Unlimited After Effects and Premiere Pro templates, stock video, royalty free music tracks & courses! Unlimited asset downloads! From $16.50/m
Advertisement
  1. Photo & Video
  2. Focus
Photography

فهم كيف يعمل ضبط تلقائي: الجزء 2

by
Difficulty:BeginnerLength:LongLanguages:
This post is part of a series called Understand How Autofocus Works.
Understand How Autofocus Works: Part 1

Arabic (العربية/عربي) translation by Ratnawati (you can also view the original English article)

[المطاط] وبعد لدينا نظرة الأولى في ضبط تلقائي للصورة، سنأخذ الآن نهجاً أكثر تقنية. وأنا بشدة للاعتقاد بأن تفهم أكثر حول الكاميرا الخاصة بك، وكيف يفسر العالم من وجهة نظر هندسة، أكثر يمكنك الحصول على الخروج منه دقة خلق الرؤية الخاصة بك.


تاريخ التقنية السريعة

Leitz، المعروفة الآن باسم لايكا، بدأ تسجيل براءات الاختراع سلسلة من تكنولوجيات نظام ضبط تلقائي للصورة في عام 1960، وأظهرت كاميرا autofocusing في Photokina (التي بدأت في عام 1950) في عام 1976. وكان أول كاميرا AF إنتاجها على نطاق واسع كونيكا C35 نقطة صدر في عام 1977. كان AF الأولى 35 مم SLR بنتاكس ME-و في عام 1981، يليه F3AF نيكون مماثلة في عام 1983.

The 1981 Pentax ME-F with SMC Pentax AF Zoom 128 3570mm lens Source
1981 بنتاكس ME-F مع SMC بنتاكس AF التكبير 1: 2.8 35 ~ عدسة 70 ملم. (الصورة من ويكيميديا)

أصلاً كل هذه إس ال آر إس AF المبكر قد عدسة موتورز، أساسا عدسة قياسية مع كتلة محرك قبيحة كبيرة عالقة على ذلك. هذا استمر حتى عام 1985 كان Maxxum مينولتا 7000 محرك الأقراص في جسم الكاميرا جنبا إلى جنب مع أجهزة الاستشعار.

وكان هذا أول AF SLR التي اجتمعت مع النجاح التجاري معقولة. وكانت المحاولات السابقة بطيئة، إيناككوراتي وفقط عملت في ظل ظروف مثالية، والتي لم أكن حقاً تقديم قضية لضعف تكلفة كاميرات مماثلة بالمقارنة مع التركيز اليدوي. التكلفة Maxxum 7000 مينولتا $ 130 مليون في عام 1991 بعد معركة براءات الاختراع التي طال أمدها مع الشركة الأميركية هانيويل عبر التكنولوجيا AF.

Minolta Maxxum 7000 from a later production run- The Xs are uncrossed the result of legal action from Exxon Source 1985 Maxxum 7000
مينولتا Maxxum 7000 من إنتاج لاحق تشغيل؛ العاشر من uncrossed، نتيجة لإجراءات قانونية من شركة إكسون. صور من تيمجريجس

نيكون حذت حذوها Minolta، لكن عادت إلى عدسة للسيارات في عام 1992، ومن ثم Nikons المبتدئين الحديثة عدم وجود AF متكاملة محرك السيارات. ايوس (نظام الكهربائية-البصرية) AF النظام الكنسي جاءت في عام 1987، حيث أنهم إزعاج العديد من المصورين بإسقاط عدسة جبل FD وخلق جبل EF الإلكترونية تماما.

FD with its mechanical linkages and collar-lock bayonet mount vs EF with electronic contacts and on-body bayonet lock

فد مع الروابط الميكانيكية وذوي الياقات البيضاء-لوك حربه جبل مقابل EF مع الاتصالات الإلكترونية وقفل حربه على الجسم.

حسنا، هذا هو عموما ما حدث والترتيب الذي حدث في. فماذا عن التكنولوجيا في حد ذاتها؟ دعونا حفر أكثر قليلاً.


