تعلموا كيف يعمل التركيز التلقائي لاكتشاف الطور .. – How Phase Detection Autofocus Works – إعداد: غدير معروف

نظرًا لأن نظام اكتشاف الطور يعرف ما إذا كان الجسم يتم التركيز عليه من الأمام أو من الخلف، فيمكنه إرسال تعليمات دقيقة إلى عدسة الكاميرا حول الطريقة التي سيتم بها تحويل التركيز وبأي مقدار. إليك ما يحدث عندما تكتسب الكاميرا التركيز البؤري على موضوع ما (عملية التركيز البؤري التلقائي في حلقة مغلقة):

يتم تقييم الضوء الذي يمر عبر الجوانب القصوى للعدسة بواسطة مستشعرين للصور. واستنادًا إلى كيفية وصول الضوء إلى مستشعرات الصورة، يمكن لنظام التركيز البؤري التلقائي تحديد ما إذا كان الجسم يتم التركيز عليه من الأمام أو الخلف ومدى تركيزه، ثم يقوم نظام التركيز البؤري التلقائي بإرشاد العدسة لضبط تركيزها يتم تكرار ما ورد أعلاه عدة مرات حسب الحاجة حتى يتم تحقيق التركيز المثالي. إذا لم يكن من الممكن تحقيق التركيز البؤري، فستتم إعادة ضبط العدسة وتبدأ في استعادة التركيز البؤري، مما يؤدي إلى “صيد” التركيز البؤري. وبمجرد تحقيق التركيز البؤري المثالي، يرسل نظام التركيز البؤري التلقائي تأكيدًا بأن الهدف موجود في التركيز البؤري (نقطة خضراء داخل عدسة الكاميرا، إشارة صوتية، وما إلى ذلك). )

Figure 1 to 4 represent conditions where the lens is focused (1) too near, (2) correctly, (3) too far and (4) way too far. It can be seen from the graphs that the phase difference between the two profiles can be used to determine not just in which direction, but how much to change the focus to achieve optimal focus. Note that in reality, the lens moves instead of the sensor.

Since the phase-detect system knows if an object is front focused or back focused, it can send exact instructions to the camera lens on which way to turn its focus and by how much. Here is what happens when a camera acquires focus on a subject (closed-loop AF operation):

1. The light that passes through the extreme sides of the lens is evaluated by two image sensors
2. Based on how the light reaches the image sensors, the AF system can determine if an object is front or back focused and by how much
3. The AF system then instructs the lens to adjust its focus
4. The above is repeated as many times as needed until perfect focus is achieved. If focus cannot be achieved, the lens resets and starts reacquiring focus, resulting in focus “hunting”
5. Once perfect focus is achieved, the AF system sends a confirmation that the object is in focus (a green dot inside the viewfinder, a beep, etc)
   كل هذا يحدث في جزء صغير من الوقت، ولهذا السبب يكون نظام اكتشاف الطور أسرع بكثير من نظام اكتشاف التباين (الذي يعتمد على تغيير التركيز ذهابًا وإيابًا حتى يتم التركيز، مع إجراء الكثير من تحليل بيانات الصورة على الصورة) مستوى الاستشعار).

   يعد نظام اكتشاف الطور / التركيز البؤري التلقائي نظامًا معقدًا للغاية ويشهد تحسينات إلى حد كبير في كل مرة يتم فيها تحديث خط الكاميرا المتطور. على مر السنين، زاد عدد نقاط التركيز البؤري التلقائي، بالإضافة إلى عدد نقاط التركيز البؤري التلقائي من النوع المتقاطع الأكثر موثوقية. على سبيل المثال، تحتوي كاميرا Canon 1D X وCanon 5D Mark III على 61 نقطة تركيز، 41 منها من النوع المتقاطع. ألقِ نظرة على هذه المصفوفة المعقدة من مستشعرات التركيز البؤري التلقائي الموجودة في الكاميرا:

   All this happens in a fraction of time, which is why the phase-detection system is much faster than the contrast-detection system (which relies on changing focus back and forth until focus is achieved, with lots of image data analysis happening on the image sensor level).

