udrží cca převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti (u 200mm objektivu je to 1/200 vteřiny atp). Na DSLR je ale ještě nutné ohniskovou vzdálenost násobit crop faktorem (cca 1,5x). Když se člověk soustředí a dává si pozor, udrží ale mnohem delší čas. Řešením je samozřejmě stativ nebo stabilizátor obrazu. Správné zaostření ale kousek vedle Důvody mohou být nejrůznější - jeden ukazuje rámeček vlevo. Dalším důvodem může být, že ostřící body v hledáčku fotoaparátu mají odlišný tvar od fyzických ostřících senzorů, takže může dojít ke zmatení. Správné zaostření na objekt, ale objekt se od poslední doby zaostření přiblížil nebo vzdálil Tady může pomoci prediktivní auto focus, kterým je většina DSLR vybavena. Zjednodušeně řečeno se jedná o průběžné doostřování na pohyblivý objekt. Správné zaostření, ale objekt se pohybuje a tím vzniká jeho pohybová neostrost Jak krátký musí být expoziční čas, aby zastavil pohyb? Teorie říká:         vzdálenost [m]  *  směr     ---------------------------------     4  *  f35 *  rychlost_pohybu [km/h] kde f35 je aktuální ohnisko objektivu přepočtené na 35mm a směrem se rozumí     1   pro pohyb křížem přes záběr     2   pro pohyb 45° k přímce foťák/objekt     4   pro pohyb od nebo k foťáku

  Jak funguje AF na zrcadlovkách (SLR)

Pasivní auto focus u zrcadlovek funguje na základě následujícího principu:

Když zarámujete obraz v hledáčku, světlo prochází objektivem po zelené dráze A a zobrazuje se na matnici hledáčku. Protože sklopené zrcátko je polopropustné, část světla pokračuje skrz něj po modré dráze C, odráží se dolů od AF zrcátka a dopadá na AF senzory. Díky tomu AF senzory "vidí" to co vy v hledáčku a mohou po namáčknutí spouště vyhodnocovat kontrast (zaostření) obrazu a podle něj hýbat zaostřovacími motory v objektivu.

Když domáčknete spoušť, obě zrcátka se sklopí nahoru a světlo prochází objektivem po červené dráze C a exponuje CMOS nebo CCD čip. Všechny 3 vzdálenosti A, B i C musí být přesně stejné jako pevně definovaná vzdálenost D, na kterou se konstruují objektivy. Jen tak bude ostření pomocí AF senzorů (C) odpovídat ručnímu ostření na matnici v hledáčku (A) a i výsledný snímek bude ostrý (B). Např. nesoulad drah C a B by způsoboval trvalé a systematicky špatné automatické ostření každého snímku s jakýmkoliv objektivem.

Jak funguje AF na DSLR Canon

Auto focus na DSLR Canon pracují podle mě velmi dobře. Je to kombinace flexibility, rychlosti a přesnosti. Podobně jako na EOS 1V, 3 a Elan 7, používají DSLR Canon pro auto focus CMOS čip. Např. na EOS 10D je 7 auto focus senzorů uspořádáno do kříže podle obrázku:

Střední AF senzor je křížový a je citlivý na svislé, vodorovné i vertikální hrany. Horní a dolní senzor je citlivý na svislé a diagonální hrany, boční senzory jsou citlivé na vodorovné a diagonální hrany. Povšimněte si, že skutečný tvar senzorů je odlišný od rámečků, které se zobrazují v hledáčku. Skutečná plocha senzorů je skoro dvojnásobná! To může vést ke zmatení, protože AF senzor zaostří klidně i na předmět, který je dle Vás již mimo označený zaostřovací bod!

Ostření ve tmě

Pasivní auto focus na DSLR Canon selhává jako všechny pasivní auto focusy při slabém osvětlení. V technických parametrech se dočtete, že rozsah správné funkce auto focusu je 0.5 - 18 EV (při 20°C a ISO 100). Pro srovnání: 18 EV odpovídá expozici 1/1000 sec při cloně f/16, kdežto 0.5 EV odpovídá expozici cca 5 sec při cloně f/2.8 (co to je EV najdete zde).

Jas 18 EV překročíte málokdy (ostřit do slunce opravdu není dobrý nápad). Pokud ale přeci, nasaďte neutrální filtr nebo zaostřete na něco jiného méně jasného v podobné vzdálenosti.

Naopak méně světla než 0.5 EV bývá často. Situaci zhoršuje i fakt, že čím méně světelný máte nasazen objektiv, tím více světla vně foťáku je pro ostření potřeba. Když tedy nelze ostřit pasivně, pokusí se  DSLR vyřešit to následovně:

1. V základních režimech , , a vyklopí vestavěný blesk a krátce si bleskne (předblesk) ve snaze osvítit scénu bleskem a tím umožnit pasivnímu auto focusu fungovat. Většinou se mu to i podaří, nicméně síla světla vestavěného blesku je omezená a proto tento způsob ostření funguje do cca 10m. Vyklopení vestavěného blesku a pomocný ostřící předblesk lze zakázat v uživatelské funkci (u 10D je to C.Fn-05).
    

2. V základních režimech , a máte smůlu, prostě se automaticky ve tmě ostřit nedá. Dokonce i ruční vyklopení blesku je zakázáno, takže to řešení opravdu nemá.
    

3. Ve všech kreativních režimech , , , a se sice automaticky blesk nevyklopí, ale pokud ho ručně vyklopíte tlačítkem , začne fungovat opět ostření pomocí blesku jako ad 1).
    

