Qu'est-ce qui a un impact sur la vitesse de mise au point, l'objectif ou le boîtier de l'appareil photo?

La vitesse est la plus grande préoccupation, mais une description de la précision serait également appréciée.

Systèmes de mise au point automatique

L'autofocus est un système. Il n'y a pas de pièce unique qui soit particulièrement responsable du bon fonctionnement d'un système AF ou de sa haute précision. Dans les appareils photo modernes, les composants et les logiciels prenant en charge la mise au point automatique se trouvent à la fois dans l'objectif et dans le boîtier de l'appareil photo. Dans certains appareils photo qui sont toujours basés sur des systèmes AF hérités, ces composants peuvent être inférieurs, voire considérablement inférieurs, aux systèmes AF entièrement électroniques modernes.

D'un point de vue général, les systèmes électroniques de mise au point automatique dans lesquels le moteur est logé dans l'objectif offrent les meilleures performances et la plus grande précision. Cependant, un objectif AF avec un moteur de mise au point n'est qu'une partie de l'image ... vous avez encore besoin de quelque chose pour piloter ce moteur et le faire faire son travail. Il existe également différents types de moteurs, certains sont moins chers et moins efficaces tandis que d'autres sont plus chers et plus efficaces. En plus des composants mécaniques et électriques, vous avez également besoin d'un logiciel approprié ... firmware, pour faire fonctionner un système AF. Dans un système AF électronique moderne, le micrologiciel existe généralement à la fois dans l'objectif et dans le boîtier de l'appareil photo. Dans les systèmes plus anciens, le micrologiciel n'existera probablement que dans le corps de l'appareil photo (potentiellement avec le moteur d'entraînement AF, car certains modèles plus anciens incluaient le moteur dans le corps de l'appareil photo plutôt que dans l'objectif.)

Fonctionnement de l'autofocus

Dans le passé, l'autofocus était auparavant réalisé avec des systèmes de rétroaction en boucle ouverte partielle, où l'appareil photo initiait un mouvement d'entraînement AF, l'objectif s'ajusterait et le système s'arrêterait jusqu'à ce que vous lui demandiez d'effectuer un autre ajustement AF. Selon les implémentations exactes, plusieurs mouvements d'objectif peuvent s'être produits en réponse à une seule commande AF. Cela peut être dû à un micrologiciel limité ou inexistant dans l'objectif, empêchant une boucle de rétroaction appropriée.

Dans les systèmes AF modernes, l'entraînement AF est réalisé avec des systèmes de rétroaction en boucle fermée. En boucle fermée, les réglages AF sont effectués en continu jusqu'à ce que la mise au point soit effectuée ... au moins dans certaines tolérances. Cela est possible grâce à un firmware beaucoup plus riche logé dans des objectifs à mise au point automatique, permettant une communication bidirectionnelle plus complète entre l'objectif et l'appareil photo. La caméra demande à l'objectif d'effectuer un certain mouvement, et l'objectif peut fournir des informations pour savoir s'il a effectué le mouvement demandé, et si le mouvement était du montant demandé, ou non. L'appareil photo et l'objectif peuvent continuellement effectuer des ajustements en réponse à une seule commande AF de l'utilisateur pour obtenir une mise au point plus précise.

Une telle rétroaction en boucle fermée est un avènement plus récent dans les systèmes AF, pris en charge par une technologie d'objectif plus récente, un logiciel d'entraînement AF plus avancé dans les boîtiers d'appareils photo et des capteurs de détection de décalage de phase plus précis. La vitesse et la précision AF dépendent de plus en plus des capacités du capteur AF, du nombre de points du capteur AF, des capacités du logiciel de lecteur AF et de la vitesse des processeurs intégrés.

