¿Qué afecta más la velocidad de enfoque, la lente o el cuerpo de la cámara?

Sistemas de enfoque automático

El enfoque automático es un sistema. No hay una sola pieza que sea particularmente responsable de hacer que un sistema AF funcione bien o logre una alta precisión. En las cámaras modernas, los componentes y el software compatibles con AF se encuentran tanto en el objetivo como en el cuerpo de la cámara. En algunas cámaras que todavía se basan en sistemas AF heredados, estos componentes pueden ser inferiores, incluso significativamente inferiores, a los modernos sistemas AF totalmente electrónicos.

Desde un punto de vista general, los sistemas de autoenfoque electrónico donde el motor está alojado en la lente brindan el mayor rendimiento y la mayor precisión. Sin embargo, una lente AF con un motor de enfoque es solo una parte de la imagen... aún necesita algo para impulsar ese motor y hacer que funcione. También existen diferentes tipos de motores, algunos son más baratos y menos efectivos, mientras que otros son más caros y más efectivos. Además de los componentes mecánicos y eléctricos, también necesita el software... firmware adecuado para operar un sistema AF. En un sistema AF electrónico moderno, el firmware suele existir tanto en el objetivo como en el cuerpo de la cámara. En los sistemas más antiguos, es probable que el firmware solo exista en el cuerpo de la cámara (posiblemente junto con el motor de accionamiento AF, ya que algunos diseños más antiguos incluían el motor en el cuerpo de la cámara en lugar de en la lente).

Operación de enfoque automático

En el pasado, el enfoque automático solía lograrse con sistemas de retroalimentación de bucle abierto parcial, en los que la cámara iniciaba un movimiento de control de AF, la lente se ajustaba y el sistema se detenía hasta que le indicabas que realizara otro ajuste de AF. Dependiendo de las implementaciones exactas, es posible que se haya producido más de un movimiento de la lente en respuesta a un único comando de AF. Esto puede deberse a un firmware limitado o inexistente en la lente, lo que impide un circuito de retroalimentación adecuado.

En los sistemas AF modernos, el impulso AF se logra con sistemas de retroalimentación de circuito cerrado. Con un circuito cerrado, los ajustes de AF se realizan continuamente hasta que se logra el enfoque... al menos dentro de ciertas tolerancias. Esto es posible gracias a un firmware mucho más rico alojado en lentes de enfoque automático, lo que permite una comunicación bidireccional más completa entre la lente y la cámara. La cámara le indica a la lente que realice un movimiento determinado, y la lente puede proporcionar información sobre si realizó el movimiento solicitado y si el movimiento fue en la cantidad solicitada o no. La cámara y la lente pueden hacer ajustes continuamente en respuesta a un solo comando AF del usuario para lograr un enfoque más preciso.

Esta retroalimentación de bucle cerrado es un advenimiento más reciente en los sistemas AF, respaldada por una tecnología de lentes más nueva, un software de control AF más avanzado en los cuerpos de las cámaras y sensores de detección de cambio de fase más precisos. La velocidad y la precisión del AF dependen cada vez más de las capacidades del sensor AF, la cantidad de puntos del sensor AF, las capacidades del software de la unidad AF y la velocidad de los procesadores en la cámara.

Precisión de enfoque automático

Cuando se trata de precisión, hay varios factores específicos que juegan un papel. El sensor AF es probablemente el factor más importante, sin embargo, el firmware de la lente y la calidad óptica de la lente también cuentan. Los sistemas de medición, en particular los sistemas de medición de color, también se están vinculando al sistema AF de las cámaras modernas, ofreciendo mayores capacidades que antes no eran posibles, o que solo eran posibles en cámaras de gama muy alta. Hay una amplia variedad de sensores AF en el mercado en las cámaras DSLR actuales, desde sensores básicos de 9 puntos con un solo punto de alta precisión hasta sensores de 61 puntos con 41 puntos de alta precisión, y una variedad de opciones intermedias. El tamaño de cada punto AF, su densidad, la orientación de las líneas del sensor de detección de fase e incluso cómo convergen las líneas del sensor afectan la precisión y exactitud de un sistema AF.