4. Máte-li nasazen libovolný externí blesk vhodný pro DSLR Canon (seznam takových blesků najdete zde), ostření ve tmě funguje s přisvícením pomocí infračerveného paprsku (AF assist beam) na blesku (pomocná lampička). Ostří stále a pasivně fotoaparát, blesk mu jen "posvítí". Funguje to skvěle (ověřeno praxí s Canon Speedlite 550 EX), dosah infra paprsku samozřejmě opět není nekonečný a bývá kolem 10m. Vysílání pomocného AF paprsku bleskem lze zakázat v uživateské funkci (u 10D je to C.Fn-05), ve stejné funkci lze naopak nastavit, že i externí blesky budou používat pro ostření ve tmě předblesk.
   Blesk Canon Speedlite 220EX umí přisvítit pouze okolí středního zaostřovacího bodu, 420EX umí přisvítit okolí všech 7 zaostřovacách bodů a 550EX, 580EX a ST-E2 umí dokonce 45 zaostřovacích bodů. To ale na EOS 10D/300D/20D/350D nevyužijete. 45 zaostřovacích bodů má až EOS 1D a EOS 1Ds.

  Praktické testy

Jak si ověřit, že Váš foťák ostří správně? Naštěstí je to poměrně jednoduché. Stačí si stáhnout zde (380KB) nebo udělat testovací list, vytisknout ho a uspořádat test podle obrázku. Nemáte-li tiskárnu, stačí testovací list nakreslit i tužkou. Moc na něm totiž nezáleží. Důležité je, aby foťák byl v úhlu cca 45° k testovacímu listu. Důvod je myslím zřejmý.

A výsledek? Nabízím Vám ho pro srovnání u několika objektivů delších ohnisek. U kratších ohnisek (pod cca 100mm) to nemá moc smysl dělat, protože výsledný obrázek je velmi malý a hloubka ostrosti velká. Všechny testovací fotky jsou s plně otevřenou clonou!

  Závěr

Tento článek velký závěr asi nepotřebuje. Předpokládám, že z něj jaksi samo vyplynulo, že auto focus je citlivé a nesmírně přesné zařízení jehož rozštelování je snadné a kde záleží na desetinách milimetru. Také z něj jak doufám vyplynulo, že správné zaostření snímku je nadmíru složitý problém, a že samotný auto focus nemá ve složitějších případech (pohyb, špatné světlo atp.) téměř šanci. Proto se k němu stavte jako k poradci - on doporučuje a pomáhá, vy rozhodujete a jste za výsledek taky ale zodpovědní.

Z jednoduchého zde provedeného testu vyplývá, že tělo testovaného Canonu EOS 10D je naprosto v pořádku a ostří se všemi testovanými objektivy super. Pokud by se objevila trvalá a systematická odchylka u všech objektivů, znamená to rozštelování auto focus systému těla foťáku - tzn. nerovnost délek drah A, B nebo C (viz výše). I když jakýsi člověk na webu zde našel odvahu si to nastavit sám, důsledně to nedoporučuji a naopak doporučuji autorizovaný servis.

Život je ale složitější a i když jsem to považoval z počátku za nepravděpodobné a v tomto duchu jsem taky odpovídal na maily, tak jsem se u kolegy v práci (vlastní též Canon EOS 10D) setkal s problémem back focusu ale pouze u jednoho konkrétního objektivu nejmenované firmy s názvem od "C". Vykazuje-li front či back focus pouze 1 objektiv a ostatní jsou v pořádku, typoval bych to na chybu objektivu, nikoliv těla foťáku. Dráhy A, B a C budou asi OK, ale co zřejmě nebude OK je ostřící motor či mechanismus uvedeného objektivu (vakl, přílišná tuhost, špína, ...). Přesnější diagnózu by asi dali jen inženýři Canonu nebo servis. V takovém případě je nutné reklamovat objektiv i když nikomu vysvětlování problému v servisu nepřeji. Proto vždy při nákupu objektivu udělejte rychlý test na něčem hodně šikmém (stačí na pultě položený návod) - tak jak to udělal i můj kolega a back focus i jen na displeji foťáku ihned objevil.

A poslední - i když uděláte neostrou fotku, nepodezírejte hned auto focus. 1000:1, že chyba byla ve Vás a ne v technice. Proto si pro Vaše objektivy udělejte výše uvedený jednoduchý test a potom již budete mít jistotu, že "chyba je ve fotografovi". Držím palce...

  Další zdroje

• Testovací list ke stažení - je to JPG (380KB) a po jeho vytištění získáte testovací list

• Focus Testing - Photo Net (anglicky) - jak provést test podobný postupu uvedenému zde

• AF accuracy test results - Canon vs Nikon (anglicky) - rozsáhlý test ostření Canon x Nikon a jejich porovnání

• Testing Camera Focus System Accuracy (anglicky) - opět testování, tentokrát Nikonu

• Auto Focus Problems Page (anglicky) - rozsáhlý článek na téma problémů auto focusů

• Why auto-focusing can never achieve true accuracy (anglicky) - jednoduchý web na téma proč nikdy AF nebude přesný

• Why no camera can focus (anglicky) - opět téma proč nikdy AF nebude přesný

• A Workaround for Nikon D70 Focusing Problems (anglicky) - ruský web, kde jeden fotograf sebral odvahu si sám opravit a nastavit svého Nikona D70

• HowStuffWorks - Autofocus (anglicky) - jednoduché vysvětlení principů auto focusu

• Canon EOS Lens Motors (anglicky) - popis AFD, USM a microUSM ostření Canonu

• Ultrasonic Motors (anglicky) - popis technologie USM přímo od Canonu