التطبيقات الفيزيائية

الكشف عن المرحلة

مرحلة الكشف عن ضبط تلقائي للصورة هو AF سرعة العثور على DSLRs (والكاميرات المرايا متزايدة كجزء من نظام هجين AF). في DSLRs، جزء من مرآة الرئيسي هو شبه سيلفيريد ويمر حوالي ربع الضوء من العدسة إلى مرآة ثانوية صغيرة وراءه وأسفل إلى قاعدة مربع مرآة. في الأساس هي العدسات الصغيرة التي تركز الضوء من حواف العدسة إلى صفيف الاستشعار اتفاقية مكافحة التصحر.

Base of a mirror box with anti-reflective geometry and ports for AF light The edges of the lenses down there are just about visible through the gaps

قاعدة مربع مرآة، مع هندسة مضادة للانعكاس ومنافذ للضوء AF. فقط حول حواف العدسات هناك باستمرار مرئية عبر الثغرات. تبدو مغبرة قليلاً جداً!

عموما الصفيف يتكون من عدد من شرائط أحادي البعد بكسل في اتجاهات مختلفة. كل قطاع فقط مشاهدة ميزة التي يتناقض عمودياً، كما التغيير الوحيد أنه يمكن مشاهدة على طول الخط. إذا كانت ميزة في الصورة موازية لقطاع غزة، أنه فقط مشاهدة أي جانب معين واحد من هذه الميزة مرة واحدة، بدلاً من "شكل" ذلك.

الكشف عن التباين

عموما وجود الكشف عن التباين مباشرة على التصوير الاستشعار نفسها، ومن ثم استخدامها في طريقة العيش في DSLRs. وهو عادة نظام الكشف فقط تتوفر على كاميرات المرايا والاتفاق. تطبيق برمجيات، حتى لا يكون هناك لا الجانب المادي الحقيقي أكثر، مجرد الاستشعار ومعالج.

كشف الهجين

كما يوحي الاسم، مزيجاً من كلا النظامين. وهذا يمكن أن يتخذ شكل تحويل بعض أجهزة الاستشعار بكسل بكسل AF، أو بعد مرحلة الكشف عن مجموعة الطبقات عبر أجهزة الاستشعار، والذي يعمل ثم مع التباين كشف النظام بالترادف لتحسين سرعة AF.


كيفية عمل الأشياء

حسنا، الآن نحن نعرف الإعداد الفعلية لكل نوع من AF النظام، دعونا تغطي كيفية استخدام التطبيقات الخاصة بهم كل منهما للقيام بعملهم.

التركيز والمسافة

عدسة مجمع (ضوئية نظام واحد يتألف من عدد من العدسات البسيطة، وعادة ما تسمى "العناصر" في الأدبيات التصوير الفوتوغرافي) واحد يستخدم نظام في عدسة الكاميرا الخاصة بك أو نقل أكثر العدسات لتركيز أشعة الضوء على الطائرة الصورة.

وتملي المسافة إلى هذا الموضوع مدى عدسة تصحيحية تحتاج إلى التحرك من أجل التركيز. تنظر فيه مثل زوج من النظارات للبصريات الرئيسية، باستثناء بدلاً من تغيير قوة العدسة، موقفها يتم تغيير.

لنأخذ مثال بسيط جداً مع عدسة بسيطة واحدة فقط، لإظهار أن كالتحركات الموضوع، الصورة يطمس، تقريبها بالصيغة عدسة رقيقة:

$$ {و \over 1} = {1 \over S_1} + {1 \over S_2} $$

هذه المعادلة تفترض العدسات سمك لا يعتد بها في الهواء، حتى أنها لا تترجم بدقة للعدسات في العالم الحقيقي، ولكن يسمح لي للحصول على النقطة عبر أكثر بساطة.

Very simple lens setup just like moving a magnifying glass in front of your eye
الإعداد عدسة بسيطة جداً، تماما مثل تحريك عدسة مكبرة أمام عينيك.

