Jak działa autofokus aparatu? Najważniejsze co powinieneś wiedzieć w praktyce [poradnik]

Autofokus (AF) to po prostu układ automatycznego ustawiania ostrości. Mogłoby się wydawać, że automatyczne ustawienie ostrości to prosty, bo trwający ułamek sekundy, proces. Nic bardziej mylnego. Układ autofokusu to jedna z najlepszych rzeczy, w jaką zostały wyposażone współczesne aparaty.

Kiedyś tak łatwo nie było. Prócz ekspozycji, musieliśmy sami ustawić ostrość, kręcąc pierścieniem na obiektywie. Pomagały w tym matówki z klinem umieszczonym w centrum kadru. Obraz wyświetlany był po dwóch stronach klina i dopóki obydwie jego części nie zeszły się w jednym miejscu, dopóty obraz był nieostry.

Na szczęście analogowe czasy są za nami, a przy manualnym ostrzeniu częściej pomagają nam precyzyjne powiększenia cyfrowe lub peaking. Autofokus pozwala nam przede wszystkim na szybsze ostrzenie, śledzenie obiektów, a do tego jest nieporównywalnie wygodniejszy.

Systemy AF dzielimy przede wszystkim ze względu na metody, według których aparat decyduje o ostrości danego elementu w kadrze. Tu wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje - detekcję fazy i kontrastu, jak również hybrydowe rozwiązanie łączące te dwa systemy w jeden, bardziej precyzyjny.

Detekcja fazy używana jest przede wszystkim w lustrzankach, w których matryca jest zasłonięta w momencie kadrowania i odsłaniana jedynie na czas ekspozycji. Aparat ustawia ostrość czujnikami znajdującymi się poza główną matrycą aparatu, które znajdują się pod komorą lustra. Światło przechodzi przez dolną, półprzepuszalną część lustra głównego, następnie odbija się od lustra pomocniczego, skąd kierowane jest w dół, na czujniki AF. To oczywiście opis w sporym skrócie, bo cały schemat jest bardziej skomplikowany, ale do poznania zasady działania nie ma konieczności wgryzania się w najdrobniejsze szczegóły.

Detekcja fazy składa się z czujników CCD, które odczytują ostrość danego obiektu. Czujniki wykorzystują zjawisko paralaksy, wybierając dwa promienie światła i obliczając odległość między nimi. Jeśli promienie są zbyt daleko od siebie, ostrość ustawiona jest przed obiektem. Jeśli za blisko - za obiektem.

Co ważne - czujniki detekcji fazy dzielimy na czujniki liniowe (jednowymiarowe), krzyżowe i podwójnie krzyżowe. Czujniki liniowe reagują tylko na przesunięcie półobrazów (podobnie, jak w matówce z klinem) w poziomie lub pionie. Jeśli czujnikiem pionowym będziemy próbowali wyostrzyć latarnię, a poziomym - horyzont, może się okazać, że układ będzie błądził i nie ustawi ostrości. Po prostu linie przechodzące przez czujnik będą przecinać go równolegle, co spowoduje brak jego skuteczności.

Czujniki krzyżowe to połączone czujniki pionowe i poziome, które reagują na przecięcie ich zarówno w poziomie i pionie. Czujniki podwójnie krzyżowe reagują również na elementy przecinające te czujniki pod kątem 45 stopni.

Dodatkowo, niektóre aparaty wyposażone są w detekcję fazy umieszczoną bezpośrednio na matrycy. Wtedy system korzysta z par diod zielonych pikseli matrycy CMOS. Każda z nich ustawiona jest tak, żeby „spoglądać” w przeciwległym kierunku. Wtedy wyostrzony obraz schodzi się podobnie, jak na klinie, ustawiając ostrość. Zielonych pikseli jest więcej (na jeden czerwony i niebieski piksel przypadają dwa zielone), więc informacje z „obciętych” pikseli zielonych jest łatwiej interpolować.

Ten układ jest prostszy. Nie wymaga dodatkowych czujników, bo całość odbywa się na zasadzie mierzenia kontrastu w dowolnej części kadru. Nie mamy tu punktów jednowymiarowych czy krzyżowych.

Można przyjąć, że ustawienie ostrości na tej zasadzie odbywa się programowo, a nie sprzętowo. Aparat po prostu mierzy kontrast w wybranym przez użytkownika miejscu, a przesuwając soczewki obiektywu w przód i w tył, wybiera moment, w którym kontrast, w wybranym wycinku, jest najwyższy. Dobrze obrazuje to robienie zdjęć tablicy ISO 12233, która składa się z różnych kształtów i linii. Obraz nieostry jest najmniej kontrastowy - czarne linie zlewają się z białymi pustymi miejscami, przez co czarne linie tworzą jednolity, szary obraz, w momencie, gdy obraz jest nieostry. Wyostrzając go, linie stają się widoczne, a co za tym idzie - kontrast w danym punkcie jest największy w momencie, gdy obraz jest ostry.

Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Zarówno detekcja kontrastu, jak i detekcja fazy mają swoje plusy i minusy. Dużo również zależy od tego, jak dany producent poradził sobie z tym zagadnieniem. Detekcja kontrastu nie sprawdza się w lustrzankach, a korzystamy z niej podczas pracy w trybie Live View. Lustrzanki Nikona, które nie są wyposażone w detektory fazy na matrycy, radzą sobie naprawdę kiepsko z ustawianiem ostrości przy podglądzie na żywo, podczas gdy bezlusterkowce tego samego producenta mają bardzo szybki autofokus. Trzeba też zwrócić uwagę na fakt, że obiektywy do lustrzanek projektowane są przede wszystkim pod kątem pracy z detekcją fazy.

Aparaty Mikro Cztery Trzecie pracują jedynie w oparciu o detekcję kontrastu, a układy w tych aparatach należą obecnie do jednych z najszybszych na rynku. (Olympus OM-D E-M1 wyposażony jest w detekcję fazy, ale tylko do pracy ze starszymi obiektywami systemu Cztery Trzecie i przy autofokusie ciągłym). Nie można zatem jednoznacznie stwierdzić, że któryś z systemów jest lepszy lub gorszy, bo trzeba spojrzeć na konkretny model. W jednych aparatach autofokus rozwiązany jest lepiej, w innych gorzej.

Zjawisko back i front fokusu polega na ustawieniu ostrości za lub przed obiektem, na którym została potwierdzona ostrość. Z tym zjawiskiem spotykamy się tylko i wyłącznie przy użyciu detekcji fazy umieszczonej poza główną matrycą. W aparatach wykorzystujących detekcję kontrastu lub detekcję fazy na głównej matrycy, zjawisko w ogóle nie występuje. W tej sytuacji po prostu czujniki ostrości znajdują się w tym samym miejscu, co matryca światłoczuła. Fotografując np. portrety, może się okazać, że mimo potwierdzenia ostrości na oku, ostre jest ucho lub czubek nosa. Oczywiście po jednym nietrafionym zdjęciu nie ma o co się martwić, ale jeśli to nagminna sytuacja, koniecznie trzeba przeprowadzić serię dokładniejszych testów i dokonać odpowiednich korekt lub odesłać sprzęt do serwisu na kalibrację. Kiedyś problem był bardziej powszechny, dziś producenci radzą sobie lepiej. Takie błędy występują z powodu delikatnych przesunięć, kiedy matryca z czujnikami ostrości znajduje się w innej odległości od obiektywu, niż matryca światłoczuła. Takie niedopasowanie powoduje wyżej wspomniane przesunięcia, które skutkują nieostrymi zdjęciami.

Jeśli problem się powtarza, dobrze jest zrobić prosty test. Z Internetu można za darmo pobrać proste karty testowe, które należy wydrukować i zrobić serię zdjęć testowych. Ustawiając taką kartę pod kątem 45 stopni względem osi obiektywu, celujemy w środkowy punkt i robimy zdjęcie. W przypadku obiektywów ze zmienną ogniskową należy zrobić serię zdjęć na różnych ogniskowych. Następnie wystarczy zgrać zdjęcia na komputer i ocenić czy ostrość jest tam, gdzie rzeczywiście została potwierdzona, czy może została przesunięta w przód lub w tył. Podczas robienia zdjęć korzystamy z maksymalnie otwartej przysłony, żeby głębia ostrości była jak najmniejsza. Dzięki temu dokładniej ocenimy sytuację.

Niektóre bardziej zaawansowane aparaty mają możliwość mikrokorekty, w których z poziomu aparatu można skorygować daną wadę. Sigma nawet sprzedaje specjalne stacje dokujące dla swoich obiektywów, dzięki której po podłączeniu obiektywu, korekt dokonujemy z poziomu komputera. Według mnie jednak najlepszym pomysłem jest odesłanie obiektywu wraz z korpusem do serwisu, gdzie pracownicy zniwelują wady obiektywu do konkretnego korpusu.

Jeśli korzystamy z lustrzanki, koniecznie trzeba sprawdzić w specyfikacji, które punkty AF to punkty krzyżowe. W praktyce punkty jednowymiarowe działają znacznie gorzej, niż punkty krzyżowe. Problem pojawia się w momencie, gdy tylko środkowy punkt jest krzyżowy. Rzadko komponujemy zdjęcia tak, że główny motyw znajduje się idealnie w środku kadru. Wtedy pozostaje nam liczenie na to, że punkt jednowymiarowy da radę, lub pokusimy się o rekompozycję. Wtedy jednak istnieje duże ryzyko, że zmieniając kadr, po wyostrzeniu, główny motyw wyjdzie z płaszczyzny ostrości.