Précision de l'autofocus

En ce qui concerne la précision, plusieurs facteurs spécifiques jouent un rôle. Le capteur AF est probablement le facteur le plus important, mais le micrologiciel de l'objectif ainsi que la qualité optique de l'objectif comptent également. Les systèmes de mesure, en particulier les systèmes de mesure des couleurs, deviennent également liés au système AF des appareils photo modernes, offrant des capacités accrues qui n'étaient pas possibles auparavant, ou uniquement possibles sur les appareils photo très haut de gamme. Il existe une grande variété de capteurs AF sur le marché dans les appareils photo reflex numériques actuels, des capteurs de base à 9 points avec un seul point de haute précision au capteur à 61 points avec 41 points de haute précision, et une variété d'options entre les deux. La taille de chaque collimateur autofocus, leur densité, l'orientation des lignes de capteur à détection de phase et même la façon dont les lignes de capteur convergent affectent tous la précision et l'exactitude d'un système AF.

Naturellement, plus le capteur AF est complexe et plus le nombre de collimateurs AF est élevé, plus le logiciel qui le pilote doit être complexe. Dans les systèmes AF "réticulaires" modernes (de type net), où il y a un nombre élevé de points, ainsi qu'un nombre élevé de points de haute précision, le logiciel de lecteur AF est généralement assez avancé. Un capteur de mesure des couleurs, Olive / Sarcelle (rouge-vert et bleu-vert) ou RVB complet, peut être impliqué dans les décisions du système AF, permettant la couleur, la forme et même l'identification du sujet sur la base de bibliothèques de sujets connus. dans la sélection des collimateurs AF à utiliser pour déterminer la mise au point.

La précision d'un collimateur autofocus dépend de sa structure. Il existe des points de ligne simples , à la fois des capteurs horizontaux et verticaux, des points de type croisé , qui impliquent des capteurs de ligne horizontaux et verticaux dans un seul collimateur autofocus, et des points de type croisé diagonal qui impliquent deux capteurs de ligne à 45 degrés en opposition l'un à l'autre pour un seul Collimateur autofocus et collimateurs de type double croix qui utilisent à la fois un ensemble de capteurs de type croisé standard et diagonal sur un seul collimateur autofocus. Plus il y a de capteurs de ligne, quelle que soit leur orientation, impliqués dans la détection du déphasage en un seul collimateur AF, cela augmentera la précision de la mise au point détectée par ce collimateur.

La conception de chaque capteur varie également. Certains capteurs de ligne sont extrêmement précis car ils incluent plus de photodiodes par ligne, ce qui permet de détecter le décalage de phase par incréments plus fins, tout en nécessitant plus de lumière pour ce faire. D'autres sont de moindre précision car ils utilisent moins de photodiodes par ligne, détectant plus de lumière par capteur, fonctionnant ainsi dans une lumière globale plus faible. Certains collimateurs AF ne fonctionnent que jusqu'à certaines ouvertures maximales. Les points de précision les plus élevés ont tendance à nécessiter f / 2,8, et il y a généralement moins de points dans un système AF aussi précis. La plupart des collimateurs AF nécessitent au moins f / 4 ou f / 5,6, fonctionnant avec moins de lumière mais offrant également moins de précision. Certains systèmes AF avancés prennent en charge un ou plusieurs collimateurs AF qui fonctionneront avec des objectifs ayant une ouverture maximale f / 8 (comme un objectif f / 5,6 avec un TC 1,4x ou un objectif f / 4 avec un TC 2x).

Performances de mise au point automatique

En ce qui concerne la vitesse d'un système AF, cela se résume vraiment à deux choses: la lumière et les performances de traitement. Dans presque tous les cas, plus la lumière descend de l'objectif, plus la mise au point automatique sera rapide. Cela est dû au fait qu'une unité AF, un petit boîtier sous le miroir DSLR qui abrite le capteur AF, n'utilise qu'une fraction de la lumière qui passe réellement à travers l'ouverture. Le miroir lui-même est à moitié argenté et permettra à environ 50% de la lumière qui l'atteindra à travers un miroir secondaire, qui réfléchira ces 50% de lumière sur l'unité AF. De plus, seule la zone du cadre couverte par les collimateurs AF est en fait à moitié argentée dans le miroir principal, donc seule une fraction de la quantité totale de lumière est impliquée en premier lieu ... donc nous travaillions avec moins de 50% de la quantité totale de lumière traversant l'ouverture de l'objectif. En outre, un objectif spécial au-dessus de l'unité AF au-dessus du capteur est chargé de diviser davantage la lumière qui l'atteint. La lumière atteignant l'unité AF sera divisée par autant de collimateurs AF, et pour chaque collimateur AF, la lumière sera divisée à nouveau pour atteindre les deux, quatre, voire huit moitiés de chaque capteur de ligne chargé de détecter le déphasage pour chaque collimateur AF . Un capteur AF doit fonctionner avec moins de 50% de la lumière passant à travers l'objectif, et chaque collimateur AF fonctionne avec une fraction de cette lumière.

