فوكوس خودكار (اتوماتيك)

سيستم فوكوس خودكار دوربين لنز را بطور هوشمندانه جهت بدست آوردن فوكوس روي موضوع تنظيم مي كند ، و ميانگين اختلاف بين يك عكس با وضوح بالاگين اختلاف بين صورت هوشمندانه لنز راجهت بدست آوردن موضوعات فوكوس شده تنظيم مي كند، و يك عكس فاقد وضوح را محاسبه مي كند . هرچند كه در ظاهر هدف - ايجاد وضوح در نقطه (يا نقاط) فوكوس - خيلي ساده بنظر مي رسد ، اما متاسفانه كارهاي پشت پرده دوربين در رابطه با چگونگي انجام فوكوس ، خيلي سر راست نيست . اين مقاله به شما با آشنائي با چگونگي كار فوكوس خودكار ،جهت - بكارگيري هرچه بيشتر امكانات و اجتناب از اشتباهات و- دستيابي به عكس هايي با كيفيت بهتر كمك خواهد كرد .
نكته : فوكوس خودكار - يا همان Autofocus (AF)- هم با روش بكارگيري حسگر كنتراست داخل دوربين (passiv AF) و هم با استفاده از روش ساتع كردن نور بطرف موضوع و تشخيص فاصله موضوع تا دوربين (active AF) كار مي كند . البته passive AF هم با روش تشخيص كنتراست (contrast detection) و هم با روش تشخيص مرحله اي (phase detection) قابلاجرا مي باشد ، اما استناد به روش تشخيص كنتراست داراي دقت بالاتري در فوكوس خودكار مي باشد ؛ اين روشها مواردي هستند كه ما از لحاظ كيفي در اين مقاله به آنها خواهيم پرداخت . مگر در موارد غير از اين ما روش passive AF را بعنوان پيش فرض انتخاب مي كنيم . همچنين در مورد روش active AF يا روش بكارگيري پرتو نوري ارسال شده و بازگشته از موضوع نيزبحث خواهيم كرد .

حسگرهاي فوكوس خودكار
حسگر (هاي) فوكوس خودكار دوربين ها ، تدابير پشت صحنه جهت رسيدن به فوكوس صحيح مي باشند ، و سرتاسر ميدان ديد تصوير شما را بصورت آرايه هايي بر روي يك سطح تقسيم بندي نموده و متناظر با هر حسگر يك مؤلفه از آراي را (كه بيانگر يك منطقه از تصوير مي باشد) منتسب مي كنند . هرحسگر فوكوس نسبي نقطه اي از تصوير كه منتسب به آن مي شود را با در نظر گرفتن (ارزيابي) تغييرات كنتراست ، اندازه گيري مي كند.توجه داشته باشيد كه بيشترين كنتراست منجر به بيشترين وضوح تصوير در آن نقطه مي شود .
Blurred Partial Sharp نكته : بعضي از دوربين هاي ديجيتال جيبي از حسگر تصوير بعنوان حسگر كنتراست نيز بهره مي گيرند (روشي تحت عنوان تشخيص كنتراست AF) ، و از يك يا چند حسگر كنتراست جداگانه (همانگونه كه در روش تشخيص مرحله اي مرسوم است) استفاده نمي كنند . توضيحات بيشتردررابطه با روش تشخيص كنتراست در تصاوير فوق آورده شده است . روش تشخيص مرحله اي نيز روش ديگري مي باشد ، اما اين روش نيز براي فوكوس صحيح به تشخيص كنتراست متكي است .
مراحل كلي انجام فوكوس خودكار در ذيل آورده شده است :
1- يك پردازنده فوكوس خودكار (AFP) تا حدودي درفاصله فوكوس تغيير ايجاد مي كند .
2- AFP براي تعيين چگونگي دستيابي به فوكوس مناسب ، اطلاعات حسگر AF را مخواند .
3- با استفاده از اطلاعات حاصل از مرحله دوم لنز فوكوس فاصله جديد را انجام مي دهد .
4- AFP ممكن است مكررا مراحل 2 تا 3 را تارسيدن به فوكوس مورد نظر تكرار نمايد .
تمامي مراحل فوق در كسري از ثانيه انجام مي شود . براي موضوعات يچيده تر ممكن است دوربين مراحل فوق را چندين بار با عدم موفقيت انجام داده و نتيجه كار عدم انجام فوكوس باشد . ممكن است همواره بيم عدم انجام فوكوس قطعي بهمراه شما باشد ، و فوكوس دوربين مكررا عقب و جلو نموده تا به فوكوس مناسب برسد . اما اي بدان معني نيست كه امكان فوكوس روي موضوع مورد نظر وجود ندارد . اما عمده علت عدم حصول به فوكوس را در ادامه بررسي خواهيم نمود .

