Почему беззеркальные камеры имеют более быструю автофокусировку, чем зеркальные фотокамеры, использующие живое изображение?

В камерах начала 2013 года общепринято, что использование автофокуса с обнаружением контраста на зеркальных фотокамерах (то есть на большинстве зеркальных фотоаппаратов в режиме реального времени ) действительно подходит только для статических или близких к статическим объектов из-за низкой скорости фокусировки. С другой стороны, в настоящее время лучшие в своем классе беззеркальные камеры (Olympus OM-D E-M5 часто упоминается здесь) имеют системы автофокусировки, которые значительно быстрее достигают фиксации фокусировки, если не совсем соответствуют характеристикам обнаружения фазы системы автофокуса.

Насколько я понимаю, обе системы используют одну и ту же технологию, так почему же беззеркальные камеры имеют гораздо более быстрые системы автофокусировки, чем зеркальные фотокамеры в режиме Live View? Действительно ли объективы для беззеркальных систем оптимизированы для быстрой работы CDAF, и если да, то что это за оптимизации?

Изменить: в ответ на один из ответов, я не думаю о том, как камеры, такие как серия Nikon 1 или Canon EOS M, имеют более быструю автофокусировку благодаря использованию элементов обнаружения фазы в датчике; Я понимаю, как использование совершенно другой технологии улучшит ситуацию - меня интересует то, как некоторые производители сделали автофокусировку с обнаружением контраста намного быстрее, чем это возможно в зеркалках. Аналогичные рассуждения применимы к серии Sony SLT, поскольку они снова используют PDAF, а не CDAF.

Основная причина в том, что линзы DSLR оптимизированы для определения фазы . Каждый компонент линзы настроен на быстрое движение и остановку стекла в точно выбранный момент. С другой стороны, обнаружение контрастности лучше всего работает с шаговыми двигателями, способными быстро переключать направления, так что вы можете перемещать линзы внутрь и назад в поисках максимальной контрастности изображения.

Обнаружение фазы сразу же определяет, где находится фокус и насколько должны двигаться линзы для достижения идеальной фокусировки. Обнаружение контраста нужно «найти». Это заставляет разные инженерные решения в производстве линз.

Также зеркалки обычно делаются с живым обзором в качестве запоздалой мысли . Большинство производителей считают это вспомогательным средством ручной фокусировки. Они не пытаются создать быструю автофокусировку для видео, поскольку они знают, что профессиональные видеофотографы обычно используют ручную фокусировку (не то, чтобы у них был какой-либо выбор при такой производительности ...), в то время как фотографы обычно все равно используют видоискатели. Следовательно, они редко имеют выделенные процессоры для обнаружения контрастности, и если основной процессор занят фокусировкой - он не работает так же хорошо, как выделенный блок.

Также утверждение в вашем вопросе не совсем верно . SLT DSLR от Sony имеют функцию автофокусировки, которая намного быстрее при просмотре в реальном времени, чем беззеркальная, поскольку конструкция SLT в основном позволяет камере полностью использовать датчики PDAF (автофокусировка с определением фазы) во время просмотра в реальном времени. Таким образом, вы получаете автофокусировку с качеством DSLR и режим Live view одновременно. Кроме того, старшие поколения зеркальных фотокамер Sony предлагали Quick AF Live View - который никогда не переворачивал главное зеркало для Live View - вместо этого он использовал дополнительный датчик в видоискателе, позволяющий автофокусировке с качеством DSLR за дополнительную задержку перед съемкой фотографии (зеркало пришлось перевернуть чтобы захватить фотографию).

Обновить

С тех пор как этот вопрос и ответ были изначально написаны, многое изменилось в том, как различные типы камер реализуют AF, и в уровнях, на которых эти реализации работают.

Многие современные зеркальные фотокамеры теперь имеют гибридную АФ с обнаружением фазы / контрастом в режиме Live View, которая конкурирует или даже превосходит производительность АФ на основе датчика изображения во многих современных беззеркальных камерах. В частности, двухпиксельная КМОП-автофокусировка Canon обладает такими же быстродействием и точностью, что и многие современные беззеркальные камеры.

Сегодняшняя большая разница (сентябрь 2017 года) состоит в том, что цифровые зеркальные камеры могут предложить лучшее из обеих систем - выделенный AF-датчик на основе AF-датчика или гибридный PD / CDAF на основе основного датчика изображения, сравнимый с чем-либо в беззеркальной камере, тогда как беззеркальные камеры Предлагаю только второй вариант.