En supposant que vous disposez de suffisamment de lumière pour utiliser les collimateurs autofocus de la plus haute précision, le facteur clé des performances est l'efficacité du logiciel du lecteur AF et la vitesse du processeur qui l'exécute. Un algorithme efficace fonctionnant sur un processeur rapide, associé à un objectif de haute qualité qui comprend également un processeur rapide et des algorithmes efficaces dans son propre firmware, produira certaines des meilleures performances AF. Dans le cas du Canon 1D X, le système AF et de mesure dispose en fait d'un processeur dédié qui est indépendant des processeurs d'image de base (une configuration unique), fournissant une AF continue avec une puissance de traitement ininterrompue. Le calcul haute performance permet à un système AF, à la fois l'objectif et l'appareil photo, d'effectuer plusieurs fois le réglage fin de l'AF en boucle fermée en une fraction de seconde, avec une précision extrêmement élevée,

C'est une question complexe car il existe plusieurs façons de pratiquer la FA qui couvrent le corps et l'objectif, et le tout fonctionne ensemble comme un système. Cela dépend du mécanisme utilisé pour déplacer les optiques.

La vitesse de mise au point à vis dépend en partie de la vitesse à laquelle le corps peut tourner la came qui entraîne l'objectif et en partie du poids et de la friction du mécanisme de mise au point de l'objectif. (D'un autre côté, c'est l'une des raisons pour lesquelles les objectifs AF à vis ont tendance à être "bon marché" par rapport aux objectifs manuels plus anciens: ils doivent avoir un faible poids et une faible friction pour pouvoir se concentrer rapidement sans forcer le moteur à travailler plus fort. . La traînée qui aide une main humaine à effectuer des réglages fins n'est pas souhaitable lorsque l'objectif est tourné par le corps.)

Les moteurs dans l'objectif ont tendance à être plus rapides (et plus silencieux) que l'AF à vis, donc la vitesse de mise au point dépend presque entièrement de l'objectif, qui agit simplement sur les commandes du corps et fournit peut-être des informations sur la façon dont les choses se sont passées. L'état de la source d'énergie dans le corps peut jouer un petit rôle selon la façon dont le corps gère son pouvoir.

La précision est fonction de la capacité du corps à prendre des décisions sur la façon dont l'image est mise au point, à quel point il peut contrôler le mécanisme de mise au point et à quel point le mécanisme tient sa position lorsqu'il n'est pas déplacé.

La comparaison de certains objectifs AF de première génération de Minolta sur un boîtier Maxxum 9000 de première génération (à peu près le premier véritable reflex AF ¹ ) à un boîtier raisonnablement actuel (Sony Alpha A900) indique que même avec exactement les mêmes objectifs, un nouveau boîtier améliore considérablement la vitesse , tandis qu'un nouvel objectif sur un ancien corps n'améliore que légèrement la vitesse (voire pas du tout). Je n'ai pas mesuré cela objectivement, mais subjectivement, je dirais que l'ancien corps avec un nouvel objectif donne, peut-être, une amélioration de 20 à 30%, tandis que l'ancien objectif avec un nouveau corps est probablement au moins 5 fois plus rapide.

J'ajouterais cependant que l'amélioration de la vitesse a été extrêmement non linéaire au cours de cette période. J'ai également un Maxxum 9 de 1998 ou 1999, qui est à peu près à égalité avec l'A900 - si quoi que ce soit, il semble que c'est légèrement plus rapide, bien que je ne sois pas vraiment sûr de cela.

