Comment fonctionne l'autofocus?

La mise au point automatique est une caractéristique des appareils photo modernes qu'il est facile de prendre pour acquis. Mais avez-vous déjà arrêté de vous demander comment cela fonctionne? La focalisation d'un objectif manuel peut être un processus fastidieux et frustrant, en particulier pour les amateurs - alors, comment votre smartphone le fait-il si facilement??

Il s'avère que plusieurs technologies sont en réalité utilisées pour obtenir un effet de mise au point automatique. Commençons par expliquer en quoi consiste la mise au point, puis comment l’ordinateur de votre téléphone peut le manipuler pour obtenir une image nette.

Comment Focus fonctionne

L'objectif de l'appareil photo de votre smartphone 6 raisons pour lesquelles votre smartphone est le meilleur de vos appareils photo 6 raisons pour lesquelles votre smartphone est le meilleur de vos appareils photo Ce n'est peut-être pas un reflex numérique, mais votre smartphone est bien au dessus de son poids en matière de photographie. La prochaine fois que vous sortez, quittez votre ancien point et tirez chez vous. a la même fonction que l'objectif de votre œil: prendre la lumière qui la frappe et la projeter sur un capteur afin de pouvoir enregistrer une image.

La courbure exacte de l'objectif détermine à quelle distance le capteur doit se trouver pour produire une image claire. Si vous avez déjà utilisé une loupe pour brûler du bois lors d'une journée ensoleillée, sachez qu'elle doit être tenue exactement à la bonne distance pour concentrer la lumière..

La même chose arrive avec les caméras: si la distance est incorrecte, l'image est floue et donc floue. Cette distance est connue comme l'objectif “profondeur de champ”.

Pour compliquer les choses, l’angle auquel la lumière frappe une lentille change sa profondeur de mise au point. Une lentille plus plate focalise les rayons de lumière parallèles provenant d'une source éloignée, mais rend floue la lumière oblique provenant d'objets périphériques. Un objectif plus incurvé ferait le contraire.

La vidéo ci-dessous explique en détail le fonctionnement des objectifs, si cela vous intéresse:

Vous pouvez constater cet effet vous-même en levant deux pouces, l'un près de votre visage et l'autre à bout de bras. Si vous fermez un œil, vous constaterez que vous pouvez déplacer votre mise au point entre les pouces. Quand le lointain est dégagé, le proche devient flou, et inversement.

Dans le cas de votre oeil, le changement de focus se fait en utilisant de minuscules muscles pour modifier physiquement la forme de la lentille. Le surmenage de ces muscles les fatigue, raison pour laquelle la fatigue visuelle qui persiste pendant trop longtemps.

Dans les appareils photo qui utilisent des objectifs en plastique rigide ou en verre, l’ensemble de l’objectif est monté sur un moteur, qui peut modifier sa distance par rapport au capteur pour obtenir la mise au point souhaitée. Les objets situés à la bonne distance focale seront nets, tandis que les objets trop proches ou trop éloignés seront flous.

La question qui se pose est de savoir comment la caméra sait la bonne distance pour son objectif.?

Méthodes de mise au point automatique active

La méthode la plus simple de mise au point automatique consiste à utiliser un système mécanique qui trouve la distance au sujet de l'image, puis l'utilise pour dicter la mise au point.

Le premier brevet, déposé par Polaroid en 1986, utilisait un sonar. Il pulsait la cible avec des ultrasons et utilisait l'écho pour déterminer la distance. Cela fonctionne, mais peut tomber lors de la prise de vue à travers des surfaces claires mais solides comme du verre. Si vous essayez de prendre une photo par une fenêtre, la fonction de mise au point automatique détectera l’écho sur le verre et fera la mise au point dessus, laissant l’image floue au-delà..

Les systèmes plus modernes utilisent la lumière, en particulier la lumière infrarouge. Ils produisent une impulsion de lumière infrarouge et mesurent la quantité réfléchie ou le temps nécessaire au retour de la lumière, puis utilisent cette information pour déterminer la distance. Si vous regardez la caméra de votre téléphone et voyez deux petites diodes à côté, c'est probablement ainsi que votre téléphone calcule la mise au point..

Cette approche est simple et a tendance à fonctionner assez bien, mais elle présente des inconvénients. Certaines surfaces absorbent la lumière infrarouge, ce qui peut entraîner une lecture erronée des distances. Au-delà de cela, toute source IR (telle qu'une flamme nue ou une lumière incandescente brillante) peut submerger la lumière incidente et rendre l'autofocus inutilisable. Essayez d'éviter ces scénarios si vous souhaitez obtenir de bonnes photos avec un appareil photo autofocus actif..

Alors, quelle est l'alternative?

Méthodes de mise au point automatique passive

La mise au point automatique passive peut être beaucoup plus coûteuse à mettre en œuvre. Vous avez donc tendance à la voir principalement sur les appareils reflex (numériques et analogiques). La mise au point automatique passive consiste à effectuer une analyse mathématique sur les données d’image brutes elles-mêmes afin de déterminer si elles sont nettes ou non..

