Fotografia/Automatyczny focus

Automatyczny focus – zwany krócej autofocusem – to system automatycznego ustawiania ostrości. Systemy te, o ile działają poprawnie i znamy ich ograniczenia oraz tryby działania, dają zwykle lepsze rezultaty niż ręczne ustawianie ostrości, dlatego poza bardzo szczególnymi sytuacjami warto z nich korzystać. Autofocus jest w istocie rodzajem dalmierza sprzężonego z urządzeniami mechanicznymi przesuwającymi o precyzyjnie dobrane odległości soczewki modułu ostrzenia względem siebie w obiektywie.

Istnieją dwa systemy systemy ostrzenia, z których jeden nie jest prawie w ogóle współcześnie stosowany w aparatach:

• aktywny – w którym następuje pomiar odległości poprzez wysłanie przez aparat sygnału świetlnego (zwykle podczerwonego) lub ultradźwiękowego i jego detekcja po odbiciu się od fotografowanego obiektu
• pasywny – w którym pomiar odległości odbywa się na podstawie analizy samego obrazu.

System pasywny może być oparty na analizie fazy przesunięcia fragmentów obrazu, które przechodzą przez specjalne pryzmaty lub na zasadzie ustalania najlepszego kontrastu.

Schemat działania autofocusu mierzącego przesunięcie fazy

W pierwszym przypadku pomiar polega na rozdzieleniu przy pomocy specjalnych pryzmatów fragmentów obrazu na dwa, przepuszczeniu ich przez dodatkowe soczewki i ponownym skupieniu w jednym miejscu, a następnie analizę, w jakim stopniu ulegają one nałożeniu. Gdy nałożenie jest najbardziej dokładne, autofocus uznaje, że obraz jest wyostrzony. Jest to bardzo precyzyjna metoda pomiaru i dająca prawie zawsze dobry rezultat, działa ona jednak dopiero od pewnej odległości od mierzonego obiektu. Ponadto, lepiej sprawdza się dla obiektywów szerokokątnych, które mają większe powierzchnie aktywne soczewek od teleobiektywów.

W drugim przypadku aparat mierzy kontrast wybranych fragmentów zdjęcia i gdy stanie się on maksymalny, uznaje, że obraz został wyostrzony. Pomiar kontrastowy musi wykorzystywać większy od pomiaru fazowego obszar zdjęcia, co powoduje, że aparat może być zaopatrzony w mniejszą liczbę punktów pomiaru ostrości. Ponadto system ten zawodzi przy fotografowaniu scen, które z natury mają mały kontrast.

Większość lustrzanek korzysta z pierwszego systemu, natomiast większość tańszych aparatów kompaktowych wykorzystuje system ustalania kontrastu. Wadą wszystkich systemów pasywnych jest brak możliwości użycia ich w trudnych warunkach oświetleniowych (nocą, o zmroku, w ciemnych pomieszczeniach). Wiele aparatów, aby obejść ten problem, jest zaopatrywana w specjalne źródło światła, które oświetla fotografowaną scenę – działa to jednak tylko przy stosunkowo bliskich kadrach. Lampa błyskowa nie może być skutecznie wykorzystywana w tym celu, gdyż błysk trwa za krótko, aby aparat mógł w tym czasie wybrać ostrość. Bardziej zaawansowane lampy błyskowe posiadają systemy światła ciągłego oświetlające fotografowane obiekty przed wykonaniem zdjęcia.

W lustrzankach mechanizm autofocusu może być zarówno umieszczony w korpusie samego aparatu, jak i zintegrowany z obiektywem. Pierwsze rozwiązanie daje mniej precyzyjne rezultaty, ale jest bardziej uniwersalne, gdyż daje większy wybór obiektywów, które można dokupić do aparatu. Często aparaty z wbudowanym mechanizmem autofocusu w korpus współpracują też bez przeszkód z obiektywami z własnym autofocusem. Posiadanie takiego "podwójnego mechanizmu" zwiększa jednak cenę zestawu i jego masę.