Je dois ajouter que l'âge des lentilles ne fait pas beaucoup de différence de vitesse, mais il peut y avoir (il y a) des différences assez importantes au sein des lentilles du même âge. Par exemple, j'ai un certain nombre d'objectifs Minolta AF de première génération - 28, 35, 50, 135 et 28-135. Le 135, par exemple, se concentre très rapidement. J'ai également un 85 / 1.4 beaucoup plus récent - mais le 135 se concentre toujours beaucoup plus rapidement.

Au moins pour la photographie fixe , la précision dépend principalement du corps. Si la mise au point était effectuée en boucle ouverte, alors l'imprécision entre la distance à laquelle l'objectif devait se déplacer et la distance qu'il a effectivement déplacée entraîneraient une inexactitude de la mise au point. Contrairement à la croyance populaire, je suis raisonnablement certain que la mise au point en boucle ouverte n'a jamais été la norme, ni probablement utilisée du tout (par exemple, le brevet de Minolta de 1982 divulgue un système en boucle fermée). Étant donné qu'il est en boucle fermée, un mouvement plus précis de l'objectif signifie généralement moins de réglages pour obtenir une mise au point précise.

Sur un sujet légèrement différent, je noterais qu'avec les capteurs f / 2.8 vs f / 4, f / 5.6 (etc.), le vrai problème n'est pas la quantité de lumière utilisée dans la plupart des cas. Le vrai problème est principalement le diamètre de la lentille (exprimé en angle) vu par le capteur. Pour expliquer cela, j'ai probablement besoin de sauvegarder et d'expliquer un peu comment fonctionne un capteur AF en premier lieu. Pour l'instant, restons sur un simple capteur monoligne. Cela commence par deux prismes, un peu comme l'image divisée au centre de la plupart des écrans des caméras à mise au point manuelle. Derrière chaque prisme se trouve un capteur de ligne. Tout comme avec un viseur à images divisées, l'appareil photo trouve la mise au point en alignant les images provenant de ces deux prismes.

La différence fondamentale entre un capteur f / 2,8 et (par exemple) un capteur f / 5,6 est l'angle de ces prismes. Cela détermine l'angle entre deux flux qui sont «regardés» par le capteur de mise au point. Plus l'angle entre la lumière capturée par les deux prismes est large, plus il y aura de désalignement entre les images capturées par ces deux capteurs pour un degré de mise au point donné. Ceci, à son tour, permet à l'appareil photo de déterminer plus facilement le degré de mise au point et de déterminer la mise au point finale avec plus de précision.

Point principal cependant: il ne s'agit pas de la quantité de lumière, mais de l' angle de la lumière. Un capteur f / 2,8 à l'intérieur battra toujours (facilement) un capteur f / 5.6 en plein soleil, même si ce dernier a plus de lumière pour fonctionner. De même, avoir un objectif plus rapide que la note du capteur (par exemple, objectif f / 1,4, capteur f / 2,8) ne donne pratiquement aucune amélioration.

En ce qui concerne les différences de vitesse entre le fait d'avoir le moteur dans le corps et l'objectif, je crains de devoir encore une fois contredire les connaissances courantes. À titre d'exemple, Minolta a fabriqué des objectifs 300 / 2,8 dans les deux versions à entraînement par le corps et dans l'objectif (SSM). La version SSM est (comme prévu) pratiquement silencieuse, et "se sent" comme si elle se concentrait plus vite - mais ici j'ai fait quelques mesures objectives, et il s'avère que la version SSM est légèrement plus lente que son prédécesseur à commande mécanique. Au moment de sa sortie, cependant, cela n'avait plus vraiment d'importance - les lentilles à commande mécanique étaient "assez rapides".

Je dois cependant ajouter que pour la mise au point suivante, les objectifs SSM / HSM / USM semblent avoir un avantage. Je soupçonne que cela a moins à voir avec la vitesse de mise au point qu'avec la précision du mouvement. Dans un reflex, il y a généralement un délai de 80 à 100 ms pendant que le miroir se relève avant que la photo ne soit prise. Le système AF regarde le mouvement de la mise au point et prédit où il sera lorsque l'obturateur s'ouvre réellement. Contrairement à la mise au point automatique normale, cependant, il ne fait aucun doute que cela doit être fait en "boucle ouverte" - dès que le miroir commence à se relever, le capteur AF ne reçoit plus de lumière, il ne peut donc rien détecter. Ainsi, pendant cette durée, le système AF continue simplement de déplacer la mise au point de l'objectif sans aucun moyen de vérifier à quel point ce mouvement reflète ce qu'il demande.

