Fázové vs kontrastné ostrenie

Ako som už spomínal v článku zrkadlovky, v čom sú iné, zrkadlovky sa od ostatných foťákov odlišujú hlavne spôsobom ostrenia.
Používajú fázové ostrenie, vďaka ktorému dokážu rýchlo ostriť.

Okrem toho existuje ešte ostrenie pomocou kontrastu, ktoré je využívané vo všetkých ostatných foťákoch.
V poslednej dobe vznikajú modely s hybridným zaostrovaním, ktoré je kombináciou kontrastného a fázového ostrenia.

PRINCÍP FUNGOVANIA

V jednoduchosti sa dá ich princíp popísať takto:

• Fázové ostrenie: vie na prvý krát zhodnotiť situáciu a z nej dokáže zistiť či AF motorčeky majú zaostrovacie členy posunúť dopredu alebo dozadu
• Ostrenie kontrastom: nevie kam má ostriť, takže vyskúša zaostriť, posunie AF motorčekom, skúsi znovu zaostriť a toto robí až kým nenájde správnu polohu
• Hybridné ostrenie: fázové ostrenie zistí ktorým smerom sa má ostriť a kontrastné ostrenie potvrdí zaostrovanie

U Sony A99 (ktorá má fázové ostriace senzory aj na snímači) sú tieto určené na takzvanú depth-map asist AF funkciu (AF-D), ktorá ešte vylepšuje AF.

FÁZOVÉ OSTRENIE

Podľa tohto zjednodušeného popisu sa zdá byť jasné prečo že zaostrovanie fázou efektívnejšie: lebo musí vykonať "menej práce".
Tým že ostrenie kontrastom musí preostrovať aj vtedy keď je zaostrené (nehovoriac už o tom čo má robiť keď predostrené nie je), malo by byť logicky pomalšie.
 

Prečo fázové ostrenie nie je implementované do všetkých foťákov?

Aby mohlo fungovať, musí byť buď časť svetla odklonená:

• robí to napríklad zrkadlový mechanizmus, čím sa foťáky stávajú väčšie a konštrukcia objektívu zložitejšia (má to aj iné nevýhody ktoré popíšem neskôr)
• alebo SLT princípom (s polopriepustným zrkadlom), ktoré rieši niektoré problémy spôsobené zrkadlom, ale pridáva nový problém (obmedzenie svetla)
• iná možnosť je asi zatiaľ len v štádiu patentov a má tiež svoje problémy
  • Olympus si patentoval fázové ostření bez zrcadla (článok z 16.11.2011)

Bol aj pokus implementovať toto ostrenie mimo objektív, no viem len o pár Ricoh modeloch (GR Digital IV a CX5), takže to asi nie je výhodné.

Alebo sa fázové senzory implementujú priamo na snímač (čo už niektoré dnešné foťáky majú):

• no vtedy tam zaberá určité miesto (namiesto niekoľkých pixelov)
• asi nemôže byť vytvorená s optimálnych materiálov - keďže externý AF modul môže byť nezávislý na snímači
• technológia ešte asi nedospela natoľko aby toto bolo efektívne aj v zlom osvetlení
  • keďže Fuji v takomto prípade namiesto fázového ostrenia využíva kontrastné ostrenie

Aké má fázové ostrenie nevýhody?

Ak je implementované mimo chipu (teda za zrkadlom):

• môžu vzniknúť nepresnosti pri ostrení (známe ako FF/BF)
• nie je možné exponovať hneď po zaostrení, treba najprv sklopiť zrkadlo
  (čo zároveň prináša ďalšie problémy)

Inak sa ešte môžeme stretnúť s týmito nevýhodami, alebo obmedzeniami:

• z princípu je aj po nastavení menej presné (náhodné) ako kontrastné ostrenie
  • tvrdí to napríklad Panasonic u modelu G3:
    
  • a potvrdzujú to testy na imaging-resources
• funguje len v miestach kde sú AF body, teda fotený objekt musí byť na ne nasmerovaný (zvyčajne sa využíva len ten stredný)
• väčšina bodov nemusí byť krížových: dokážu teda zaostrovať len na "horizontálne alebo vertikálne detaily"
• na krajoch objektívu je toto meranie menej spoľahlivé
• AF body sú zvyčajne len v prostriedku (hlavne u lacnejších modelov)

• pri vyšších clonách (napríklad objektív s telekonvertorom) už môžu byť problémy, až profi modely môžu spoľahlivo zaostrovať do F8
• čím viac AF bodov foťák má, tým môže dlhšie trvať kým si nastavíme ten správny

Mnohé z tohto sa ale:

• dá zvyčajne riešiť - napríklad nastavenie AF v servise, alebo microadjustmentom
• neprejavuje v citeľnej miere - nepresnosť AF sa viac prejavuje na nižších clonách a pri viac megapixeloch
• stále môže prejavovať menej ako u iných riešení - sklopenie zrkadla môže byť kratšie ako zatvorenie/otvorenie uzávierky, ktoré je zvyčajne implementované v starších bezzrkadlovkách

Alebo si už na to jednoducho používatelia zvykli a berú to ako samozrejmosť. Takže to nebýva až taký problém.