Tryby działania

Autofocus w większości aparatów można przełączać na różne tryby działania, z których najczęściej spotykane to:

• Tryb AF-C (AF-Continuous), czyli tryb ciągły lub selekcji ostrości w locie – działa w ten sposób, że autofocus próbuje ustawić ostrość na bieżąco, próbując nadążyć za wykonującym zdjęcie. Priorytet ma jednak wyzwolenie migawki. W momencie naciśnięcia spustu migawki do połowy, gdy fotograf zmieni kadr lub gdy w kadrze są ruchome obiekty, AF cały czas zmienia nastaw ostrości na podstawie odczytu z jednego lub wielu pól ostrości (zależnie od ustawień) aż do momentu zwolnienia migawki, a zatem zdjęcie jest wykonywane przy takiej ostrości, jaką aparat akurat ustawił w momencie pełnego naciśnięcia spustu migawki, niezależnie do tego, czy uznał ten nastaw za właściwy czy nie. Tryb ten warto włączyć, gdy zależy nam na uchwyceniu ściśle określonego momentu nawet kosztem jakości zdjęcia, a także przy wykonywaniu zdjęć seryjnych.

• Tryb AF-S (AF-Single), czyli tryb pojedynczy lub preselekcji ostrości - aparat w momencie naciśnięcia spustu migawki dobiera i blokuje ustawienia ostrości niezależnie od tego, co się się później będzie działo z aparatem. W przypadku, gdy mamy aparat z jednym lub trzema punktami ostrości, daje to możliwość np. skierowania najpierw obiektywu centralnie na interesujący nas obiekt, tak aby ostrość została ustawiona względem niego, następnie zablokowanie ostrości przez naciśnięcie spustu migawki do połowy, a następnie takie ustawienie kadru, aby obiekt, na który jest nastawiona ostrość znalazł się w jego rogu. Warto pamiętać, że w tym trybie aparat wykona zdjęcie dopiero wtedy, gdy ustawi ostrość. Jeśli AF natrafi na problem, np. z powodu trudnych warunków oświetleniowych, wyzwolenie migawki przed ustawieniem ostrości jest niemożliwe. W niektórych aparatach można ustawić w menu, aby aparat jednak wykonał zdjęcie, gdy po określonym czasie (np. 1 sekundzie) nie zdoła ustawić ostrości.

• Tryb nadążania za obiektem (AF-I, AF-F itp.) – działa w ten sposób, że aparat stara się zlokalizować obiekt, na którym nam zależy (zwykle przyjmując, że jest to najjaśniejszy i najbardziej kontrastowy fragment kadru) a następnie stara się stale utrzymywać ostrość na ten obiekt - zarówno przed wyzwoleniem migawki jak i w trakcie samego rejestrowania zdjęcia. W tym trybie aparat sam decyduje, który z punków ostrości użyć w danym momencie, dzięki czemu nawet jeśli obiekt "przemyka nam przez kadr" będzie przynajmniej teoretycznie cały czas rejestrowany ostro. Jest to przydatny tryb do zdjęć sportowych oraz wykonywania zdjęć ruchomy obiektów przy dłuższych czasach ekspozycji, zwłaszcza gdy trzymamy aparat w rękach i wodzimy nim za obiektem.

Liczba i wybór punktów autofocusu

Punkt autofocusu to miejsce w kadrze, które jest analizowane przez aparat przy automatycznym ustawianiu ostrości. Punktów tych może być od 1 do nawet 51. Większość aparatów kompaktowych ma od 1 do 7 punktów pomiarowych. Tańsze, amatorskie lustrzanki mają ich od 7 do 18, natomiast najdroższe, profesjonalne mają nawet do 51.

Punkty te różni producenci różnie umieszczają w kadrze. 3 punkty są zazwyczaj umieszczane w jednej linii, 5 w formie krzyża (jeden pośrodku i cztery dookoła), 9 w formie rombu z przekątnymi itd. W jednych aparatach punkty ostrości mogą być powiązane z punktami pomiaru światłomierza, a w innych są one do nich niezależne.

