Як працювала фотографія, перш ніж було винайдено автофокус?

Щойно витративши деякий час на читання питань щодо автофокусування, я придумав власне питання: як навіть камери працювали до винайдення технології автофокусування?

Імовірно, всі користувалися ручним фокусуванням. Але ось що: я спробував вручну зосередити свій DSLR. Це абсурдно важко . З огляду на настільки крихітні зображення у видошукачі, я не маю уявлення, як ви коли-небудь отримали зображення в непорочному фокусі.

А може люди не зробили? Можливо, перед тим, як 24-мегапіксельні зображення збільшені, щоб розміститися збоку шини, фокус був не таким критичним? Безумовно, якщо ви надрукуєте щось розміром з листівку, помилки фокусування будуть набагато менш помітними.

Крім того, найпершою моєю камерою була "іграшка" фотоапарат Fisher-Price. (Плівка, очевидно.) Я впевнений , що у нього не було якихось - або фокусирующих елементів управління на всіх . (І це шлях надто давно для автофокусування існувала.) Як це працює? Чи лінза просто постійно зосереджена на нескінченності чи щось таке?

Камери для фокусування об'єктива мали екрануючі екрани - як правило, мелене скло або френелеві лінзи (пов'язано: Що таке фокусуючий екран? ). Оглядові камери (великі камери у старому стилі з сильфоном) проектували зображення на екран фокусування. Фотограф безпосередньо оглянув зображення на екрані фокусування (можливо, використовуючи лупу для збільшення ділянок зображення), часто під кришкою затемнення. Коли прийшов час знімати зображення, фокусуючий екран був замінений на плівкотримач, в цей час фільм можна було виставити.

^{Зображення на фокусному екрані Sinar F 4 × 5. Зображення © Гійом Піолль, CC-BY-SA-3.0}

Екрани фокусування розбитої призми були найпоширенішими для дзеркальних фотографій. Шаблон призми в центрі екрану цілеспрямовано «зігнув» промені поза фокусом у протилежних напрямках, збільшуючи видимість зон поза фокусом. Більшість екранів з розділеною призмою також мали кільце або комірець з мікропризмою (також його називають мікрорастровим ), що оточує коло розділеної призми в центрі екрана. Мікропризм особливо допоміг для тонкого регулювання фокусу біля фокусу. Це 5-хвилинне відео на YouTube демонструє використання та ефект як розділеної призми, так і кільця мікро-призми.

Нижче наводиться приклад фокусування розділеної призми. Кільце мікропризми, що «стискується» навколо розколеної призми, також видно на нефокусованому зображенні:

^{Зеркальні дзеркальні зображення з розрізненням призми з фокусуванням на екрані, нефокусованим (зліва) та зосередженим (праворуч) Зображення © Дейв Фішер, CC-BY-SA-3.0 .}

Раніше було невелике, але активне співтовариство людей, що переобладнували свій DSLR за допомогою розділених екранів, орієнтованих на призму. Однак більшість компаній, які створили розділені призми для DSLR, припинили їх виготовляти. Дивіться також: Чи існують екрани фокусування для сучасних DSLR?

Ось анімація Nikon Df, дооснащений екраном фокусування розділеної призми в дії (зауважте, у цій спліт-призмі не здається кільця з мікропризмою):

^{Модернізація Nikon Df зі спліт-призмою, в дії. Зображення © Reilly Liever , що використовується при чесному використанні в освітніх цілях.}

Коли об'єкти більше не вирівнюються, об'єктив ідеально орієнтований на об'єкти.

Слідство, що перебуває у фокусі, здатне визначити відстань до предмета. Ця ж методика була використана і для оптичного пошуку дальності (не камер далекоміру ). Датчики збігу розбитої призми використовувались у військових діях для визначення відстані до цілі, щоб встановити координати артилерії та заряди:

^{Вид з дальноміру збігу. Публічне надбання, від Wikimedia Commons}

Камери далекомірів використовували окремий оптичний шлях для фокусування, механізм фокусування знаходження дальності . Це показало два накладені зображення. Коли зображення були ідеально накладені, тема була в центрі уваги. Цей приклад з Вікіпедії ілюструє концепцію:

^{Вікно дальномірної камери, орієнтоване (ліворуч) та зосереджене (праворуч) Зображення © Олександр Кослов, CC-BY-SA-3.0}

Як працювала фотографія, перш ніж було винайдено автофокус?