Naturalmente, cuanto más complejo es el sensor AF y mayor el número de puntos AF, más complejo debe ser el software que lo controla. En los modernos sistemas AF "reticulares" (tipo red), donde hay una gran cantidad de puntos, así como una gran cantidad de puntos de alta precisión, el software de la unidad AF es generalmente bastante avanzado. Un sensor de medición de color, ya sea oliva/verde azulado (rojo-verde y azul-verde) o RGB completo, puede estar involucrado en las decisiones del sistema AF, lo que permite que el color, la forma e incluso la identificación del sujeto se basen en bibliotecas de sujetos conocidos para ayudar. en la selección de qué puntos AF utilizar para determinar el enfoque.

La precisión de un punto AF depende de su estructura. Hay puntos de una sola línea , sensores tanto horizontales como verticales, puntos de tipo cruzado , que involucran sensores de línea horizontal y vertical en un solo punto AF, y puntos de tipo cruzado diagonal que involucran dos sensores de línea de 45 grados opuestos entre sí para un solo punto. Punto AF y puntos de tipo cruz doble que utilizan un conjunto de sensores de tipo cruz estándar y diagonal en un solo punto AF. Cuantos más sensores de línea, de cualquier orientación, participen en la detección del cambio de fase en un solo punto AF, aumentará la precisión del enfoque detectado por ese punto.

El diseño de cada sensor también varía. Algunos sensores de línea tienen una precisión extremadamente alta, ya que incluyen más fotodiodos por línea, lo que permite detectar el cambio de fase en incrementos más finos, pero requiere más luz para hacerlo. Otros son de menor precisión ya que usan menos fotodiodos por línea, detectan más luz por sensor y, por lo tanto, funcionan con una luz general más baja. Algunos puntos AF solo funcionarán hasta ciertas aperturas máximas. Los puntos de mayor precisión tienden a requerir f/2.8 y, por lo general, hay menos puntos en un sistema AF que son tan precisos. La mayoría de los puntos AF requerirán al menos f/4 o f/5.6, funcionando con menos luz pero también ofreciendo menos precisión. Algunos sistemas AF avanzados admiten uno o más puntos AF que funcionarán con lentes que tengan una apertura máxima de f/8 (como una lente f/5.6 con un TC de 1.4x o una lente f/4 con un TC de 2x).

Rendimiento del enfoque automático

Cuando se trata de la velocidad de un sistema AF, esto realmente se reduce a dos cosas: la luz y el rendimiento del procesamiento. En casi todos los casos, cuanta más luz entre por el objetivo, más rápido será el AF. Esto se debe al hecho de que una unidad AF, un pequeño paquete debajo del espejo DSLR que alberga el sensor AF, utiliza solo una fracción de la luz que realmente pasa a través de la apertura. El espejo en sí es medio plateado y permitirá que aproximadamente el 50 % de la luz que lo alcance atraviese un espejo secundario, que reflejará ese 50 % de la luz en la unidad AF. Además, solo el área del encuadre cubierta por los puntos AF está medio plateada en el espejo principal, por lo que, en primer lugar, solo está involucrada una fracción de la cantidad total de luz... por lo que estamos trabajando con menos del 50 % de la cantidad total de luz que pasa a través de la apertura de la lente. Es más, una lente especial en la parte superior de la unidad AF sobre el sensor es responsable de dividir aún más la luz que le llega. La luz que llega a la unidad AF se dividirá por tantos puntos AF, y para cada punto AF, la luz se dividirá nuevamente para llegar a las dos, cuatro o incluso ocho mitades de cada sensor de línea responsable de detectar el cambio de fase para cada punto AF. . Un sensor AF tiene que funcionar con menos del 50 % de la luz que pasa a través del objetivo, y cada punto AF funciona con una fracción de esa luz.