نحن نستخدم مصدر نقطة الضوء مع عدسة البعد البؤري 1 متر (1000 مم). وهذا يعطي \ (1 \over f\) القيمة 1. إذا كان \(S_1\) مترين، \ (1 \over S_1\) هو 0.5. ومن ثم \(S_2\) أيضا م 2 عندما تركز العدسة. إذا انتقلنا من نقطة المصدر الموضوع مرة أخرى إلى 8 أمتار بعيداً عن العدسة، \ يصبح (1 \over S_1\) 1/8. للتعويض، \ يجب أن تصبح (1 \over S_2\) 7\8، الأمر الذي يتطلب قيمة \(S_2\) من 8/7، أو 1.14 م. وبطبيعة الحال، هو ثابت القيمة \(S_2\) كما الاستشعار ثابتة، حيث يتم طرح الصورة خارج التركيز.

إذا نحن بإدراج تصحيحي ثانية،، عدسة في \(d\) المسافة من أول واحد إلى هذا النظام البصري لإنشاء مجمع عدسة، يمكننا التركيز الصورة كما ينقل هذا الموضوع. البعد البؤري الجديدة مجتمعة، وفقا لمعادلة العدسة رقيقة المركب:

$$ {و \over 1} = {1 \over f_1} + {1 \over f_2}-{\over د f_1 f_2} $$

لذا علينا البؤري جديد. المسافة من العدسة الجديدة إلى جهة جديدة للنظام الموحد يسمى البعد البؤري العودة، التي ينبغي أن تكون عبارة مألوفة نسبيا في التصوير الفوتوغرافي، حيث أنها المسافة من العنصر الخلفي إلى أجهزة الاستشعار. إذا أعطى الكلمة مرة أخرى البعد البؤري "\(d_2\)"، وهذا يرد من:

$$d_2 = {{f_2 (د-f_1)} \over {د-(f_1 + f_2)}} $$

دعنا نجرب مثال حيث تركز الصورة على متن طائرة صورة ثابتة، ثم ينتقل هذا الموضوع. إضافة تباين العدسات التصحيحية والطحن الأرقام يعطينا هذا:

Compound system more like a real photography lens The focusing elements move a tiny fraction compared to the subject distance

مجمع نظام، أشبه بعدسة تصوير حقيقي. العنصر التركيز [s] نقل نسبة ضئيلة مقارنة بالمسافة الموضوع.

الرياضيات قد لا تشوبه شائبة، إلا أنها جيدة بما يكفي للحصول على النقطة عبر! حتى تتحرك هذا الموضوع، يجب أن تتحرك العدسة تصحيحية للتعويض لأنه تم إصلاح الطائرة التصوير.

في الأنظمة العربية، يحسب الإلكترونيات حيث يحتاج إلى الانتقال إلى العدسة ويرشد موتور العدسة لنقله هناك. كيف يفعل هذا؟ وهذا ينقلنا إلى نظم الكشف.

الكشف عن المرحلة

العدسات الصغيرة في قاعدة التركيز مربع مرآة على ضوء من طرفي نقيض من العدسة. تم إنشاؤه المنظر بسبب الفجوة بين هاتين النقطتين، حيث يرى كل واحد آراء مختلفة قليلاً لهذا الموضوع، تماما مثل العدسات اثنين الإدخال في كاميرا rangefinder.

النقاط الفردية التي في التركيز، تماما مثل في rangefinder؛ أنها تركيبة لا حصر له من النقاط عبر الحقل صورة ثنائية الأبعاد الذي يخلق طمس المحورية في صورة الفعلية. وهذا السبب في خلق فتحات واسعة طمس أكثر؛ ليس من خلال بعض التلاعب بنوع من بصري، ولكن ببساطة لأنه يستخدم أكثر من قطر الزجاج، خلق المزيد من النقاط للتداخل وخلق الضبابية. تخيل AF أن استخدام f/22 أو الفتحة أصغر في كل جانب من العدسة، حيث لا يزال يرى في التركيز بغض النظر عن موضع تركيز العدسة.

