Por que as câmeras sem espelho têm foco automático mais rápido que as SLRs usando a visualização ao vivo?

Nas câmeras do início de 2013, geralmente é aceito que o uso do foco automático de detecção de contraste nas SLRs (ou seja, exibição ao vivo na maioria das SLRs) é algo realmente adequado apenas para assuntos estáticos ou quase estáticos devido à baixa velocidade de foco. Por outro lado, as melhores câmeras sem espelho da atualidade (a Olympus OM-D E-M5 frequentemente citada aqui) têm sistemas de foco automático que são significativamente mais rápidos em obter um bloqueio de foco, se não o desempenho da detecção de fase. sistemas de autofoco.

Meu entendimento é que os dois sistemas estão usando a mesma tecnologia, então por que as câmeras sem espelho têm sistemas de foco automático muito mais rápidos que as SLRs no modo Live View? É o caso de as lentes para sistemas sem espelho serem otimizadas para um desempenho rápido do CDAF? Em caso afirmativo, quais são essas otimizações?

Editar: em resposta a uma das respostas, não estou pensando em como câmeras como a série Nikon 1 ou a Canon EOS M têm foco automático mais rápido devido ao uso de elementos de detecção de fase no sensor; Entendo como o uso de uma tecnologia totalmente diferente melhorará as coisas - o que me interessa aqui é como alguns fabricantes tornaram o foco automático na detecção de contraste muito mais rápido do que é aparentemente possível nas SLRs. Um raciocínio semelhante se aplica à série Sony SLT, pois ela novamente usa PDAF em vez de CDAF.

O principal motivo é que as lentes DSLR são otimizadas para detecção de fase . Cada componente da lente é adaptado para um movimento rápido e para o vidro no momento exato da colheita. A detecção de contraste, por outro lado, funciona melhor com motores de passo capazes de mudar rapidamente de direção, para que você possa mover as lentes para dentro e para trás procurando o maior contraste na imagem.

A detecção de fase sabe imediatamente onde está o foco e quanto as lentes devem se mover para obter o foco perfeito. A detecção de contraste precisa "encontrá-lo". Isso força diferentes soluções de engenharia na fabricação de lentes.

Além disso, as DSLRs geralmente são feitas com visualização ao vivo como uma reflexão tardia . A maioria dos fabricantes pensa nisso como uma assistência ao foco manual. Eles não tentam criar AF rápido para o vídeo, pois sabem que os fotofotógrafos profissionais costumam usar o foco manual (não que eles tenham escolha com esse desempenho ...) enquanto os fotógrafos costumam usar os visores de qualquer maneira. Portanto, eles raramente têm processadores dedicados para detecção de contraste e, se a CPU principal estiver ocupada com o foco - ela não funciona tão bem quanto a unidade dedicada.

Além disso, a afirmação na sua pergunta não é totalmente verdadeira . As DSLRs SLT da Sony têm AF muito mais rápido na exibição ao vivo do que o Mirrorless, pois o design SLT basicamente permite que a câmera utilize totalmente seus sensores PDAF (Foco automático com detecção de fase) o tempo todo durante a exibição ao vivo. Assim, você obtém AF com qualidade DSLR com visualização ao vivo ao mesmo tempo. Além disso, a geração mais antiga de DSLRs da Sony ofereceu o Quick AF Live View - que nunca virou o espelho principal para o Live View - em vez disso, usou sensor secundário no visor, permitindo AF com qualidade DSLR por um preço adicional de atraso antes de tirar uma foto (o espelho teve que virar para capturar a fotografia).

Atualizar

Como essa pergunta e resposta foram originalmente escritas, muita coisa mudou na maneira como diferentes tipos de câmeras implementam o AF e nos níveis em que essas implementações são executadas.

Muitas DSLRs atuais agora possuem AF de detecção de contraste / detecção de contraste híbrido baseado em sensor de imagem no Live View, que rivaliza ou até melhora o desempenho do AF baseado em sensor de imagem em muitas câmeras atuais sem espelho. Particularmente, o Dual Pixel CMOS AF da Canon tem um desempenho tão bom em termos de velocidade quanto de precisão quanto muitas câmeras sem espelho atuais.

A grande diferença hoje (setembro de 2017) é que as DSLRs podem oferecer o melhor dos dois sistemas - AF de Detecção de Fase com sensor AF dedicado ou PD / CDAF híbrido com sensor de imagem principal comparável a qualquer coisa em uma câmera sem espelho - enquanto as câmeras sem espelho podem ofereça apenas a segunda opção.