W aparatach z większą niż 1 liczbą punktów ostrości można zwykle ustawiać różne tryby ich pracy:

• Pojedynczy punkt – w tym trybie można wybrać jeden, konkretny punkt, względem którego będzie ustawiona ostrość. Razem z wyborem opcji pomiaru światła w jednym punkcie – zazwyczaj aparat mierzy światło w tym samym punkcie co ostrość. Tryb ten jest przydatny przy zdjęciach płaskich, pojedynczych obiektów i jest zazwyczaj włączany automatycznie w trybie makro. Przy jego pomocy można też np. wykonać zdjęcie kępy kwiatów na tle rozmytego nieba i umieścić tę kępę w dowolnym punkcie kadru.
• Szeroki obszar – w tym trybie aparat stara się tak dobrać nastaw autofocusu, aby w jak największej liczbie punktów obraz był ostry. W niektórych aparatach ten tryb ma swoje dodatkowe pododmiany, za pomocą których można ustalić wagę punktów centralnych względem punktów bardziej obwodowych. Tryb ten jest szczególnie przydatny przy zdjęciach pejzażowych i wykonywanych z dużą głębią ostrości.
• Wybór dynamiczny – stosowany w trybie nadążania za obiektem – polega na tym, że aparat ustawia ostrość na kolejne, wybrane automatycznie przez siebie pola ostrości w miarę tego jak "śledzony" obiekt przesuwa się przez kadr.

Aparaty z dużą liczbą punktów ostrości mają też wbudowane programy rozpoznające niektóre typowe sytuacje zdjęciowe – np. twarz człowieka i wówczas przy wyborze dynamicznym lub przy opcji "szerokiego obszaru" punktów ostrości analizowane są wszystkie punkty, które oprogramowanie uznaje za obejmujące zlokalizowany obiekt.

Sytuacje, w których autofocus się nie sprawdza

Autofocus nie sprawdza się generalnie w trzech sytuacjach:

• gdy warunki oświetleniowe są złe
• gdy fotografowany obiekt jest zbyt blisko obiektywu
• gdy w kadrze są obiekty, które bardzo silnie odbijają lub emitują światło, a my chcemy, aby ostro wyszedł obiekt ciemniejszy.

Jak już wcześniej była mowa, pasywny autofocus potrzebuje pewnej minimalnej jasności kadru, aby mógł zadziałać. Lampki oświetlające zainstalowane w aparatach przekształcają w pewnym sensie system pasywny w quasi-aktywny jednak tylko wtedy, gdy fotografowany obiekt jest stosunkowo blisko. Gdy często robimy zdjęcia we wnętrzu (np. w domu) – nawet gdy używamy lampy błyskowej, warto jest włączyć normalne oświetlenie. Światło z żyrandola wystarcza, aby autofocus zadziałał poprawnie. Innym rozwiązaniem jest noszenie z sobą silnej latarki punktowej, którą możemy oświetlić wybrany obiekt w momencie wykonywania zdjęcia.

Autofocus działa poprawnie od pewnej odległości i w przypadku stosowania obiektywów makro i szerokokątnych zakres jego pracy nie obejmuje najbliższych odległości, które obiektyw potrafi oddać ostro. W takich przypadkach autofocus staje się zupełnie bezużyteczny i ostrość trzeba ustawiać ręcznie.

Autofocus pracujący w trybie szerokiego wyboru pola ostrości i wyboru dynamicznego często uznaje, że najważniejszy jest obiekt, który najsilniej odbija lub emituje światło. Jeśli np. mamy w kadrze gładką taflę wody odbijającą słońce lub silny reflektor albo lampę uliczną – autofocus może wybrać ostrość na te obiekty, a nie np. na twarz fotografowanej osoby czy fotografowany budynek i w rezultacie to, co naprawdę ważne, wyjdzie na zdjęciu nieostre. Na tego rodzaju problemy jedynym wyjściem jest przejście na punktowy tryb pracy autofocusu, skierowanie obiektywu na wybrany obiekt, "złapanie ostrości" i ustawienie kadru tak, jak się pierwotnie planowało.

Na koniec wreszcie warto wspomnieć, że przy wykonywaniu zdjęć do zestawu panoram, a także do zdjęć HDR lepiej wyłączyć autofocus, gdyż może on zadziałać nieco inaczej przy każdym zdjęciu z zestawu i uniemożliwić późniejsze ich połączenie.