Дуже добре для тих, хто бажає навчитися робити це за допомогою інструментів, які у нас були в той час. Те саме зараз. Єдина відмінність полягає в тому, що тепер ми повинні навчитися говорити системі автофокусування, щоб зосередитися на тій частині кадру, яку ми хочемо, щоб вона привела у фокус.

Імовірно, всі користувалися ручним фокусуванням. Але ось що: я спробував вручну зосередити свій DSLR. Це абсурдно важко. З огляду на настільки крихітні зображення у видошукачі, я не маю уявлення, як ви коли-небудь отримали зображення в непорочному фокусі.

Через всюдисущість автофокусування в більшості сучасних камер, фокусистичні посібники, які колись входили в побачене фотографом через видошукач, зазвичай більше відсутні. Мікроекрани роздвоєних призм та / або комірів призми були поширеними в дзеркальних фотографіях до появи AF. У деяких камерах була та чи інша. У багатьох камер було і те, і інше. Інші типи камер часто включають в себе допоміжний фокусник паралельного типу.

Видошукачі, як правило, також великі та яскравіші, навіть на камерах споживачів. Зараз тільки у провідних моделей професіоналів є великі яскраві видошукачі, які були звичнішими в епоху перед AF.

Лінзи також були розроблені, щоб дозволити більш точні градації фокусування фокусу. Фокусні кільця на лінзах довелося обертати набагато далі, щоб отримати таку саму зміну положення фокусу, яка тепер є результатом дуже малого руху струмовими лінзами.

А може люди не зробили? Можливо, перед тим, як 24-мегапіксельні зображення збільшені, щоб розміститися збоку шини, фокус був не таким критичним? Безумовно, якщо ви надрукуєте щось розміром з листівку, помилки фокусування будуть набагато менш помітними.

У цьому є деяка правда для повсякденних фотографій, саме це і є переважна більшість фотографій. Але були (і досі є) також великі та середні формати фотографів, які наполегливо намагалися створювати зображення, орієнтовані вручну, придатні для показу в дуже великих розмірах.

Деякі межі найгострішого фокусу нав'язували носій запису. Частина проблеми з рулонною плівкою полягає в тому, що вона не любить сидіти рівно в камері. Це схоже на проблему, яка виникне, якщо ви коли-небудь спробуєте ідеально сфокусувати проектор на гнучкому портативному екрані, що махає на вітрі. Було кілька вдосконалених камер, які фактично використовували тип вакууму, щоб витягнути плівку плоскістю до задньої пластини.

Фокус на кольоровій плівці також був обмежений різною глибиною трьох кольорових шарів у плівці. Якщо ви були ідеально зосереджені на одному кольорі, то інші два шари колись були настільки злегка від фокусу.

Цифрові датчики, навпаки, настільки близько ідеально плоскі, що тепер нам доводиться покривати задні поверхні лінзових елементів, щоб запобігти небажаним віддзеркаленням відштовхуватися від шарів стека датчика. Теоретичні межі найкращого фокусування зараз значно менші. Навіть з новими та набагато більш гострими об'єктивами, що сьогодні є обмежуючим фактором у системах з найвищою роздільною здатністю, швидше стає роздільною здатністю об'єктива, а не роздільною здатністю та площиною носія запису.

Крім того, найпершою моєю камерою була "іграшка" фотоапарат Fisher-Price. (Фільм, очевидно.) Я впевнений, що він взагалі не мав жодного контролю фокусування. (І це занадто давно, щоб автофокус існував.) Як це працює? Чи лінза просто постійно зосереджена на нескінченності чи щось таке?