Os sistemas de detecção de fase desde o início foram projetados para serem rápidos, mesmo que isso significasse sacrificar um pouco de precisão. Nos primeiros sistemas, a câmera deu uma olhada, decidiu até que ponto o foco precisava ser movido e enviou uma mensagem para a lente. A lente se moveu nessa quantidade e parou por aí. Se você quiser ajustar o AF com precisão, pressione meia vez para aproximar a lente, levante o botão do disparador e faça outra meia pressão. Como a lente deve ter menos viagens para fazer, ela deve resultar em um foco mais preciso. Projetos de lentes mais recentes incluíram uma maneira de a lente comunicar uma posição precisa do mecanismo de foco para a câmera. Isso levou a um foco mais preciso com muito pouca ou nenhuma penalidade de velocidade.

A velocidade do foco na detecção de contraste melhorou constantemente à medida que o poder de processamento das câmeras aumentou. Como o foco de contraste requer vários ciclos de medição e movimento, quanto mais etapas por segundo sua câmera puder processar, mais rapidamente ela realizará esses cálculos múltiplos. Novas lentes projetadas especificamente para as câmeras sem espelho são otimizadas para focalizar usando a detecção de contraste ou um híbrido que combina o foco de detecção de contraste e fase usando o sensor de imagem. E enquanto os fabricantes de DSLR se concentraram principalmente na criação de matrizes de foco aprimoradas para o foco de detecção de fase, os fabricantes sem espelho dedicam muito mais esforço para melhorar o foco de detecção de contraste.

Roger Cicala, no lensrentals.com, escreveu recentemente uma série sobre o desempenho do foco, que é bem detalhada e aborda várias dessas questões. É muito material para ler, mas achei uma leitura interessante.

http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-1-center-point-single-shot-accuracy http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus -reality-part-ii-1-vs-2-and-old-vs-new http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-3a-canon-lenses http: / /www.lensrentals.com/blog/2012/08/autofocus-reality-part-3b-canon-cameras http://www.lensrentals.com/blog/2012/09/autofocus-reality-part-4-nikon- full-frame

É simplesmente um caso de otimização. Os sensores usados ​​nessas câmeras foram otimizados para realizar o foco automático eficiente. Alguns usam detecção de contraste, enquanto outros ainda têm sensores de detecção de fase.

No caso do OM-D E-M5, ele usa o Contrast-Detect, que é basicamente um loop que mede o contraste local, move a lente e repete até que o contraste máximo seja encontrado. Esta última geração de sensores executa essa iteração em 240 Hz com processamento para analisar os dados correspondentemente rápidos. A Olympus está tão confiante em sua capacidade de tornar isso mais rápido que as DSLRs que não está considerando a detecção de fase no chip.

A Nikon, por outro lado, escolhe usar a Detecção de fase, e é por isso que eles podem focar tão rápido. Esse sistema requer muito menos iterações - como em uma DSLR usando o OVF - porque os dados coletados informam à câmera a direção e a quantidade de erros de foco. Isso não é preciso o suficiente para fazê-lo em um único limite, mas chega rapidamente. Uma coisa a notar é que os divisores para detecção de fase no chip são minúsculos, e é por isso que esses sistemas não funcionam tão rapidamente quanto os usados ​​pelas DSLRs com pouca luz. As câmeras Nikon 1 mudam para AF de detecção de contraste quando a luz é baixa.

Como você mencionou, as lentes influenciam a velocidade do foco automático. A chave está no loop descrito acima. Com a detecção de contraste, a câmera move continuamente a lente em pequenos incrementos. Em contraste (sem trocadilhos), a detecção de fase concentra a maioria com movimentos maiores. Motores, controles e feedback das lentes devem ser ajustados para cada caso específico. No caso das modernas lentes DSLR, o motor ultrassônico usado em muitas lentes trabalha contra elas.

Por exemplo, a Canon introduziu lentes com motores lineares (STM) com a EOS M, enquanto suas lentes sofisticadas possuem lentes ultra-sônicas (USM). Ao longo do lançamento, o explicitamente declarou que os novos motores foram projetados para funcionar melhor com o foco automático da EOS M, que usa detecção de contraste para ajustar o AF após os locais de detecção de fase focarem na área do estádio.