Компьютерра - Журнал Компьютерра №752

Никакое отверстие не может выдать абсолютно резкое изображение за счет дифракции волн на его краях. Чем больше диаметр отверстия, тем меньше сказывается дифракция, и у больших объективов эффект от нее полностью теряется среди других недостатков оптики, хотя бы связанных с задачей развертки сферического изображения, даваемого линзой, на плоскости (например, объективы для среднеформатной пленки, с кадрами 4x6 см, при более-менее доступной цене имеют на краях разрешение вдвое меньше, чем в центре, плюс еще и яркость к краю падает чуть ли не вдвое).

Но для объективов небольшого диаметра это уже не так. Например, для объектива цифромыльницы с фокусным расстоянием 50 мм (для матрицы типоразмера 1/1,8” это стандартный телевик с ЭФР[Эквивалентное фокусное расстояние; равно реальному фокусному расстоянию, умноженному на кроп-фактор.] около 250 мм), имеющего диаметр при полностью открытой диафрагме 5 мм, предельная разрешающая способность (диаметр так называемого диска Эйри, представляющего изображение бесконечно удаленного точечного источника) равна 6 мкм на длине волны зеленого света 500 нм. Из таблицы во врезке следует, что размеры матрицы 1/1,8” составят примерно 7,2х5,3 мм, то есть на ней уместится всего 1200x880 дифракционных кружков, что соответствует, как легко подсчитать, примерно 1 мегапикселу. В реальности для соответствия такому теоретическому разрешению количество пикселов придется удвоить по каждой стороне (чтобы получить точку с промежутком между нею и следующей), но и 4 мегапиксела - тоже далеко от декларируемых разрешений для современных матриц (матрица 1/1,8” - это довольно-таки "продвинутая" мыльница). Положение будет улучшаться по мере перехода к нормальным объективам от телескопических и ухудшаться по мере диафрагмирования объектива (уменьшения отверстия), а также по мере уменьшения размеров матриц и, соответственно, диаметров объективов.

Системы автофокуса

Если объект находится на "бесконечном" удалении от камеры (в реальности, в зависимости от фокусного расстояния и светосилы объектива, а также размеров матрицы, "бесконечное" удаление может означать расстояние от трех-пяти до нескольких десятков метров и далее), то резкое изображение формируется в фокальной плоскости объектива. Как только объект съемки приближается к камере, плоскость резкого изображения тоже сдвигается, и, чтобы она по-прежнему оказалась на светочувствительном элементе, объектив приходится удалять от него. Такое перемещение называют фокусировкой, и в простейших камерах оно осуществлялось вручную, путем визуального совмещения двоящегося изображения в окулярах видоискателей незеркальных механических аппаратов либо путем достижения максимальной резкости на матовом стекле зеркалок (иногда такие камеры дополнительно снабжались системой оптических клинов, подобно оптическим дальномерам). Сейчас с полной уверенностью можно сказать, что ручная фокусировка, которая иногда все же требуется (в темноте, в случае быстродвижущихся предметов и в ряде других ситуаций; с механическими объективами, наконец), эффективно работает только на зеркальных камерах: на незеркальных фокусировка хоть через окуляр, хоть по основному дисплею получается слишком грубой.

Но большинство фотографов давно привыкли пользоваться автофокусировкой, которая бывает нескольких видов, делящихся прежде всего на активные и пассивные. К активным относятся ультразвуковая (измеряется время между посылкой и возвращением отраженного от объекта ультразвукового импульса) и инфракрасная (то же самое, но для инфракрасного импульса). Обе системы относительно дешевы, потому (по крайней мере инфракрасная) и по сей день применяются в бюджетных компактах. Недостатки их на виду: для редко употребляемой ныне ультразвуковой препятствием будет даже забор из сетки-рабицы, не говоря уж об обычном стекле; инфракрасная работает стабильнее, но может "зависнуть" на объектах с большим поглощением (или, наоборот, отказать на фоне костра или пожара). Кроме того, на системах активного автофокуса практически невозможно создать такую вещь, как следящий автофокус (с непрерывным отслеживанием положения объекта).

Во всех камерах класса выше бюджетного применяются пассивные системы автофокуса. Автофокус по контрасту используется во всех незеркальных камерах. В простейшем случае изображение с матрицы подвергается непрерывному анализу, и, подвигав объектив туда-сюда, программа останавливает его при достижении максимального контраста. В более сложных случаях изображение делят на зоны, которые учитывают по отдельности или каким-то образом комбинируют для более точного выделения объекта. Достоинством автофокуса по контрасту является его чисто софтверная реализация, не требующая специальных датчиков, а недостатком - крайняя медлительность, ведь изначально система "не знает", в фокусе изображение или нет, и обязательно должна сделать несколько попыток-итераций, прежде чем достигнуть оптимума.