Korzystając z bezlusterkowców z detekcją kontrastu problem jest mniejszy, bo punkty ułożone są na całości kadru, a ich skuteczność jest taka sama niezależnie od tego czy pracują w centrum, czy na skraju (pomijając sytuacje, w których obiektyw jest wybitnie nieostry na brzegach). Nie występuje też problem back i front fokusu.

Ja, w większości sytuacji, korzystam z wyboru jednego punktu ostrości, który wybieram w zależności od tego, jak wygląda dany kadr. Rzadko kiedy zdaję się na pełną automatykę, kiedy to aparat sam decyduje, który element kadru ma wyostrzyć. Zdecydowanie bardziej wolę sam decydować o tym, co ma być ostre, a co nie.

Dodatkowo, jeśli w danym aparacie jest taka opcja, korzystam z funkcji wykrywania twarzy i oka. To bardzo wygodne, ponieważ w tej sytuacji aparat ignoruje wcześniej wybrany punkt AF i ustawia ostrość na twarzy, a nawet na wybranym oku. W większości sytuacji zapewnia to 100% idealnie trafionych zdjęć, a zmiana kadru nie wymusza na nas żmudnego przeskakiwania pomiędzy kolejnymi punktami AF.

Aparaty dodatkowo umożliwiają wybór trybu pracy autofokusu - pojedynczy, ciągły i śledzący. Pojedynczy sprawdza się w znakomitej większości sytuacji, kiedy fotografowanie nie jest bardzo dynamiczne. W tym trybie wykonuję około 95% moich zdjęć. Fotografując sport czy inne dynamiczne sytuacje, warto skorzystać z autofokusu ciągłego. W tej sytuacji układ cały czas szuka ostrości we wcześniej wybranym punkcie. Przydaje się to np. przy panoramowaniu samochodów czy zbliżających się do nas obiektów. Autofokus śledzący to najbardziej zaawansowany tryb, w którym blokujemy ostrość na danym obiekcie. Jeśli wspomniany obiekt zmieni położenie, układ będzie za nim podążał, ustawiając na nim ostrość. Ta funkcja przydaje się w momencie, gdy fotografujemy dynamiczne sytuacje, ale obiekt nie znajduje się cały czas w tym samym miejscu, w kadrze, np. podczas meczów piłki nożnej.

Przede wszystkim trzeba poznać swój sprzęt, jego możliwości i ograniczenia. Pisze do mnie wiele osób, które narzekają na rozmyte zdjęcia zrobione obiektywem za 400 zł, przy maksymalnie otwartej przysłonie. Nie ma siły - nowy obiektyw za 400 zł nie będzie tak samo dobry, jak ten za 4000 zł. Decydując się na dany model, trzeba sprawdzić, przy jakich przysłonach daje zadowalający obrazek. Mało tego, warto jest wybrać dobry egzemplarz. Mimo że produkcja obiektywów jest mocno zrobotyzowana, to trafiają się lepsze i gorsze sztuki. Wydając niemałe pieniądze, warto obiektyw kupować osobiście, przyjść ze swoim laptopem, zrobić zdjęcia testowe i ocenić je na miejscu. Jeśli sprzedawca kręci nosem, trzeba po prostu wybrać inny sklep. Konkurencji na rynku nie brakuje.

Mając już naszą najlepszą sztukę, koniecznie trzeba przeprowadzić testy, żeby zobaczyć, jak szkło współgra z naszym korpusem i przy jakich przysłonach sprawdza się najlepiej. Nie wyobrażam sobie pracy komercyjnej niesprawdzonym wcześniej sprzętem. Piszę to jednak, bo nieraz odpisywałem na maile, że obiektyw ma ewidentny back fokus na przykładzie zdjęć ślubnych, które przysyłał załamany fotograf. Testy na sucho, nawet na pluszowym misiu, będą zdecydowanie lepszym pomysłem.

Jeśli chodzi o wybór trybu autofokusu, to wiele zależy od aparatu. Aparaty typowo reporterskie potrafią wykonać serię zdjęć, z których każde będzie idealnie ostre, natomiast tanie konstrukcje przy autofokusie ciągłym mogą zgubić ostrość już na pierwszym zdjęciu i może się okazać, że wszystkie zdjęcia pójdą do kosza. Tu również zachęcam do własnych testów i poznawania własnego sprzętu.

Dobrze dobrany, a następnie dogłębnie poznany sprzęt, to podstawa sukcesu. Jeśli sprawdzimy, przy jakich przysłonach nasz obiektyw jest ostry jak brzytwa, wyeliminujemy problemy z back i front fokusem, a także opanujemy punkty i tryby AF w naszym aparacie. Zagwarantujemy tym sobie niemały sukces!