عوامل مؤثر بر عملكرد فوكوس خودكار
سوژه هاي عكاسي ، مي توانند براي سيستم فوكوس خودكار دوربين شما داراي پيچيدگي هاي بسيار زيادي باشند ، و اين پيچيدگي ها براي مدل هاي مختلف دوربين و انواع لنزها و تنظيمات فوكوس متفاوت ، حتي بيشتر هم خواهد بود . سه تا از مهمترين عوامل مؤثر بر فوكوس خودكار عبارتند از ميزان (تراز) روشنائي ، كنتراست موضوع و تكان (جابجايي) موضوع يا دوربين .
در مثال فوق چگونگي (كيفيت) انتخاب نقاط فوكوس متفاوت نشان داده شده است .
توجه داشته باشيد كه تاثيرات هر كدام از اين عوامل مستقل از هم نبوده و بر يكديگر نيز تاثيرگذار مي باشند ؛ به عبارت ديگر حتي ممكن است براي يك موضوع با روشنائي كم و كنتراست بالا و يا با شرايط برعكس فوكوس خودكار درست عمل نمايد . اين نكته معيار تعيين كننده اي در انتخاب نقطه فوكوس مي باشد . با فرض به اينكه سلير عوامل يكسان باشند ، انتخاب يك نقطه فوكوس كه داراي لبه هاي با وضوح بالا و بافت هاي مشخص باشد مي توانند منجر به فوكوس خودكار بهتري گردد .
در مثال فوق خوش شانس بوديم كه نقاط متناظر با نقاط فوكوس كه موضوعات مورد نظر ما در آنجا قرار دارند ، بهترين انتخاب ها محسوب مي شوند . اما در مثال زير مشكلات زياديوجود دارند ،چون بهترين فوكوس در پس زمينه انجام شده است نه روي موضوع تصوير .
در عكس سمت راستاگر فوكوس روي منبع نوري واقع در پشت موضوع مورد عكاسي كه با سرعت بالا حركت مي كند ، باشد ريسك بزرگي انجام داده ايم ، چون هم موضوع خارج از فوكوس قرار مي گيرد و هم عمق ميدان كاهش مي يابد(همانند عكسي كه از يك جسم متحرك در نوري كم تهيه شود) .
شايد فوكوس روي موضوعي با روشنايي ظاهري بالا بهترين راه حل باشد ، البته با اين پيش فرض كه با توجه به محل قرارگيري منبع نوري متحرك ، جهت و ميزان روشنائي تغيير كند .
اگر دوربيني روي موضوعي با ميزان روشنائي ظاهري بالا با مشكل مواجه شود ، بايد در قسمت پائيني تصوير نقطه اي با كنتراست پائين تر(كه متحرك نباشد و همچنين داراي روشنائي نسبتا خوبي باشد) را بعنوان نقطه فوكوس انتخاب نمائيم يا اينكه برگ هاي روي زمين كه در همان فاصله اي كه موضوع نسبت به جسم قرار دارد را بعنوان نقطه فوكوس انتخاب كنيم .
آنچه كه انتخاب فوق را با مشكل مواجه مي كند اين است كه هم بايد اين تصميمات با پيش بيني هاي لازم صورت گيرد و هم اينكه اين تصميمات در كسري از ثانيه صورت مي پذيرد . در ادامه به تكنيك هاي ويژه فوكوس خودكار براي موضوعات متحرك و موضوعات ساكن مي پردازيم .