Suponiendo que tenga suficiente luz para usar los puntos AF de mayor precisión, el factor clave en el rendimiento es la eficiencia del software de la unidad AF y la velocidad del procesador que lo ejecuta. Un algoritmo eficiente que opera en un procesador rápido, combinado con una lente de alta calidad que también incluye un procesador rápido y algoritmos eficientes en su propio firmware, producirá algunos de los mejores rendimientos de AF. En el caso de la Canon 1D X, el sistema de AF y medición en realidad tiene un procesador dedicado que es independiente de los procesadores de imagen centrales (una configuración única), que proporciona un AF continuo con una potencia de procesamiento ininterrumpida. La informática de alto rendimiento permite que un sistema AF, tanto el objetivo como la cámara, realicen un ajuste fino del AF de bucle cerrado varias veces en una fracción de segundo, lo que permite una precisión extremadamente alta,

Esa es una pregunta compleja porque hay múltiples formas de hacer AF que abarcan el cuerpo y la lente, y todo funciona en conjunto como un sistema. Depende de qué mecanismo se utilice para mover la óptica.

La velocidad de enfoque con tornillo depende en parte de qué tan rápido el cuerpo puede girar la leva que impulsa la lente y en parte cuánto peso y fricción hay en el mecanismo de enfoque de la lente. (En una nota al margen, esa es una de las razones por las que los lentes AF atornillados tienden a sentirse "baratos" en comparación con los lentes manuales más antiguos: deben tener poco peso y fricción para que se enfoquen rápidamente sin obligar al motor a trabajar más duro El arrastre que ayuda a la mano humana a hacer ajustes finos no es deseable cuando el cuerpo gira la lente).

Los motores en la lente tienden a ser más rápidos (y más silenciosos) que el enfoque automático con tornillo, por lo que la rapidez con la que se enfoca depende casi por completo de la lente, que solo actúa según los comandos del cuerpo y quizás proporciona retroalimentación sobre cómo fueron las cosas. La condición de la fuente de energía en el cuerpo puede desempeñar un pequeño papel dependiendo de cómo el cuerpo maneje su energía.

La precisión es una función de qué tan bien el cuerpo puede tomar decisiones sobre qué tan bien se enfoca la imagen, qué tan finamente puede controlar el mecanismo de enfoque y qué tan bien el mecanismo mantiene su posición cuando no se mueve.

La comparación de algunos de los lentes AF de primera generación de Minolta en un cuerpo Maxxum 9000 de primera generación (prácticamente las primeras SLR AF reales ¹ ) con un cuerpo razonablemente actual (Sony Alpha A900) indica que, incluso con exactamente los mismos lentes, un nuevo cuerpo mejora la velocidad de manera espectacular , mientras que una lente nueva en un cuerpo viejo mejora la velocidad solo ligeramente (si es que lo hace). No he medido esto objetivamente, pero subjetivamente, diría que el cuerpo antiguo con una lente nueva proporciona, tal vez, una mejora del 20-30 %, mientras que la lente antigua con un cuerpo nuevo es probablemente al menos 5 veces más rápida.

Sin embargo, agregaría que la mejora de la velocidad ha sido extremadamente no lineal durante ese tiempo. También tengo un Maxxum 9 de 1998 o '99, que está bastante a la par con el A900; en todo caso, parece que es un poco más rápido, aunque no estoy seguro de eso.

Debo agregar que la edad de las lentes no hace mucha diferencia en la velocidad, pero puede haber (hay) diferencias bastante sustanciales dentro de las lentes de exactamente la misma edad. Solo por ejemplo, tengo varios lentes Minolta AF de primera generación: 28, 35, 50, 135 y 28-135. El 135, por ejemplo, enfoca muy rápido. También tengo un 85/1.4 que es mucho más nuevo, pero el 135 aún enfoca mucho más rápido.

