Puntos de enfoque automático en cámaras sin espejo

Como ocurre con muchas cosas, los especialistas en marketing han tratado de convencernos de que más grande, más o un precio más alto siempre es "mejor". La mayoría de las veces en fotografía, la calidad triunfa sobre la cantidad.

Independientemente de cuántos puntos de enfoque tenga una cámara, el sistema de la cámara utiliza principalmente uno en un momento determinado para enfocar realmente la lente. Puede ser un solo punto seleccionado manualmente por usted o puede ser uno de una gran cantidad de puntos AF que están activos según la configuración seleccionada. Si tiene varios puntos de enfoque seleccionados y más de uno se enciende en el visor, solo significa que la cámara le está diciendo que los sujetos detrás de todos esos puntos de enfoque están aproximadamente a la misma distancia.

Lo que es más importante que cuántos puntos de enfoque tiene la cámara es qué tan sensibles son los puntos de enfoque y con qué precisión la cámara/lente puede mover los elementos en la lente para que coincidan con las instrucciones de la cámara, y qué tan consistentemente puede hacerlo. esto de plano a plano. En algunos casos, la rapidez con la que el sistema puede hacer esto también es vital.

(Lo que sigue es una descripción técnica bastante extensa de las diferencias entre los sistemas AF basados ​​en sensores PDAF dedicados que se encuentran en las DSLR y los sistemas AF híbridos o basados ​​en CDAF basados ​​en sensores de imagen que se encuentran en las cámaras sin espejo. Si no desea leerlo todo, salte al siguiente divisor justo antes del final de la respuesta)

La forma en que las DSLR enfocan usando una matriz dedicada de enfoque automático de detección de fase (PDAF) y la forma en que las cámaras sin espejo enfocan usando el sensor de imagen real son fundamentalmente diferentes.

Los sistemas PDAF miden la diferencia de luz desde un punto específico que pasa por los bordes izquierdo y derecho de la lente de la cámara. Compara la diferencia, calcula la cantidad y la dirección en que la lente está desenfocada y envía instrucciones a la lente para mover la cantidad adecuada. Entonces la cámara toma la foto.

Las cámaras sin espejo no usan un sensor PDAF dedicado. En su lugar, utilizan el propio sensor de imágenes. Esto tiene ventajas y desventajas sobre los sistemas PDAF utilizados en las DSLR.

• Los sistemas tradicionales de detección de contraste AF (CDAF) son tan precisos como es teóricamente posible cuando se ejecutan correctamente. Esto se debe a que la distancia al sensor de imagen usado para calcular el AF es la misma que la distancia al sensor de imagen usado para tomar la foto; después de todo, ¡es el mismo sensor! Los sistemas PDAF, por otro lado, deben calibrarse para que la distancia desde la lente hasta el sensor PDAF sea la misma que la distancia hasta el sensor de imágenes una vez que el espejo se aparta y se abre el obturador del plano focal.
• El sistema CDAF tradicional no usa la detección de fase para medir el grado de enfoque que hacen los sistemas PDAF. En su lugar, miden el contraste de un punto seleccionado en el sensor de imágenes y mueven los elementos de enfoque de la lente hasta que se maximiza el contraste. Esto tiende a ser mucho más lento que los sistemas PDAF.
• Debido a que el sistema CDAF usa el sensor de imagen principal, esto requiere que el sensor esté energizado durante todo el proceso de composición y enfoque. La activación de un sensor produce calor. Cuanto más tiempo esté energizado, más cálido puede llegar a ser. Desafortunadamente, el calor también aumenta el ruido visible que se crea cuando se captura una imagen. Las cámaras sin espejo más recientes controlan mucho mejor el calor y el ruido resultante que en el pasado, pero sigue siendo una consideración cuando se dispara en entornos de alta temperatura durante largos períodos de tiempo.

Entonces, los sistemas PDAF tradicionales son más rápidos y los sistemas CDAF tradicionales son más precisos. Pero algunas cámaras sin espejo modernas han agregado un giro. Algunas DSLR también hacen lo mismo cuando se enfocan en Live View, lo que convierte efectivamente una DSLR en una cámara sin espejo. (En Live View, una DSLR puede tener, y a menudo tiene, tantos puntos de enfoque como una cámara sin espejo).

Pero los fabricantes de cámaras han mejorado el sistema CDAF tradicional con lo que se conoce como un sistema de enfoque híbrido: las microlentes sobre ciertos pozos de píxeles en el sensor apuntan en un ligero ángulo hacia un lado o hacia el otro, en lugar de hacia adelante como normalmente sería el caso. Esto reduce su eficiencia global con respecto a la luz que les incide directamente. Pero cuando se combina con otro píxel adyacente bien apuntado al otro lado de la cámara, les permite funcionar como parte de una matriz AF de detección de fase. Se necesitan algunas docenas de píxeles por punto AF para crear esta matriz.