Системы обнаружения фаз на ранних этапах были спроектированы, чтобы быть быстрыми, даже если это означало жертвовать небольшой точностью. В ранних системах камера делала один взгляд, решала, насколько далеко нужно сместить фокус, и отправляла сообщение на объектив. Линза сдвинулась на эту величину и остановилась там. Если вы хотите точно настроить автофокусировку, вы можете сделать половину нажатия, чтобы закрыть объектив, поднять кнопку спуска затвора и затем сделать еще одно нажатие. Поскольку объектив должен меньше путешествовать, это должно привести к более точной фокусировке. Более поздние конструкции объективов позволили объективу сообщать точную позицию механизма фокусировки камере. Это привело к более точной фокусировке с минимальным штрафом за скорость.

Скорость фокусировки при обнаружении контраста постоянно улучшается по мере увеличения вычислительной мощности камер. Поскольку контрастная фокусировка требует нескольких циклов измерения и перемещения, чем больше шагов в секунду может обработать ваша камера, тем быстрее она выполнит эти многочисленные вычисления. Новые объективы, разработанные специально для беззеркальных камер, оптимизированы для фокусировки с использованием обнаружения контрастности или гибридного, который комбинирует фокусировку с контрастом и обнаружением фазы с использованием датчика изображения. И хотя производители DSLR в основном сконцентрировались на создании улучшенных массивов фокусировки для фокусировки с определением фазы, беззеркальные производители прилагают гораздо больше усилий для улучшения фокусировки с обнаружением контраста.

Роджер Цикала (Roger Cicala) на lensrentals.com недавно написал серию о производительности фокусировки, которая довольно детальна и затрагивает некоторые из этих вопросов. Это много материала, чтобы пройти, но я нашел это интересным чтением.

http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-1-center-point-single-shot-accuracy http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus -reality-part-ii-1-vs-2-and-old-vs-new http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-3a-canon-lenses http: / /www.lensrentals.com/blog/2012/08/autofocus-reality-part-3b-canon-cameras http://www.lensrentals.com/blog/2012/09/autofocus-reality-part-4-nikon- полный кадр

Это просто случай оптимизации. Датчики, используемые на этих камерах, были оптимизированы для эффективной автофокусировки. Некоторые используют обнаружение контраста, в то время как другие даже имеют датчики определения фазы.

В случае OM-D E-M5 используется Contrast-Detect, который представляет собой петлю, которая измеряет локальный контраст, перемещает объектив и повторяет его, пока не будет найден максимальный контраст. Датчики последнего поколения выполняют эту итерацию на частоте 240 Гц с обработкой для соответствующего быстрого анализа данных. Olympus настолько уверен в своей способности сделать это быстрее, чем DSLR, что они не рассматривают возможность обнаружения фазы на кристалле.

Nikon, с другой стороны, решил использовать функцию определения фазы, поэтому они могут фокусироваться так быстро. Эта система требует гораздо меньшего количества итераций - как на DSLR с использованием OVF - потому что собранные данные информируют камеру о направлении и количестве неправильной фокусировки. Это не достаточно точно, чтобы сделать это в одной строке, но довольно быстро. Стоит отметить, что сплиттеры для внутрифазного обнаружения фазы крошечные, поэтому эти системы работают не так быстро, как те, которые используются зеркальными фотокамерами при слабом освещении. Камеры Nikon 1 переключаются на АФ ​​с обнаружением контраста при слабом освещении.

Как вы упоминаете, объективы влияют на скорость автофокуса. Ключ находится в цикле, описанном выше. С обнаружением контраста, камера непрерывно перемещает объектив крошечными шагами. В отличие от этого (без каламбура), обнаружение фазы делает большую часть фокусировки с большим движением. Двигатели, органы управления и обратная связь от объектива должны быть настроены для каждого конкретного случая. В случае современных объективов DSLR ультразвуковой мотор, используемый во многих объективах, работает против них.

Например, Canon представила объективы с линейными двигателями (STM) вместе с EOS M, в то время как их высококачественные объективы оснащены ультразвуковыми объективами (USM). Наряду с выпуском прямо заявлено, что новые двигатели предназначены для лучшей работы с автофокусом EOS M, который использует обнаружение контраста для точной настройки автофокуса после того, как обнаружение фазы помещает фокус в область приблизительных значений.