نوع و تعداد نقطه هاي فوكوس خودكار
توانمندي و انعطاف پذيري يك سيستم فوكوس خودكار در بدو امر در گرو تعداد ، محل و نوع نقاط فوكوس خودكار ارائه شده توسط مدل دوربين مورد نظر مي باشد . دوربين هاي SLR گرانقيمت داراي حداقل 45نقطه فوكوس مي باشند ، درحاليكه ساير دوربين ها داراي تعداد اندكي نقطه فوكوس در مجاورت نقطه فوكوس مركزي مي باشند . به دو نمونه از چيدمان هاي مختلف حسگر هاي فوكوس اتوماتيك توجه فرمائيد :

Max f/#:	f/2.8	f/4.0	f/5.6	f/8.0		f/2.8	f/4.0	f/5.6
	SLRدوربين هايبا كيفيت بالا					دوربين هايSLRبا كيفيت معمولي

در مثال فوق از دو دوربين Canon 1D MkII و Canon 20D ، بترتيب در سمت چپ و راست استفاده شده است .
براي اين دوربين ها سيسم فوكوس خودكار بترتيب براي ديافراگم هاي كمتر از f/8.0 و f/5.6 مقدور نمي باشد .
دو نوع حسگر فوكوس خودكار در بالا آمده اس كه عبارتند از :
+ سنسور صليبي (بعلت تشخيص ميزان كنتراست در دو جهت داراي دقت عمل بالايي مي باشد)
l حسگرهاي خطي عمودي (بعلت تشخيص ميزان كنتراست فقط در يك جهت از دقت پائين تري برخوردار مي باشد)
نكته : همانطوريكه اشاره شد حسگر هاي خطي عمودي صرفا در راستاي عمودي كنتراست را تشخيص مي دهند و جالب اينجاست كه براي تعيين ميزان كنتراست براي خطوط افقي اين حسگرها بهترين گزينه مي باشند .
همانطور كه در بالا اشاره شد در دوربين هاي SLR تعداد و دقت كار نقاط فوكوس خودكار مي تواند بر حسب حداكثر ديافراگم بكار رفته در آن لنز متفاوت باشد .براي انتخاب يك لنز دوربين دانستن اين نكته حائز اهميت است كه : حتي اگر برنامه شما طوري باشد كه از حدكثر ميزان گشودگي لنزتان استفاده نكنيد ، اين خاصيت مي تواند به شما در دستيابي به فوكوس خودكار بهتر ياري برساند . علاوه بر اين حسگر فوكوس مركزي بيشترين دقت را در فوكوس خودكار دارا مي باشد ، بهمين براي موضوعاتي كه در خارج از مركز قرارگرفته باشند ، دليل بهتر است كه ابتدا با حسگر مركزي فوكوس انجام و اين حالت را با قفل كردن لنز حفظ نموده و سپس كادر مورد نظر را انتخاب و سپس عكس را ثبت نمائيم .
استفاده از چندين نقطه قوكوس خودكار مي توانتد سبب افزايش اعتماد پذيري به دوربين شود ، يا اينكه براي بهبود اين ويزگي ، هر يك از اين بطور مجزا انتخاب گردند ؛ كه همه اين موارد منوط به تنظيمات دوربين مي باشد . برخي از دوربين ها نيز داراي ويزگي تعيين عمق ميدان خودكار مي باشند ، كه براي مجموعه عكس هايي در آنها تعدادي از نقاط تصوير در يك سطح فوكوس باشند ، كاربرد دارند .