A simplified look without many of the additional lenses and focusing screen
نظرة مبسطة، دون الكثير من عدسات إضافية والتركيز على الشاشة.

حين يأتي الضوء من طرفي نقيض من العدسة، تقسيم صورة الذهاب إلى AF أجهزة الاستشعار من نفس الجزء من هذا الموضوع، حيث AF النقاط في عدسة الكاميرا.

Inside the mirror box of an SLR camera
تبسيط العرض، دون جميع العدسات إضافية، من داخل مربع مرآة لكاميرا SLR، من الأمامي والخلفي.

شرائط اتفاقية مكافحة التصحر هي القراءة وإرسالها إلى شريحة AF مكرسة، الذي يقوم بمقارنة بين الاثنين. بينما الشركات المصنعة الفردية، تحسين تكنولوجيا براءات الاختراع-إينفرينجمينت-الأبطال ومختلف النقاط ثمن المعدات التي يحتمل تغيير الخوارزمية الدقيقة المستخدمة، النقطة العامة هنا لتنفيذ دالة رياضية تسمى ترابط تلقائي، أو مماثلة.

Caption
مع العلم أن قطر العدسة (ومن ثم f/2.8 AF نقاط الضوء أكثر دقة، لا أكثر، ولكن العرض أكثر) يسمح التثليث.

ترابط تلقائي خوارزمية مطابقة نقش تحت مظلة الصليب-الترابط في معالجة الإشارات، ولكن بدلاً من المقارنة بين اثنين من إشارات مختلفة، فإنه يقارن إشارة بصيغة تحول لنفسها. أساسا، أنها متكاملة (أو على الأرجح في هذه الحالة مجموعات قيمة منفصلة، والجمع) الدالة الذي يحسب ويقارن وتتعاظم المنطقة الخاضعة للرسوم البيانية إشارة فرضه.

والهدف لحساب مدى لها إلى تحويل إحدى الإشارات بغية تحقيق الحد الأقصى من تلك المنطقة، وهكذا تتطابق آراء اثنين. الرياضيات المعنية مهزار جداً (الأرجح سيستغرق عدة مواد للعمل من خلال مثال أساسية) ولكن نتيجة الخوارزمية النهائية عموما ينبغي أن تقع بين 1 و-1، مع كاميرا البحث للعثور على قيمة المفتاح shift حيث قيمة الارتباط هو أقرب إلى 1 ممكن.

عند القيام بذلك، فإنه يرى ويفهم نفس الميزة قادمة من كل جانب من العدسة، ومعرفة التحول المكاني المادي بينهما على طول قطاع غزة بكسل يقول أنه، مع علم المثلثات استناداً إلى أبعاد الكاميرا المعروفة، أي مدى وفي أي اتجاه العدسة خارج التركيز. ثم يمكن إرسال إشارة تركيز على العدسة، والتحقق من التركيز بعد هذه الخطوة. هذا عندما يشير إلى قفل التركيز الكاميرا الخاصة بك وتسمح الصورة لإطلاق النار عليهم.

Caption
الإعداد مماثلة إلى العرض ثلاثي الأبعاد أعلاه، تبين حركة مسارات الخفيفة كتغييرات التركيز.

كنت قد سمعت من "نقطة" أو "نقطة" اكتب AF نقطة مقابل "عبر" نوع AF نقطة. الفرق بين تلك نقطة نقطة من نوع شرائط واحد، أحادي البعد بكسل، بينما عبر نوع النقاط سطرين مرتبة عمودياً. نظراً لأن جهاز استشعار AF أحادي البعد، إلا ترون الإنارة المتغيرة على طوله. دوت من نوع أجهزة استشعار حساسة وبالتالي فقط بالتفصيل في اتجاه واحد، بينما يمكن رؤية أنواع الصليب عبر بعدين.

إذا كان جهاز استشعار نوع دوت بالتوازي مع ميزة كبيرة من تفصيل، فإنه لا يمكن معرفة الفرق بين ذلك والمتاخمة، المتناقضة ميزة، وبالتالي صعوبة كبيرة في التركيز.