Dodatok 15.9.2013:

Nepresnosť (FF/BF) môže vzniknúť aj na fázových senzoroch implementovaných na chipe, no je to menej pdavdepodobné:

• táto nepresnosť môže byť spôsobená zlým nastavením (čo sa napríklad dá vyladiť u nového Olympusu E-M1)
• ale aj tým že AF senzor je nesprávne umiestnený - je uložený mimo hlavného senzoru (čím môže vzniknúť ďalšia nepresnosť)
• a zrkadlo je mechanická súčiastka (ktorá pri rôznom sklopení môže smerovať svetlo z iného miesta)

Ďalším problém u zrkadloviek (ktoré majú AF senzor separovane) môže nastať aj v prípade zmeny teploty, kedy sa aj dobre nastavený AF systém môže rozladiť.

A ČO OSTRENE KONTRASTOM?

Prevláda názor, že fázové ostrenie je rýchlejšie ako kontrastné. Je to ale pravda?

Pred pár rokmi to pravda určite bola.
Ale s nástupom bezzrkadloviek (CSC) sa niekoľkokrát objavili tvrdenia o najrýchlejšom ostrení na svete
A pritom sa jednalo aj o modely foťákov (E-P3 a OM-D E-M5) ktoré ostrili kontrastom! A vyslovene bolo tvrdené že sa jedná o foťáky s výmennými objektívmi (teda aj s modelmi ktoré majú fázové ostrenie).

E-P3 dokáže (aj na pohyblivý objekt) zaostriť takto:

Je teda na bežné potreby dostatočne rýchle.

O koľko je kontrastné ostrenie pomalšie?

V skutočnosti nie je medzi týmito druhmi ostrenia až taký veľký rozdiel:

• u obidvoch sa musí posúvať zaostrovací mechanizmus rovnakým smerom aby sa zaostrilo
• u kontrastného ostrenia sa ale koniec ostrenia zistí až vtedy keď je zaostrené
• u fázového ostrenia to síce vie hneď, ale je mu to zbytočné, lebo aj tak musí doostriť až do konca

Teda za ideálnych podmienok je aj fázové aj kontrastné ostrenie rovnako rýchle, hoci sa to na prvý pohľad nezdá.

Tie ideálne podmienky sú vtedy:

• keď fázové ostrenie začne ostriť tým správnym smerom
• a skončí presne tam kde je zaostrené

A tie ideálne podmienky sa asi dnes už dajú správne určiť:

• takto sa zlepšilo hybridné zaostrovanie EOS-M vďaka novému firmwaru:

Ako vidíte, huntovanie sa dá pri použití inteligentnejšieho firmwaru už celkom pekne odstrániť.

Môže byť kontrastné ostrenie rýchlejšie ako fázové?

Za posledné roky sa rýchlosť kontrastného ostrenia citeľne zrýchlila.
Spôsobilo to asi zvýšenie výkonu procesorov/senzorov a zavedenie systému CSC, ktorý to proste potreboval.
Aby to vôbec bolo možné, bol kvôli tomu prepracovaný celý systém ostrenia:

• zrýchlilo sa spracovanie dát zo snímača a aktuálne sa dokáže 240x za sekundu počas ostrenia skontrolovať zaostrenie

aj systém objektívov:

• boli prepracované tak aby sa sklom muselo pohybovať čím najmenej a aby tieto optické členy boli čo najmenšie

Pekne to vysvetľuje Olympus na svojej stránke:  MSC Lens technology:

Môže byť kontrastné ostrenie naozaj rýchlejšie?

Ostrenie áno (a pomerne jednoducho v špeciálnych prípadoch), preostrovanie pre zmenu ťažko, ale tiež môže.
Ovšem len keď porovnávame fázové ostrenie zrkadloviek s kontrastným ostrením bezzrkadloviek, lebo do času ostrenia zrkadloviek musíme započítať aj "odstavenie ostrenia" (sklopenie zrkadla).

Fázové ostrenie implementované na senzore by teda malo byť rovnako rýchle alebo rýchlejšie ako ostrenie kontrastné.

Ovšem čo sa týka preostrovania, tam má fázové ostrenie vždy navrch
(okrem situácie so zrkadlovkami: ak by samotné zaostrenie trvalo kratšie ako sklopenie zrkadla)

Prečo je taký rozdiel medzi zaostrovaním a preostrovaním?

ZAOSTROVANIE VS PREOSTROVANIE

Zaostrovanie (AF-S)

je proces, pri ktorom foťák (zvyčajne) nemá zaostrené a teda musí preostriť, niekedy aj o citeľne veľký rozsah.

V tomto procese majú výhodu objektívy ktoré:

• musia premiestniť menej skla, alebo ho premiestňujú na kratšiu vzdialenosť
  • skrátka ktoré čo najrýchlejšie dokážu prejsť svojim rozsahom
• majú menšiu svetelnosť a teda ich zaostrenie nemusí byť až také presné

Preto môže Olympus v špeciálnych prípadoch zaostrovať najrýchlejšie zo všetkých foťákov, hoci to robí kontrastným ostrením

Preostrovanie (AF-C)

je proces, pri ktorom foťák mal najprv zaostrené, ale počas expozície sa fotený objekt mohol pohnúť a vtedy treba preostriť.

V tomto procese má jasnú výhodu systém fázového ostrenia pred kontrastným:

• fázové ostrenie dokáže henď zistiť či sa objekt premiestnil
• kontrastné ostrenie si to ale musí overiť (tým že urobí na skúšku pár pokusov hore/dole)

Ovšem kontrastné ostrenie už dnes dokáže aj preostrovať. A pomerne svižne: dokonca až 5 fps, čo prekonalo niektoré lacné zrkadlovky.

Prečo je to asi tak? Pokúsil som sa popísať v ďalšom článku...

[Ganec]