Al menos para la fotografía fija , la precisión depende principalmente del cuerpo. Si el enfoque se realizó en bucle abierto, entonces la inexactitud entre la distancia que se le indicó que se moviera una lente y la distancia que realmente se movió conduciría a una inexactitud en el enfoque. Contrariamente a la creencia popular, estoy razonablemente seguro de que el enfoque de circuito abierto nunca ha sido la norma, ni probablemente se haya utilizado en absoluto (por ejemplo, la patente de Minolta de 1982 revela un sistema de circuito cerrado). Dado que es un circuito cerrado, un movimiento de lente más preciso significa principalmente menos ajustes para obtener un enfoque preciso.

En un tema ligeramente diferente, me gustaría señalar que con sensores f/2.8 vs. f/4, f/5.6 (etc.), el verdadero problema no es la cantidad de luz que se usa en la mayoría de los casos. El problema real es principalmente el diámetro de la lente (expresado como un ángulo) visto por el sensor. Para explicar eso, probablemente necesite retroceder y explicar un poco cómo funciona un sensor AF en primer lugar. Por el momento, limitémonos a un sensor simple de una sola línea. Esto comienza con dos prismas, muy parecido a la imagen dividida en el centro de la mayoría de las pantallas de las cámaras de enfoque manual. Detrás de cada prisma hay un sensor de línea. Al igual que con un visor de imagen dividida, la cámara encuentra el enfoque alineando las imágenes que llegan a través de esos dos prismas.

La diferencia básica entre un sensor f/2.8 y (por ejemplo) un sensor f/5.6 es el ángulo de esos prismas. Eso determina el ángulo entre dos flujos que son "observados" por el sensor de enfoque. Cuanto mayor sea el ángulo entre la luz capturada por los dos prismas, mayor será la desalineación entre las imágenes capturadas por esos dos sensores para un grado determinado de falta de enfoque. Esto, a su vez, facilita que la cámara determine el grado de falta de enfoque y determine el enfoque final con mayor precisión.

Sin embargo, el punto principal: no se trata de la cantidad de luz, sino del ángulo de la luz. Un sensor f/2.8 en interiores aún vencerá (fácilmente) a un sensor f/5.6 a plena luz del sol, aunque este último tiene más luz para trabajar. Del mismo modo, tener una lente más rápida que la calificación del sensor (p. ej., lente f/1.4, sensor f/2.8) esencialmente no brinda ninguna mejora.

En cuanto a las diferencias de velocidad entre tener el motor en el cuerpo y la lente, me temo que tengo que contradecir el conocimiento común una vez más. Solo por ejemplo, Minolta fabricó lentes 300/2.8 en versiones impulsadas por el cuerpo y en lentes (SSM). La versión SSM es (como se esperaba) virtualmente silenciosa y "parece" que se está enfocando más rápido, pero aquí he hecho algunas mediciones objetivas y resulta que la versión SSM es un poco más lenta que su predecesora impulsada mecánicamente. Sin embargo, cuando salió a la venta, ya no importaba mucho: las lentes accionadas mecánicamente eran "lo suficientemente rápidas".

Debo agregar, sin embargo, que para el enfoque de seguimiento , las lentes SSM/HSM/USM parecen tener una ventaja. Sospecho que esto tiene menos que ver con la velocidad de enfoque que con la precisión del movimiento. En una SLR, normalmente hay un retraso de 80 a 100 ms mientras el espejo se levanta antes de que se tome la fotografía. El sistema AF observa el movimiento del enfoque y predice dónde estará cuando el obturador realmente se abra. Sin embargo, a diferencia del AF normal, no hay duda de que esto debe hacerse en "bucle abierto": tan pronto como el espejo comienza a levantarse, el sensor AF ya no recibe ninguna luz, por lo que no puede detectar nada. Entonces, durante esa duración, el sistema AF simplemente continúa moviendo el enfoque de la lente sin forma de verificar qué tan cerca refleja ese movimiento lo que está pidiendo que suceda.