Same pattern different angle of sensors Clearly the cross-types can always see a pattern irrespective of orientation
نفس النمط، زاوية مختلفة من أجهزة الاستشعار. الصليب-الأنواع يمكن دائماً نرى بوضوح نمط، بغض النظر عن الاتجاه.

الكشف عن التباين

يقرأ هذا الأسلوب قبالة بضع بكسل عند موضع التركيز المطلوب من أجهزة الاستشعار والتصوير. المعالج يقوم بحساب قيمة التباين بين هذه بكسل، الفرق في الإضاءة أكثر من مساحة بكسل يتم قياسه. عن طريق حساب تدرج المنحنى على طول خطوط بكسل وأعمدة، فإنه يمكن أن تسعى إلى تعظيم قيمة هذا التدرج.

Caption
حساب تدرجات خطوط الانضمام يعطي الفرق في الإضاءة لكل وحدة المسافة (أو بكسل)، أساسا، قدرا من التباين.

ثم نقل التركيز عدسة فركايشنلي، ويتم حساب التباين مرة أخرى. في حالة انخفاض التباين، انتقلت النظام العدسة في الاتجاه الخاطئ، حيث يتم نقله بعد ذلك في الاتجاه المعاكس. يتم قياس التباين مرة أخرى ويتم نقل العدسة كذلك تكرار هذه العملية كما يصعد إلى قيمة التباين حتى من الانخفاضات. عندما يصبح، العدسة قد ذهب بعيداً جداً والخوارزميه يتحرك العدسة إلى الوراء مرة أخرى، إجراء مزيد من ميكروادجوستمينتس.

Ive blurred this section of a real photo in Photoshop simulating the loop calculations of contrast detection
أنا كنت واضحة هذا القسم من صور حقيقية في Photoshop، محاكاة العمليات الحسابية حلقة تكرارية للكشف عن التباين.

على النقيض من كشف أسلوب AF لديه القدرة على أن تكون دقيقة للغاية لأنها على المستوى الاستشعار، لا يوجد نظام منفصل. وهو يتحرك فقط العدسة حتى هو يكبر التباين. للأسف لنفس السبب، يبدو من غير المحتمل الإطلاق أن تكون سريعة؛ يمكن القول أنه ينبغي فقط يتطلب قياس على موقعين التنسيق بغية معرفة كم هو امتبائر العدسة، لكن ذلك يتطلب الكاميرا لنعرف بالضبط كيف contrasty الموضوع أن تبدأ.

على أي طريقة لمعرفة ماذا سيكون توزيع قيم النصوع يجري قياسه "الحقيقية"، لأنها تعتمد على هذا الموضوع. هذا السبب في أنه لا يمكن أيضا "تدرج عتبة" ولا "ذروة مثالية لمي قيمة." وتختلف هذه الأمور إلى حد كبير من مشهد إلى مشهد.

Different subjects different times of day different lighting all have an effect on the absolute contrast levels
مواضيع مختلفة، أوقات مختلفة من اليوم، مختلفة الإضاءة، وجميعها لها تأثير على مستويات التباين المطلق.

وهكذا، في المستقبل المنظور، سوف تستمر صناعة الأفلام الفنية استخدام التركيز اليدوي جر كما أنها دائماً، وستظل بطيئة المرايا نقطة والبراعم. وما لم...

النظم الهجينة

ما إذا كان يمكن الحصول على الأفضل من كلا العالمين؟ إذا ما يمكن أن يكون سرعة مرحلة الكشف والقضاء على الصيد، ولكن أن الجمع بين الدقة والبساطة للكشف عن التباين؟ حسنا، هذا بالضبط ما تقوم به الشركات المصنعة الآن.