La forme la plus courante de mise au point automatique passive est “détection de contraste”, lequel échantillonne une ou plusieurs bandes de pixels à partir du centre de l'image et mesure le contraste entre pixels, ajuster l'objectif pour essayer de trouver la configuration qui maximise ce contraste.

Cela fonctionne car les zones d’image floues ont intrinsèquement moins de contraste, et comme cette méthode n’est pas gênée par les sources de lumière IR ou les surfaces matérielles, elle est plus robuste que la mise au point automatique active. En un sens, c’est le moyen le plus précis de juger la mise au point car elle mesure directement la netteté de l’image..

En fait, il est si efficace qu'il peut même faire la mise au point à travers un objectif qui modifie les propriétés focales de l'appareil photo - un scénario dans lequel toute autre approche échoue. En revanche, la détection du contraste peut prendre un certain temps pour trouver une bonne mise au point (car elle doit tester de nombreuses possibilités) et peut poser problème dans les scènes sans contraste élevé (comme dans la photographie en basse lumière. An Illuminating Guide to Low Light Photography Guide éclairant de la photographie sous faible lumière Si la photographie consiste à capturer de la lumière, comment prenez-vous des photos lorsque la lumière est rare?).

Une approche différente de l'autofocus passif s'appelle “détection de phase”, lequel utilise deux microlentilles pour capturer des échantillons de lumière entrante et les projeter sur deux capteurs. En analysant la différence entre ces images, l’appareil photo peut déterminer avec une grande précision l’alignement des rayons lumineux qui pénètrent dans l’appareil photo et utiliser ces informations pour obtenir la bonne mise au point..

C'est un moyen très rapide de déterminer la mise au point optique, mais coûteux en raison du besoin d'objectifs, de miroirs et de capteurs supplémentaires, vous le verrez donc davantage dans les appareils photo reflex numériques haut de gamme que dans ceux d'entrée de gamme. Les meilleurs reflex numériques d'entrée de gamme Pour les nouveaux photographes Les meilleurs reflex numériques d'entrée de gamme Pour les nouveaux photographes Si vous souhaitez améliorer vos compétences en photographie ou si vous connaissez quelqu'un d'autre, il n'y a pas de meilleur moyen que de pénétrer dans le monde des appareils photo reflex numériques. . De plus, il peut être moins précis que la détection de contraste, en particulier pour les sujets complexes comportant des composants à plusieurs profondeurs..

Plus récemment, nous avons commencé à voir “hybride” systèmes de mise au point automatique passive apparaissent, qui utilisez la détection de phase pour obtenir une bonne mise au point, puis la détection de contraste pour affiner légèrement la mise au point.. À bien des égards, ces caméras offrent le meilleur des deux mondes (vitesse et précision), mais elles sont actuellement très coûteux. Espérons que les coûts diminueront au cours des prochaines années.

L'autofocus et vous

Ce sont les quatre principales approches de l'autofocus couramment utilisées aujourd'hui. À l'avenir, nous verrons peut-être “caméras de champ de lumière Caméra de champ de lumière Lytro: Snap Happy Or Photo Gimmick? Lytro Light Field Camera: Snap Happy ou Gimmick photo? Décrite par un employé comme "le premier changement majeur dans la photographie depuis l'invention de la photographie", la caméra à champ de lumière Lytro est certainement un appareil révolutionnaire. La caméra bouleverse les choses en remplaçant une grande partie du lourd… ” devenir plus populaire, qui capture des images à chaque mise au point possible et choisit la meilleure. Jusque-là, nous devons contourner les limites de la technologie disponible.

Alors, comment obtenir de bonnes photos? 5 façons d'éviter le flou avec un appareil photo intelligent 5 manières d'éviter le flou avec un appareil photo intelligent prendre la technologie. Malheureusement, souvent, nos smartphones produisent des images trop floues… à partir d'un appareil photo autofocus?

• Le plus important est de tenir la caméra immobile et assurez-vous que l'objectif a totalement convergé. Cela double si vous utilisez un système de mise au point automatique basé sur le contraste ou sur la plage nécessitant quelques secondes pour trouver la mise au point correcte..
• Vous devez également vous assurer que votre sujet est au bon point de mise au point automatique, généralement au centre du viseur, mais pas toujours. C’est quelque chose dont presque tous les systèmes de mise au point automatique dépendent.
• Enfin vous devez soyez conscient de la technologie que vous utilisez et assurez-vous que votre scène est un bon match pour elle. N'essayez pas de vous concentrer directement sur une source de lumière IR brillante à l'aide d'un système actif. Si vous utilisez un système à base de contraste, évitez de prendre des photos d'une seule couleur (comme un mur vierge) et évitez de prendre des photos de nuit..

En dehors de cela, vous n'avez pratiquement pas à y penser. D'une certaine manière, c'est un peu le but.

Êtes-vous un photographe? Avez-vous des conseils à partager pour gérer l'autofocus? Quel est ton appareil photo préféré? Faites-moi savoir dans les commentaires!

Crédits image: “Samsung Galaxy S5“, “Reflex“, “DSLR“, par Wikimedia