شيوه هاي فوكوس خودكار : CONTINUOUS & AI SERVO vs. ONE SHOT
كاربردي ترين شيوه فوكوس در دوربين ها شيوه one-shot مي باشد ، كه براي موضوعات ثابت بهترين انتخاب است . روش فوكوس one-shot در رابطه با موضوعات در حال حركت مستعد بروز خطا در فوكوس مي باشد ، علاوه بر اين پتانسيل مجسم نمودن موضوعات متحرك در منظره ياب دوربين كمي مشكل مي باشد . بكارگيرياين روش مستلزم تثبيت (قفل كردن) علاوه بر اين پتانسيل مجسم نمودن موضوعات متحرك در منظره ياب دوربين كمي مشكل مي باشد . فوكوس قبل از ثبت عكس مي باشد .
بعضي از دوربين ها نيز امكان فوكوس خودكار با تنظيم فاصله فوكوس پي در پي براي موضوعات در حال حركت را دارا مي باشند ، در دوربين هاي كانن به اين ويژگي فوكوس و در دوربين هاي نيكون به آن فوكوس continuous فوكوس خودكار اطلاق مي شود . اساس كار اين سيستم حدس زدن موقعيت موضوع متحرك براي مدت زمان كوتاه بعدي بر اساس تخمين سرعت آن -نسبت به فاصله فوكوس قبلي- مي باشد . دوربين با توجه به اين فاصله تشخيص داده شدهو با لحاظ كردن تاخير شاتر (فاصله زماني ميان فشردن دكمه شاتر و شروع نوردهي) ، فوكوس را انجام مي دهد . اين ويژگي احتمال فوكوس صحيح روي موضوعات متحرك را تاحد زيادي افزايش مي دهد .
در مثال زير حداكثر سرعت پيگيري براي مدل هاي مختلف دوربين كانن نشان داده شده است :
اين مقادير با پيش فرض وجود نور و كنتراست ايده ال ، با استفاده از لنز Canon 300mm f/2.8 IS L مي باشد . طرح فوق با يك حساب سرانگشتي براي ساير دوربين ها نيز قابل تخمين مي باشد . همچنين حداكثر سرعت پي گيري به چگونگي نظم حركت موضوع ، روشنايي و كنتراست موضوع ، نوع لنز و تعداد حسگرهاي فوكوس خودكاربراي پي گيري موضوع متحرك نيز بستگي دارد . بايد اين نكته را نيز خاطر نشان كنم كه استفاده از اين روش فوكوس تا حد زيادي عمر باطري دوربين را كوتاه مي كند ، بنابراين فقط در مواقع لزوم از آن استفاده نمائيد .
پرتو كمكي فوكوس خودكار
برخي از دوربين ها به يك سيستم كه از پرتو كمكي براي فوكوس خودكار استفاده مي كنند ، مجهز مي باشند ؛ كه در اين روش فوكوس خودكار فعال از پرتوهاي مرئي يا پرتو هاي مادون قرمز براي كمك به حسگرها جهت شناسائي موضوع استفاده مي شود . مزيت بارز استفاده از اين روش براي فوكوس روي موضوعاتي كه از روشنائي و كنتراست قابل قبول برخوردار نمي باشند ، ‌مي باشد ؛ هر چند كه اين روش داراي سرعت عمل پائين تري مي باشد .
اغلب دوربين هاي ديجيتال جيبي از اشعه مادون قرمز تعبيه شده در دوربين براي پرتو كمكي فوكوس خودكار استفاده مي كنند ، در حاليكه دوربين هاي ديجيتال SLR هم مي توانند از پرتوهاي كمكي تعبيه شده در دوربين استفاده كنند و هم مي توانند از فلاش هاي كه روي دوربين نصب مي شوند بهره بگيرند . هنگامي كه از فلاش براي فوكوس خودكار استفاده مي كنيم ، پرتو كمكي فوكوس خودكار براي دستيابي به فوكوس قطعي بروي موضوعات متحرك بين فلاش زدن هاي پياپي ايجاد مزاحمت مي كند . بنابراين توصيه مي شود از پرتوهاي كمكي فوكوس خودكار براي موضوعات بدون حركت استفاده نمائيد .

