TEST a RECENZE, jak ostří Canon EOS 70D s Dual Pixel CMOS AF

Tento článek navazuje na významné letní oznámení Canonu, kdy představil s novým modelem EOS 70D zcela novou metodu ostření při fotografování a natáčení digitální zrcadlovkou, a vysvětluje technologii Dual Pixel CMOS AF.

Jak je zvykem nejdříve některé technologie zkouší na nižsích modelech fotoaparátů, podobně se například dotykový displej nebo kombinace fázové detekce na senzoru a kontrastní na čipu u modelu EOS 650D. Podobně jako autofokusový systém se nejdříve dotykový displej objevil na EOS 650D a později na EOS 700D, nyní je také na nejvyšším středním modelu EOS 70D, a osobně si troufám odhadnout, že pokud se má příští rok objevit nástupce EOS 7D, Mark II, pak se u něj jako prvního z profi řady objeví také.

Jak funguje tradiční AF systém v zrcadlovce

Světlo dopadá objektivem na částečně postříbřené zrcátko ve spodní poloze. Jelikož je žástečně propustné, část světla se odráží nahoru do hranolu a do hledáčku, kde obraz vidí fotograf, ale část také proniká zrcátkem a po odrazu od sekundárního zrcátka (ukrytého pod a za hlavním), dopadá směrem dolů do místa, kde jsou autofokusové senzory pro fázovou detekci. Pro každý autofokusový bod je jeden pár autofokusových senzorů.

Namaloval jsem k tomu obrázek s popisem situace

A nyní detailněji - hovořit budu o otevřené smyčce a fázové detekci na AF senzoru

1. AF senzor dostane světlo z objektivu (1) tak, že na sekundární zrcátko (4) pronikne část světla, které běžně prochází od hlavního zrcátka (2) do hledáčku, sekundárnhí zrcátko část světla odrazí na autofokusový senzor (3)
2. AF systém spočte vzdálenost objektu a určí, jak hodně se má změnit nastavení čoček objektivu, aby objekt (který se určil výpočtem ze známých scén) byl ostrý
3. AF systém dá motorku v objektivu příkazy na změnu ohniska, aby se přesunuly jeho členy a aby se zaostřilo
4. Objektiv se přenastaví
5. Objektiv přitom vychází z tabulky, kterou má ve své "pevné paměti", tabulka reflektuje jisté matematické vztahy
6. Jestliže fáze dopadající na AF senzory jsou příliš daleko, tělo fotoaparátu dá objektivu příkaz, aby přesunul ostřící optiku zcela dopředu a zcela dozadu, zda se neobjeví na fázovém detektoru obě fáze, což by znamenalo blížící se focus
7. Objektiv zpět informuje AF systém, že se přenastavil (nemůže informovat, že je objekt ostrý, protože objektiv to nevidí)
8. AF systém informuje fotografa, že je zaostřeno zeleným kolečkem v hledáčku a pípnutím pokud je zapnuto
9. Pokud fotograf domáčkne spoušť provede se expozice
10. Další činnost AF je možná pouze pro další expozici

(vynechávám počítání expozičních parametrů a také možnost, že autofokusový systém je nastaven na AI Servo a předpokládám, že AF úspěšně určí a vypočítá pro objektiv vzdálenost objektu)

Poznámka pod čarou
Nechybí vám v tomto postupu něco?  Objekt se v mezičase mohl pohnout a změnit tak svou vzdálenost, tedy nebude ostrý a navíc AF systém si už nezkotroluje zpětně, zda pohyb optiky objektivu vedl k zaostření na objekt. Co se stane pak? Napište do komentáře

Příklady autofokusových senzorů

Ostřící body AF senzorů jsou umístěny pod hlavní zrcátkovou komorou. Skládají se z malých dvou pásků bodů citlivých na světlo. Jeden pár představuje jeden senzor. Křížové senzory jsou orientovány do kříže. Pokud senzor není křížový, je slepý na detaily orientované jeho směrem.

Autofokusový senzor EOS 650D	Autofokusový senzor EOS 700D	Autofokusový senzor EOS 70D

Ve fotoaparátu EOS 650D, představeném loni v srpnu, byly jako u první digitální zrcadlovky Canonu vyhrazeny na čipu některé pixely ne pro obraz, ale pro detekci ostření - v tomto případě kontrastu. Jeho 18megapixelový čip nesl název 18MP APS-C 'Hybrid CMOS'. V běžném provozu řeší AF tradiční AF modul (zrcátko dole), ale v Live View je zrcátko v horní poloze, na AF modul nedopadá žádné světlo a v hledáčku je tma. Všechno světlo nyní dopadá na čip a zobrazuje se přímo na hledáčku. Ostření v takové situaci je nerealizovatelné - "rozumně".

