Автофокус в фотоаппарате: как работает и каким бывает

Автофокус (AF) — это система, которая сама наводит объектив на резкость: датчик измеряет, насколько и в какую сторону изображение не в фокусе, а мотор в объективе сдвигает линзы. Как камера держит фокус — один раз или непрерывно, за движущимся объектом, — разобрано в нашем гиде по режимам One-Shot, AI Servo и AI Focus; здесь — устройство, цифры и типичные промахи. Ради автофокуса Canon в 1987 году и затеяла систему EOS с полностью электронным байонетом EF (история системы).

Три принципа: фаза, контраст и пиксели-близнецы

У зеркалки фазовый датчик спрятан под зеркалом: главное зеркало полупрозрачное, и часть света вспомогательное зеркальце отправляет вниз, на отдельный модуль AF. Отсюда главная слабость схемы — датчик и матрица стоят в разных местах, и совпадать их плоскости должны с точностью до сотых долей миллиметра.

Вторая половина системы — мотор в объективе. USM — быстрый ультразвуковой, STM — шаговый, тихий и плавный, его ставят в объективы для видео, Nano USM соединяет скорость первого с тишиной второго. Расшифровка этих букв — в маркировке объективов Canon.

Точки, крестовые датчики и чувствительность в EV

Линейный датчик видит детали только одной ориентации — скажем, вертикальные линии, — а крестовый и вертикальные, и горизонтальные. Поэтому крестовые точки увереннее там, где контраст идёт в одном направлении: горизонт, жалюзи, полоски на одежде. У 2000D крестовая только центральная из девяти точек, у 80D крестовые все 45, у 7D Mark II — все 65.

Вторая важная цифра — нижняя граница работы AF в EV: чем она ниже, тем в большей темноте камера наводится. У центральной точки 6D и 80D это −3 EV, у беззеркалки R50 — −4 EV, у R6 — −6,5 EV. Разница между 6D и R6 — 3,5 ступени: R6 фокусируется при свете, которого в 11 раз меньше. Оговорка: паспортные цифры сняты в разных условиях, у беззеркалок — с объективом f/1.2, так что сравнение ориентировочное.

Есть и предел по светосиле. Фазовым датчикам зеркалок нужен объектив не темнее f/5.6, часть точек работает до f/8 — у 80D таких 27, это важно при работе с телеконвертером. Беззеркалки R фокусируются и на f/11: телевики RF 600mm и 800mm f/11 сделаны именно под это. В темноте зеркалки со встроенной вспышкой подсвечивают сюжет серией её коротких импульсов, внешние Speedlite — собственной подсветкой AF.

One-Shot, AI Servo и AI Focus в двух словах

• One-Shot — навёлся и заблокировал; спуск не сработает без подтверждения фокуса. Портрет, пейзаж, предметка.
• AI Servo (у беззеркалок — Servo AF) — непрерывное слежение с предсказанием движения; спуск не ждёт подтверждения, зато успевает за бегущим. Спорт, птицы, дети.
• AI Focus — автомат, переходящий из первого режима во второй; есть только у зеркалок.

Кейсы слежения Case 1–6, фокусировка кнопкой AF-ON и таблица режимов по сюжетам — в большом разборе режимов фокусировки Canon EOS. Тот гид вырос из материалов, опубликованных на сайте ещё в 2006 году, и с тех пор дополняется под каждое новое поколение EOS.

Фронт-фокус, бэк-фокус и микрокоррекция

Допуск у автофокуса крошечный: глубина фокуса со стороны матрицы на f/1.8 у полного кадра — около ±0,05 мм. Если датчик AF зеркалки и матрица разошлись хотя бы на эту величину, резкость стабильно уходит вперёд (фронт-фокус) или назад (бэк-фокус). Лечение без сервиса — микрокоррекция AF в меню: она есть у 50D, 7D, 70D, 80D, 6D и пятёрок начиная с 5D Mark II, но её нет у 60D и у младших моделей вроде 600D и 2000D. Проверить экземпляр помогает сравнение кадров одной мишени через видоискатель и через Live View — подробнее в чек-листе проверки б/у объектива.

У беззеркалок и в Live View фокус меряется на самой матрице, поэтому фронт- и бэк-фокус как класс проблем исчезли — один из главных доводов в споре зеркалка или беззеркалка. Это касается и старой оптики: объективы EF через адаптер EF-EOS R фокусируются тем же Dual Pixel AF, и промахи, которыми они грешили на зеркалках, уходят: юстировать больше нечего.

Что добавили нейросети

Беззеркалки R распознают глаза, лица, животных и транспорт и ведут их по кадру: фотограф выбирает объект, а не точку. Как обучают такие сети и где они ошибаются, разобрано в статье о нейросетевом автофокусе; выбор точки взглядом, от плёночной EOS 5 до R3, — в материале «Управление фокусом взглядом».

Когда автофокус промахивается

Если автоматика пасует

Макро на 1:1, звёзды, туман и съёмка через стекло — территория ручного фокуса с фокус-пикингом и увеличением в видоискателе. Сколько пространства останется резким после наводки, решает глубина резкости.