كار عملي : عكس هاي داراي موضوعات متحرك
استفاده فوكوس خودكار بروش AI servo يا continuous (پي در پي) براي عكس هايي كه در آنها حركت وجود دارد اغلب بهترين نتايج فوكوس را بهمراه خواهد داشت . در وضعيتي كه لنز مجبور به بررسي طيف وسيعي از فواصل براي فوكوس نباشد ، كارائي فوكوس بطور چشمگيري افزايش مي يابد .
شايد كارآمدترين روش فوكوس براي اين قبيل عكس ها ، فوكوس كردن از قبل نسبت به فاصله اي در نزديكي جائي كه پيش بيني مي كنيم موضوع از آن نقطه عبور مي كند ، باشد . براي عكاسي از دوچرخه در حال حركت مثال فوق بهتر است كه فوكوس را براي قسمتي از جاده كه حدس مي زنيم دوجرخه از نزديكي آن عبور مي كند ، انجام دهيم ؛ و سپس با انتخاب كادر دلخواه و در زمان مقرر اقدام به ثبت عكس با همان فاصله فوكوس نمائيم . برخي از لنز هاي دوربين هاي SLR داراي سوئيچ تنظيم حداقل فاصله مي باشند ؛ تنظيم آن براي بيشترين فاصله ممكن (با فرض اينكه موضوع هرگز نزديك تر از اين فاصله نمي آيد) سبب افزايش كارائي مي شود .
آگاه باشيد ، اگر تثبيت (قفل روي يك فاصله مشخص) فوكوس امكان پذير نباشد ، بايد از روش فوكوس خودكار پي در پي استفاده نمائيم .
كار عملي : عكس هاي پرتره و ساير عكس هاي فاقد حركت
روش فوكوس خودكار تك فريم (one-shot) براي عكس هايي كه در آنها موضوع متحرك وجود ندارد بهترين انتخاب مي باشد ، زيرا كه قبل از شروع نوردهي به فوكوس قطعي رسيده و آنرا تثبيت مي نمايد . نقاط فوكوس متداول براي شرايط كنتراست و روشنائي مناسب نيز بايد بكار گرفته شود ، هرچند شخص بايد ريزترين حركات موضوع را مد نظر قرار داد .
براي عكاسي پرتره چشمهاي سوژه بهترين كانديد براي نقطه فوكوس مي باشد ، چون هم اين يك كار استاندارد است و هم اينكه چشم ها از كنتراست خوبي برخوردار مي باشند . هرچند نقطه فوكوس مركزي بهترين كيفيت فوكوس را دارا مي باشد ، براي نقاطي از موضوع كه درخارج از مركز قراردارند، نقاط فوكوس غير مركزي انتخاب مناسب تري محسوب ميشود . اگر از نقطه فوكوس مركزي براي مواردغير استفادهشود و پس از تثبيت فوكوس كادر نهائي انتخاب شود ، معمولا فاصله موضوع مذكور كه در خارج از مركز- فوكوس شده - قرار مي گيرد كمتر از فاصله فوكوس تعيين شده مي شود ؛ البته اين خطا براي موضوعات نزديكتر به دوربين مشهودتر مي باشد . دقت فوكوس براي عكس هاي پرتره بعلت اينكه از عمق ميدان كمي برخوردار مي باشند ، داراي اهميت ويژه اي است .
از آنجائيكه رايج ترين نوع حسگرهاي فوكوس خودكار حسگرهاي از نوع خط عمودي است ، شايد اين نكته كه ابتدا به ساكن نقطه فوكوس مورد نظر شما عمودي باشد يا افقي حائز اهميت باشد . در شرايط نوري ضعيف تر ممكن است با تثبيت فوكوس و گردش 90 درجه اي دوربين نتوانيم به شرايط مطلوب دست پيدا كنيم .
در مثال فوق تصوير در نگاه اول شامل پله هايي افقي مي باشند ، اگر نقطه فوكوس مد نظر شخص پله عمودي باشد (با حداكثر مقدار عمق ميدان) شخص بايد- بعلت با شكس مواجه شدن فوكوس خودكار- از انجام فوكوس خودكار در وضعيت افقي دوربين و سپس چرخش 90 درجه اي دوربين اجتناب نمايد . پس در اين وضعيت پيشنهاد مي شود دوربين را در حالت عمودي قرار داده و در زمان نوردهي فوكوس خودكار نيز انجام شود .
نكته قابل توجه در اين مطلب چگونگي عمل فوكوس بوده است، نه جائي را كه بنا به ضرورت فوكوس مورد نياز باشد .

 

منابع : http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/camera-autofocus.htm
ترجمه : جابر يزدانخواه كناري