بدلاً من وضع الكشف عن المرحلة شرائط في الجزء السفلي من مربع مرآة، والذي لا طائل منه في المرايا الكاميرات و DSLRs في طريقة العيش، أنهم بدلاً من ذلك يتم إنشاء كصفائف مخصصة على جهاز الاستشعار الصورة نفسها. ولكن بالتأكيد ليس هناك تطابق المرحلة في أجهزة الاستشعار، ونظرا لأنه يتم الحصول على انتقد بكل الضوء من بقية العدسة في دائرة ضبابية كبيرة من الارتباك كما قلت في وقت سابق؟ ليس بهذه السرعة!

لأن بكسل (تقنيا "sensels،" نظراً لأنهم عناصر الاستشعار ولا صورة عناصر) على مجس تصوير مشمولة في microlenses لجمع الضوء محسنة، كل ما نحتاج إلى القيام به إغلاق نصف بكسل الحصول على الصورة من جانب واحد من العدسة. هذا المثل الأعلى؟ لا، سوف تكون الصورة لا تزال ضبابية، ولكن نصف ضبابية كما عند رؤية العدسة كاملة، والآن يمكننا استخدامه لأكثر دقة الكشف عن التركيز لأنه سيكون هناك المنظر بين اثنين من الصور.

Caption
وتستخدم photosites الخضراء نظراً لوجود ضعف عدد منهم في الصفيف باير، هالفلايتينج يمكن تصحيحها بسهولة أكبر لدون الضوضاء المفرطة.

في X100s فوجي هو استخدام هذه التكنولوجيا لتعزيز حاميتها دليل تركز المساعدات البصرية بتراكب EVF سبليت-بريزم-مثل، ولكن سوني يستخدمه كنظام هجين حقيقية بالتزامن مع التباين AF كما كشف "سريع AF الهجين" في كاميراتهم التنفيذ الوطني أعلى حد. كانون ونيكون أيضا استخدام هذا المفهوم في كاميراتهم أدنى حد. في A99 سوني، مجموعة كشف مخصصة مرحلة ثانية يستفيد من مرآة شفافة من خلال يجري مضافين مباشرة أمام مجس التصوير، المعروفة باسم AF المزدوج.

Its slightly hard to tell on this diagram but the out-of-focus image is both left-right shifted and blurred simultaneously
أنها قليلاً من الصعب معرفة في هذا المخطط، ولكن الصورة خارج التركيز هو تحول كلا اليسار واليمين وواضحة في نفس الوقت.

مرحلة استشعار ذلك الكشف عن الإضاءة المنخفضة القدرة لا يصل إلى الكثير وأنها تميل إلى أن تكون محدودة إلى نقطة مركز للحد من عدد وحدات البكسل التي أخرجت في التصوير استخدام techology في مهدها. لكن مع أكثر مكرسة نظم مثل AF المزدوج الصفائف سوني، وربما بعض "التضحية" بكسل الاستشعار الصورة (باستخدام البرمجيات الاستيفاء) مع microlenses اتجاهي أكثر، وهذا يبدو وكأنه المستقبل لضبط تلقائي للصورة.


الاستنتاج

حيث أننا قد وصلنا من اختراع ضبط تلقائي للصورة، من خلال تطوير واعتماد على نطاق واسع. لقد نظرنا في الميكانيكا الضوئية الأساسية من التركيز. ونحن نعلم ما أنواع AF هناك، حيث أنهم في الكاميرا، وكيف تعمل، وكيف تؤثر هذه السمات عمليا أداء الكاميرا. لقد اتخذت نظرة على التطورات الأخيرة في نظم ضبط تلقائي للصورة المختلطة، ونظرت فيها فإنها قد تستمر من هنا.

عند استخدام AF، النظر في كيفية رؤية الكاميرا المشهد وتعدل وفقا لذلك. عند التسوق للكاميرات، إلقاء نظرة جيدة على نظمها AF وجيدا كيف يمكنهم العمل طريقتك في إطلاق النار.

حسنا، هذا هو التفاف على هذا الاستعراض التقني لضبط تلقائي للصورة. هل لديك أسئلة؟ تعليقات؟ ضرب التعليقات أدناه!

Advertisement
Advertisement
Advertisement
Advertisement
Looking for something to help kick start your next project?
Envato Market has a range of items for sale to help get you started.