   The phase-detection/AF system is a very complex system that sees improvements pretty much every time when a higher-end camera line is refreshed. Over the years, the number of autofocus points have been increasing, as well as the number of more reliable cross-type autofocus points. For example, the Canon 1D X and the Canon 5D Mark III have a whopping 61 focus points, 41 of which are cross-type. Take a look at this complex matrix of autofocus sensors on the camera:

   

   لم يقتصر الأمر على زيادة عدد نقاط التركيز البؤري التلقائي فحسب، بل زاد أيضًا موثوقيتها. تأتي معظم الكاميرات الاحترافية الحديثة اليوم مزودة بأنظمة ضبط تلقائي للصورة سريعة للغاية وقابلة للتكوين بدرجة كبيرة والتي يمكنها تتبع الأهداف بشكل مستمر والحصول على التركيز.

   Not only have the number of AF points increased, but also their reliability. Most modern professional cameras today come with extremely fast and highly configurable autofocus systems that can continuously track subjects and acquire focus.

   مشاكل التركيز التلقائي لكاميرات DSLR

   كما ترون أعلاه، فإن نظام التركيز التلقائي لاكتشاف الطور معقد للغاية ويتطلب دقة عالية للحصول على نتائج دقيقة. والأهم من ذلك، يجب تثبيت نظام اكتشاف الطور/التركيز البؤري التلقائي ومحاذاته بشكل صحيح أثناء عملية التصنيع. إذا كان هناك انحراف طفيف، وهو ما يحدث كثيرًا في التصنيع، فسيتم إيقاف التركيز التلقائي. هذا هو السبب الرئيسي وراء كون اكتشاف الطور هو مصدر المشكلات إلى حد كبير منذ ظهور أول كاميرا DSLR مزودة بمستشعر اكتشاف الطور. ومن خلال فهم هذه الانحرافات المحتملة، طورت جميع الشركات المصنعة لكاميرات DSLR نظام معايرة عالي الدقة يأخذ ذلك في الاعتبار ويسمح بمعايرة الكاميرا الفردية أثناء عملية الفحص وضمان الجودة (QA).

   في حالة اكتشاف مشكلة في محاذاة مستشعر اكتشاف الطور، يقوم النظام بإجراء اختبار محوسب تلقائي يمر عبر كل نقطة تركيز ويقوم بضبطها يدويًا في الكاميرا. تتم إعادة معايرة النقاط المتوقفة وإعادة ضبطها، ثم تتم كتابة قيم التعويض في البرنامج الثابت للكاميرا. فكر في هذا كعملية مشابهة لعملية AF Fine Tune / AF Micro Adjust التي تحدث على مستوى اكتشاف الطور، باستثناء أنها تتم لكل نقطة تركيز بؤري تلقائي بشكل منفصل.

   DSLR Autofocus Problems

   As you can see above, the phase detection autofocus system is very complex and requires high precision to get accurate results. Most importantly, the phase-detect/AF system must be properly installed and aligned during the manufacturing process. If there is even a slight deviation, which does happen quite a bit in manufacturing, autofocus would be off. This is the main reason why phase-detect has been the source of problems pretty much since the first DSLR with a phase-detect sensor came out. Understanding these possible deviations, all DSLR manufacturers developed a high precision calibration system that takes this into account and allows for individual camera calibration during the inspection and quality assurance (QA) process.

   If a phase-detect sensor alignment problem is detected, the system performs automatic computerized testing that goes through each and every focus point and manually adjusts it in the camera. The points that are off are re-calibrated and re-adjusted, then the compensation values are written into the camera firmware. Think of this as a similar process to AF Fine Tune / AF Micro Adjust that happens on the phase detection level, except it is done for each AF focus point separately.