Камери "з фіксованим фокусом" використовують порівняно вузькі діафрагми в поєднанні з відносно короткими фокусними відстанями. Це дає велику глибину різкості . Фокус встановлюється на гіперфокальній відстані системи, так що все, що від половини цієї відстані до нескінченності, здається, знаходиться у фокусі. Камери з таким типом дизайну ще можна знайти. Серед них є деякі (але далеко не всі) веб-камери, камери стільникового телефону, камери стеження та інші камери спостереження (хоча вони не складають поблизу стільки камер стільникового телефону, як кілька років тому).

Деякі камери не могли побачити крізь об'єктив до зйомки. Побіжний видошукач був прикріплений збоку від камери або, якщо у вас була розкішна модель, до переднього стандарту, який тримав об'єктив. Не було розміщено таких видошукачів для лінз різної фокусної відстані. Фотограф просто повинен був знати, наскільки широкий кут огляду для використовуваного об'єктива. Фокус встановлювали, оцінюючи або вимірюючи предметну відстань і викладаючи позначку на об'єктиві до масштабу з цією відстані. Діафрагма та швидкість затвора також встановлювались вручну, без вимірювання вбудованих у камеру. Деякі з цих камер використовували рулонну плівку з 6-12 знімками на рулон. Інші використовували листову плівку, яку доводилося міняти після кожного опромінення.

Тут є різні теми.

1) Іграшкова камера та деякі нові камери, наприклад, камери аварійного захисту, деякі телефонні камери не потрібно фокусувати, тому що діапазон її фокусування дуже великий. Зазвичай це пов'язано з двома елементами. Ширококутний об'єктив та невелика діафрагма. Тому немає необхідності зосереджуватися на їх розробленому діапазоні.

Постарайтеся зосередити на іграшковій камері дуже близький діапазон, а ви не можете.

2) Розмір зображення на шині не дорівнює 24 Mpx. Це може бути більше чи менше. Це вже інша тема, але перед "цифровою" фотографією у вас була комерційна кінозйомка, яка могла використовувати фільм великого формату, який знімав зображення досить високої роздільної здатності. Для цього було не 35 мм слайдів, а 6 × 6 см 4 × 5 ″ тощо. Https://www.google.com/search?q=film+photography+formats

Включно тепер ви можете "видавити" багато інформації з 35-мм плівки під час сканування.

Сканування великого кольорового слайда за допомогою барабанного сканера має набагато більше інформації, ніж 24 Mpx. https://www.google.com/search?q=drum+scanner

3) Камери мали екран фокусування. У комерційній фотографії ви використовували чарку.

4) І у них була ще одна особливість - фокусне кільце, подовжене на крутіший кут повороту. Це означає, що на сучасних лінзах з ручним фокусуванням невелике включення лінзи значно переміщує відстань фокусування. На старих лінзах вам потрібно рухати кільце набагато більше, що дає більше уваги на фокусі.

5) Люди були досвідчені, роблячи це, знаходячи та відчуваючи фокус, рухаючись ліворуч та праворуч, відчуваючи центр фокусуючого «балету».

6) Цього дня ви можете використовувати ручне фокусування на камері DSLR, наприклад, під час зйомки відео. Як я коментував пункт 4, якщо ваш фізичний кутовий поворот фокусуючого кільця більший, ви маєте більше контролю. Так у відео люди використовують деякі вишки, які адаптуються до фокусувального кільця. https://www.google.com/search?q=focus+rig+dslr .

Поточні відповіді вивчають ручне фокусування через об'єктив та камери з фіксованим фокусуванням, і добре роз’яснюють їх, але вони пропускають інший підхід - оцінку відстані .

Наприклад, моя стара 1960 р. Kodat Retinette - це не дзеркальна фотокамера, і немає фокусування через об'єктив. Однак і це не фіксований фокус.

Натомість ви оцінюєте, наскільки далеко знаходиться об'єкт, і використовуєте позначення відстані на фокусному кільці, щоб відповідати. (Зображення вище вимірюється в метрах; моя фактична камера вимірює це в футах.)

Щоб доповнити відповіді на фокусувальні апарати в дзеркальних камерах, призначених для ручного фокусування, дозвольте мені надати посилання на гіперфокальну відстань, яка використовується у фіксованих камерах фокусування .

Мої батьки (пізніше передані мені) виглядали так, тож це був Instamatic X-15 приблизно в 1970 році.