Bien que je ne trouve pas de lien vers celui-ci pour le moment, un site a fait un test il y a quelques années. Si je me souviens bien, ils ont monté une cible sur une voiture et se sont dirigés vers la caméra, prenant des photos jusqu'à ce que la voiture passe devant la caméra.

Selon la façon dont vous souhaitez interpréter les résultats, vous pouvez lire les résultats comme favorisant Sony ou Canon. Le Sony A700 a produit le pourcentage le plus élevé d'images au point, mais le Canon 1D actuel (je pense que la marque IV) a produit un plus grand nombre d'images au point, grâce à une fréquence d'images plus élevée.

Sommaire:

1. Au moins avec les premiers systèmes AF qui étaient vraiment lents, le corps fait la grande différence. 1a. Mais la majeure partie de cette différence s'est produite il y a plus d'une décennie.
2. Pour les capteurs f / 2,8 vs f / 5,6 (etc.), c'est vraiment le f / stop qui compte, pas la quantité de lumière.
3. Les différences entre la mise au point guidée par le corps et la mise au point par objectif étaient autrefois énormes, mais maintenant minimes - au point que ce n'est pas une classe par objectif plutôt qu'une autre classe. 3a. mais pour suivre la mise au point, les moteurs dans l'objectif ont toujours un avantage majeur.

Bien que je ne tourne pas de vidéo, je suppose que cela suffit comme une mise au point prédictive que 3a s'applique probablement également à la vidéo.

Il y a eu quelques tentatives avant cela - pour quelques exemples, le Nikon F3AF et un Pentax dont je ne me souviens pas du numéro de modèle. Ni vendu assez pour s'en apercevoir. D'un point de vue purement technique, ni l'un ni l'autre ne pourrait honnêtement être considéré comme une preuve de concept - si vous aviez assez de patience, vous pourriez les orienter vers quelque chose et découvrir qu'ils trouveraient en effet le point de focalisation correct - finalement. Cependant, je dirais que les deux sont tout à fait impraticables. La mise au point était beaucoup trop lente pour être utile, et la sélection d'objectifs si limitée qu'elle importait peu de toute façon - Pentax n'avait qu'un seul objectif AF et Nikon deux.

Parlant d'équipement Canon: la vitesse est principalement dictée par l'objectif, la précision par le corps. Cependant, la précision dépendra également en partie de la précision du moteur de l'objectif.

Fondamentalement, la lentille et le corps fonctionnent comme un système en boucle fermée. L'ordinateur dans le corps décide de l'état actuel de la mise au point. Ces informations sont collectées via ses capteurs. Le nombre et le type varient selon le corps. Par exemple, les modèles bas de gamme ont un capteur de type croisé au centre et 8 autres capteurs de type point. L'ordinateur envoie ensuite une demande à l'objectif de faire pivoter l'élément de mise au point sur un protocole SPI à 8 bits de données et 1 bit d'arrêt.

Maintenant, le microcontrôleur sur l'objectif prend un appel sur la durée de fonctionnement du moteur pour atteindre la position demandée. Il s'agit lui-même d'un système en boucle ouverte dont la vitesse et la précision dépendent uniquement de l'objectif. Il s'agit d'un processus en boucle ouverte et l'objectif n'a aucun retour de position. Il tourne simplement autant qu'il le pense. C'est là que la précision du moteur de l'objectif entre en jeu. Une fois la position demandée atteinte, le corps vérifie à nouveau la mise au point. S'il est satisfait de la mise au point, il envoie une indication à l'utilisateur ou demande une correction sur la position.

Cependant en pratique, la précision du moteur n'affectera pas vraiment la précision de la mise au point. L'âge des capteurs de point de croisement et de la poussière sera probablement un facteur beaucoup plus important.