Incluso con 425 puntos de enfoque (suponiendo que todos sean puntos híbridos de tipo PDAF), solo se necesitan unos 20 000 píxeles distribuidos por todo el sensor para crear una matriz. Eso puede parecer mucho, pero cuando se coloca en el contexto de los 20 000 000 píxeles de una cámara de 20 MP, es solo uno en 1000 o 0,1 %. La pérdida en la eficiencia de captura de luz no se nota en absoluto a nuestros ojos.

Los sistemas AF híbridos generalmente usan la matriz PD para acercar mucho la lente para enfocar muy rápidamente, luego usan la detección de contraste para poner a cero y ajustar el enfoque. Como resultado, la velocidad de los sistemas AF basados ​​en sensores de imágenes se ha puesto al nivel de los sistemas basados ​​en PDAF en las DSLR cuando se enfoca una sola vez en un sujeto estático. Esto significa que la velocidad AF de la lente se ha convertido en el factor limitante. Con lentes comparables, las cámaras sin espejo pueden enfocar tan rápido como las DSLR.

Donde los sistemas PDAF en las DSLR aún sobresalen es en el seguimiento de sujetos en movimiento utilizando lentes grandes de distancia focal larga. Estos tipos de lentes no están disponibles en la montura correcta para la mayoría de las cámaras sin espejo. El uso de un adaptador para usar tales lentes en cámaras sin espejo tiende a ralentizar significativamente el AF (si es que funciona), ya que el adaptador debe "traducir" las señales de la cámara al "idioma" utilizado por la lente. Estos lentes grandes y de larga distancia focal también tienden a tener elementos de enfoque más grandes y pesados ​​que requieren mucha más energía para moverse que los lentes típicamente más pequeños y de distancia focal más corta fabricados en monturas sin espejo. La demanda de energía adicional de tales lentes es significativa cuando se adaptan a cámaras sin espejo que tienden a ser más pequeñas y livianas, incluidas sus baterías, que tienden a tener capacidades más bajas.

Al realizar un seguimiento continuo de objetos en movimiento, las mejores DSLR, como la Canon 1D X (que tiene un sensor de medición RGB+IR de 360 000 píxeles con 216 zonas de medición conectadas al sistema EOS Intelligent Subject Analysis) no solo usan los puntos de enfoque de la matriz de sensores PDAF pero también incorporan la información de sus sensores de medición multicromáticos para diferenciar los colores a medida que se mueven por la escena.

Así es como funcionan los sistemas PDAF con respecto a la sensibilidad y precisión/consistencia:

• Sensibilidad: una de las formas de hacer que los elementos AF sean más sensibles es hacerlos más grandes. Cuanto mayor sea la distancia entre las dos microlentes que dividen la luz que entra en la matriz de enfoque, más sensible puede ser el sistema AF. Cuanto más larga sea cada línea en la matriz de enfoque, más precisa puede ser. Aunque hay bastante superposición y, en algunos casos, líneas compartidas, en la matriz de enfoque de las cámaras con hasta 61 puntos de enfoque como la Canon EOS 1D X, todas esas líneas comienzan a amontonarse un poco en el sensor de la matriz de enfoque. La sensibilidad también se basa en la apertura máxima de la lente que se utiliza. Estas cámaras podrán enfocar mejor en condiciones de poca luz con una lente f/2.8 o más ancha montada que con una lente f/4 o f/5.6.

• Precisión/consistencia: los primeros sistemas de enfoque automático (AF) eran sistemas de "bucle abierto". La cámara midió en qué dirección y cuánto estaba desenfocada la lente, envió una instrucción para mover la lente una cantidad específica, y eso fue todo. El énfasis estaba en la velocidad más que en la precisión extrema. Los lentes más recientes tienen sensores que informan a las cámaras más recientes exactamente cuando el lente ha alcanzado el punto de enfoque deseado. Roger Cicala, el CEO de LensRentals.com y gurú técnico, explica cómo descubrió esto en una entrada de blog. Para que este sistema de "bucle cerrado" esté activo, tanto la cámara como la lente deben ser uno de los modelos más nuevos que admitan esto. Si alguno no lo hace, entonces el rendimiento del enfoque se basará en las limitaciones de diseño del equipo más antiguo. Como dice el viejo refrán, una cadena es tan fuerte como el eslabón más débil.

La cantidad de puntos de enfoque que citó en su pregunta se refiere a los puntos de enfoque de tipo PDAF en las matrices de enfoque dedicadas de las DSLR. La cantidad de puntos de enfoque indicados para una cámara como la Sony A6300 es la cantidad de puntos de enfoque híbridos en el sensor de imágenes. Las DSLR pueden tener y tienen la misma cantidad de puntos AF híbridos en el sensor de imágenes. Canon llama a su sistema sistema de enfoque automático integrado con sensor de imagen Hybrid CMOS AF III.