Перший знімок - це модель вищого класу, яка має вбудований лічильник світла (тому, я думаю, експозиція не була фіксованою, а базувалась на світлі) та перемикач для ближнього плану або 6 футів та дальшого фокусу.

Зауважте, що температура фізично фізично дуже мала. Це f / 11, а від’ємник - 28 мм квадратний, тому глибина різкості трохи краща, ніж ви отримуєте від «повного кадру», і не така хороша, як сьогодні від «датчика обрізання», якщо встановити його на ф / 11.

Враховуючи найкращу чіткість, яку ви могли очікувати від системи, і припущення, що ви будете дивитись на відбитки площею 4 дюйми, що тримаються на відстані читання, все, що минуло 6 футів, було «у фокусі». Але фокус не такий різкий, як те, що ви очікуєте сьогодні від одних і тих же значень, тому що очікувана якість друку була не такою хорошою з численних причин. 1970 кольоровий друкований фільм - це не Ектар !

Справа в тому, що діапазон відстані, який вважається «у фокусі», - це судження, засноване на фізичному розмірі кіл плутанини, які ви можете допустити. За допомогою грубозернистої плівки (і паперу для друку) ви ніяк не зможете пройти певну різкість; роздільна здатність просто недостатньо хороша.

Найпростіша камера, яку ви можете легко побудувати вдома, - це просто картонна коробка з наконечником. Ви отримаєте цілеспрямоване зображення прямо на плівці (хоч і перевернуте). Це також працює з людськими очима - якщо ви далекозорі і не маєте окулярів, ви можете отримати ідеально зосереджене зображення, просто сформувавши кулак перед оком, щоб пропустити лише крихітне «коло» світла .

Це повинно мати ідеальний сенс - бути поза увагою означає, що ви отримуєте набагато більше світла, ніж хочете , у всіх неправильних місцях . Це, в основному, пов'язано з тим, що в типовому сценарії світло розсіюється і розсіюється всюди, тому одне і те ж зображення ефективно проектується з багатьох кутів, які складаються "неправильно". DSLR вирішує це, використовуючи лінзи для "рекомбінації" розсіяних променів світла - роблячи їх знову паралельними. Однак це працює лише на відстані відстаней. У нашій взуттєвій камері з вбудованою камерою проблема вирішується шляхом усунення всього іншого "світла", який ненадходять безпосередньо від об’єкта. Це не залежить від відстані до об'єкта (хоча існують межі відстані проти радіуса головки свердловини, а також є інші межі), але він отримує менше світла в цілому, тому вам потрібно довше опромінення. Крім того, у вас зазвичай є досить жорсткий ліміт на мінімальній відстані - вони чудово фокусуються де-небудь від 3 метрів до нескінченності, але ви не збираєтесь фотографувати метеликів :)

Як зазначалося, DSLR є набагато складнішими, ніж це - вони сильно побудовані навколо того, щоб можна було налаштувати безліч різних налаштувань відповідно до будь-яких фантазій у вас і в будь-якій ситуації, в якій ви знаходитесь (в ідеальному світі: P). Однак, хоча потрібна певна практика, щоб правильно фокусуватись вручну, це, звичайно, не є абсурдно важким . Якщо у вас звичайно виникають проблеми з ручним фокусуванням, спробуйте відкалібрувати пошук пристрою перегляду (десь поруч має бути "шестерня" з +/-) - у ваших очах може бути проблема.

Ми зробили надзвичайно багато поганих фотографій. Знімаючи відверті думки, я зрозумів, що між поганим опроміненням та поганим фокусом 60% знімків для друку було рівнозначним курсу. Автоматична експозиція розрізає наполовину наполовину. AF прийшов саме вчасно, щоб виправити зір зі зменшенням старіння. Зараз я вважаю, що якщо я не зроблю щось дурне, то відмова від фокусування / експозиції складе лише кілька відсотків, і більшість із них будуть дивними освітленнями - з підсвічуванням, сніговиками, нічними піксами ... Або ситуаціями, коли автофокус плутається якимись предметами між мною та моїм предметом. (Гілочка знаходиться у фокусі, птах - ні.)