Hybridní jej nazýval Canon proto, že v těle existovaly obě techniky ostření, fázová, tradiční a také kontrastní na čipu. Body pro kontrastní pokrývaly cca 80 % plochy čipu, AF fázový systém má u EOS 650D pouze 9 bodů u středu obrazu. Kontrastní detekce - běžně používaná v kompaktech - má ovšem některé neduchy, hlavně je nesrovantelně horší v přesnosti a rychlosti, oproti fázové detekci. Podobně tomu bylo u letošního modelu EOS 700 (článek 700D je téměř stejná zrcadlovka jako EOS 650D)  a EOS 100D (článek: nejmenší zrcadlovka Canonu).

Nejlépe ale v tomto konceptu fungují pouze STM objektivy EF 40mm f/2.8 STM, EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 STM a EF-S 15-55 f/3.5-5.6 STM.

U novinky EOS 70D, kterou jsme představili tady, Canon upustil od hybridního systému a vyvinul zcela nový koncept. A když jsem jej viděl a mohl vyzkoušet, musím se za něj jednoznačně postavit, rozdíl v ostření v Live View je ve srovnání s EOS 650D, EOS 5D, EOS 7D a EOS 60D propastný a konečně to ostří jak pro video, tak pro fotografování v Live View, a to rychle a přesně.

Navíc, pro focení a natáčení videa je evidentní, že algoritmus chování AF je rozdílný. Zatímco na video očekáváme, že dojezd autofokusu bude čistý a jemný spíše nelineární, u focení na Live View chcete prostě zaotřit co nejdříve. Je to také patrné a přesně popsané na videu níže.

Pořád pamatujme na to, že stále je v těle tradiční 19 bodový AF čip (stejný jako má EOS 7D) v zrcátkové komoře a ten funguje v případě, že používáme hledáček. Nemyslete si, ale že Dial Pixel CMOS AF je rychlejší než tradiční fázová detekce s 19 AF body. Zatím není, ale kdo ví, za pár let.

Čip Dual Pixel CMOS AF v EOS 70D má 20,2 megapixelů a velice se podobá tradičními designu čipu, pouze jeden každý bod je rozdělen na dvě fotodiody, na kterých se pak řeší fázová detekce. Už v roce 2010 měla podobný koncept firma Fujifilm na svém fotoaprátu F300EXR a později první bezzrcadlový koncept Nikon 1, vždy se ale použil pouze malý počet bodů (ve srovnání s celým čipem). Dual Pixel CMOS AF nepoužívá ale celou plochu, ale jen 80 procent jeho plochy, tedy řádově 16 mil. buněk na čipu pro fázovou detekci. To má pochopitelně výrazný vliv při ostření v horších světelných podmínkách!

Každá fotodioda dokáže zaznamenat různé úrovně signálu, pouze ale úrovně. Pokud se úrovně ve stejné buňce od obou fotodiod liší, znamená to, že obraz není ve fázi a přepodkládá se, že je mimo focus. V předchozích generacích se buňky, které měly sloužit pro fázovou detekci zakrývaly při výrobě, teď jsou všechny odhaleny, takže významně vzrostla schopnost ostřit za horších světelných podmínek. Canon zveřejnil, že dokonce s clonou f/11, takže na ostření použijete velice málo světelný objektiv s konvertorem a vysokou clonou a i takové malé množství světla by měla AF systému stačit v tom, aby správně zaostřil.

Pokud obě fotodiody zaznamenají stejné úrovně signálu, má se za to, že obraz je ostrý, ve fázi.

Obrázek jsem použil z Wikipedie.

Je to jednoduché řešení složitého problému, který například SONY v Alpha 77, 58 a 99 řešila pomocí polopropustného zrcátka. Stejné fotodiody nejdříve fungují jako detektory fázové detekce a po domáčknutí spouště jako jedna buňka, která vyprodukuje signál různé úrovně - podle úrovně světla.

V tomto režimu (LiveView) světlo totiž dopadá pouze na čip, AF senzor (3) žádné světlo nedostává a navíc hledáček je zatemněný.

Postup, jak funguje AF systém, který jsem popsal na začátku, je úplně stejný i v případě Live View, pouze role se vymění, nepoužije se AF senzor umístěný dole v zrcátkové komoře, ale přímo čip. O tom, jak to výtečně funguje se přesvěčte na videu, které jsem připravil, viz níže.

Pokud vládnete angličtinou, něco informativního nachystal Canon na svých stránkách. Na tiskové konferenci jsem si EOS 70D na chvíli uzurpoval k sobě a připravil jsem krátké video s kompletním průchodem českým menu. Kromě toho jsem sejmul (omlouvám se - jen tak rychle z ruky), příklady ostření na EOS 70D v režimu fotografování a LiveView a režimu natáčení video v LiveView.

Jak se natáčí s EOS 70D - video od Canonu se záběry z natáčení si pusťte tady.