Aunque no puedo encontrar un enlace en este momento, un sitio hizo una prueba hace unos años. Según recuerdo, montaron un objetivo en un automóvil y se dirigieron hacia la cámara, tomando fotografías hasta que el automóvil pasó junto a la cámara.

Dependiendo de cómo desee interpretar los resultados, puede leer los resultados a favor de Sony o Canon. La Sony A700 produjo el porcentaje más alto de imágenes enfocadas, pero la Canon 1D actual (creo que la Mark IV) produjo una mayor cantidad de imágenes enfocadas, gracias a una velocidad de cuadro más alta.

Resumen:

1. Al menos con los primeros sistemas AF que eran realmente lentos, el cuerpo marca la gran diferencia. 1a. Pero la mayor parte de esa diferencia ocurrió hace más de una década.
2. Para sensores f/2.8 vs. f/5.6 (etc.), lo que realmente importa es el f/stop, no la cantidad de luz.
3. Las diferencias entre el enfoque dirigido por el cuerpo y el dirigido por lentes alguna vez fueron enormes, pero ahora son mínimas, hasta el punto de que es prácticamente lente por lente, no una clase frente a otra clase. 3a. pero para seguir el enfoque, los motores en la lente aún tienen una gran ventaja.

Aunque no grabo videos, supongo que es lo suficientemente similar al enfoque predictivo que 3a probablemente también se aplica al video.

Hubo algunos intentos antes de este, por ejemplo, la Nikon F3AF y una Pentax cuyo número de modelo no recuerdo. Ninguno de los dos vendió lo suficiente como para darse cuenta. Desde un punto de vista puramente técnico, honestamente ninguno podría considerarse más que una prueba de concepto: si tuviera suficiente paciencia, podría señalarles algo y descubrir que efectivamente encontrarían el punto de enfoque correcto, eventualmente. Yo, sin embargo, calificaría a ambos como completamente poco prácticos. El enfoque era demasiado lento para ser útil, y la selección de lentes era tan limitada que apenas importaba de todos modos: Pentax solo tenía una lente AF y Nikon dos.

Hablando en nombre de los equipos de Canon: la velocidad está dictada principalmente por el objetivo, la precisión por el cuerpo. Sin embargo, la precisión también dependerá en parte de la precisión del motor de la lente.

Básicamente, la lente y el cuerpo funcionan como un sistema de circuito cerrado. La computadora en el cuerpo decide sobre el estado actual de enfoque. Esta información se recopila a través de sus sensores. El número y el tipo varían según el organismo. Por ejemplo, los modelos de gama baja tienen un sensor tipo cruz en el centro y otros 8 sensores tipo punto. Luego, la computadora envía una solicitud a la lente para rotar el elemento de enfoque sobre un protocolo SPI de 8 bits de datos y 1 bit de parada.

Ahora, el microcontrolador en la lente toma una llamada sobre cuánto tiempo debe funcionar el motor para alcanzar la posición solicitada. Este en sí mismo es un sistema de bucle abierto cuya velocidad y precisión dependen únicamente de la lente. Este es un proceso de circuito abierto y la lente no tiene ningún tipo de retroalimentación posicional. Simplemente gira tanto como cree que debería hacerlo. Aquí es donde entra en juego la precisión del motor de la lente. Una vez que se alcanza la posición solicitada, el cuerpo vuelve a comprobar el enfoque. Si está satisfecho con el enfoque, envía una indicación al usuario o solicita una corrección en la posición.

Sin embargo, en la práctica, la precisión del motor no afectará realmente la precisión del enfoque. La edad de los sensores de punto de cruce y el polvo probablemente serán un factor mucho más importante.