¿Qué afecta más la velocidad de enfoque, la lente o el cuerpo de la cámara?

La velocidad es la mayor preocupación, pero también se agradecería una descripción de la precisión.

Sistemas de enfoque automático

El enfoque automático es un sistema. No hay una sola parte que sea particularmente responsable de hacer que un sistema AF funcione bien o logre una alta precisión. En las cámaras modernas, los componentes y el software que admiten AF se encuentran tanto en la lente como en el cuerpo de la cámara. En algunas cámaras que todavía se basan en sistemas AF heredados, estos componentes pueden ser inferiores, incluso significativamente inferiores, a los sistemas AF totalmente electrónicos modernos.

Desde un punto de vista general, los sistemas de enfoque automático electrónico donde el motor está alojado en la lente proporcionan el mayor rendimiento y la más alta precisión. Sin embargo, una lente AF con un motor de enfoque es solo una parte de la imagen ... aún necesita algo para conducir ese motor y hacer que funcione. También hay diferentes tipos de motores, algunos son más baratos y menos efectivos, mientras que otros son más caros y más efectivos. Además de los componentes mecánicos y eléctricos, también necesita el software adecuado ... firmware, para operar un sistema AF. En un sistema AF electrónico moderno, el firmware generalmente existe tanto en la lente como en el cuerpo de la cámara. En sistemas más antiguos, es probable que el firmware solo exista en el cuerpo de la cámara (potencialmente junto con el motor de la unidad AF, ya que algunos diseños más antiguos incluían el motor en el cuerpo de la cámara en lugar de en la lente).

Operación de enfoque automático

En el pasado, el enfoque automático se lograba con sistemas de retroalimentación de bucle abierto parcial, donde la cámara iniciaba un movimiento de manejo de AF, la lente se ajustaba y el sistema se detenía hasta que le indicara que realizara otro ajuste de AF. Dependiendo de las implementaciones exactas, puede haber ocurrido más de un movimiento de lente en respuesta a un solo comando AF. Esto puede deberse a un firmware limitado o nulo en la lente, lo que impide un bucle de retroalimentación adecuado.

En los sistemas AF modernos, la conducción AF se logra con sistemas de retroalimentación de circuito cerrado. Con un circuito cerrado, los ajustes de AF se realizan continuamente hasta que se logra el enfoque ... al menos dentro de ciertas tolerancias. Esto es posible debido al firmware mucho más rico alojado en las lentes de enfoque automático, lo que permite una comunicación bidireccional más completa entre la lente y la cámara. La cámara le indica al objetivo que realice un movimiento determinado, y el objetivo puede proporcionar información sobre si realizó el movimiento solicitado y si el movimiento se realizó por la cantidad solicitada, o no. La cámara y la lente pueden realizar ajustes continuamente en respuesta a un solo comando AF del usuario para lograr un enfoque más preciso.

Tal retroalimentación de bucle cerrado es un advenimiento más reciente en los sistemas de AF, respaldado por tecnología de lentes más nueva, software de manejo de AF más avanzado en cuerpos de cámara y sensores de detección de cambio de fase más precisos. La velocidad y la precisión de AF dependen cada vez más de las capacidades del sensor de AF, el número de puntos del sensor de AF, las capacidades del software de la unidad de AF y la velocidad de los procesadores en la cámara.

Precisión de enfoque automático

Cuando se trata de precisión, hay varios factores específicos que juegan un papel. El sensor AF es probablemente el factor más significativo, sin embargo, el firmware en la lente, así como la calidad óptica de la lente también cuentan. Los sistemas de medición, particularmente los sistemas de medición de color, también se están vinculando al sistema AF de las cámaras modernas, ofreciendo mayores capacidades que antes no eran posibles, o solo posibles en cámaras de muy alta gama. Hay una gran variedad de sensores AF en el mercado en las cámaras DSLR actuales, desde sensores básicos de 9 puntos con un único punto de alta precisión hasta un sensor de 61 puntos con 41 puntos de alta precisión, y una variedad de opciones intermedias. El tamaño de cada punto AF, su densidad, la orientación de las líneas del sensor de detección de fase e incluso cómo convergen las líneas del sensor afectan la precisión y exactitud de un sistema AF.

Naturalmente, cuanto más complejo es el sensor AF y cuanto mayor es el número de puntos AF, más complejo debe ser el software que lo impulsa. En los modernos sistemas AF "reticulares" (tipo red), donde hay una gran cantidad de puntos, así como también una gran cantidad de puntos de alta precisión, el software de la unidad AF es generalmente bastante avanzado. Un sensor de medición de color, ya sea verde oliva / verde azulado (rojo-verde y azul-verde) o RGB completo, puede estar involucrado en las decisiones del sistema AF, lo que permite utilizar el color del sujeto, la forma e incluso la identificación basada en bibliotecas de sujetos conocidos para ayudar en la selección de los puntos AF que se usarán para determinar el enfoque.

La precisión de un punto AF depende de su estructura. Hay puntos de línea individuales , sensores horizontales y verticales, puntos de tipo cruzado , que involucran sensores de línea horizontal y vertical en un único punto AF, y puntos de tipo cruzado diagonal que involucran dos sensores de línea de 45 grados en oposición entre sí para un solo Punto AF y puntos de tipo cruz doble que utilizan un conjunto de sensores de tipo cruz estándar y diagonal en un solo punto AF. La mayor cantidad de sensores de línea, de cualquier orientación, involucrados en la detección del cambio de fase en un solo punto AF aumentará la precisión del enfoque detectado por ese punto.

El diseño de cada sensor también varía. Algunos sensores de línea tienen una precisión extremadamente alta, ya que incluyen más fotodiodos por línea, lo que permite detectar el cambio de fase en incrementos más finos, pero requieren más luz para hacerlo. Otros son de menor precisión ya que usan menos fotodiodos por línea, detectando más luz por sensor, por lo tanto, operan con una luz general más baja. Algunos puntos AF solo funcionarán hasta ciertas aperturas máximas. Los puntos de mayor precisión tienden a requerir f / 2.8, y generalmente hay menos puntos en un sistema AF que sean tan precisos. La mayoría de los puntos AF requerirán al menos f / 4 o f / 5.6, operando con menos luz pero también ofreciendo menos precisión. Algunos sistemas AF avanzados admiten uno o más puntos AF que funcionarán con lentes que tienen una apertura máxima de f / 8 (como una lente f / 5.6 con un TC 1.4x o una lente f / 4 con un TC 2x).

Rendimiento de enfoque automático

Cuando se trata de la velocidad de un sistema AF, esto realmente se reduce a dos cosas: luz y rendimiento de procesamiento. En casi todos los casos, mientras más luz baje por el lente, más rápido será el AF. Esto se debe al hecho de que una unidad de AF, un pequeño paquete debajo del espejo DSLR que alberga el sensor de AF, utiliza solo una fracción de la luz que realmente atraviesa la abertura. El espejo en sí está medio plateado y permitirá que aproximadamente el 50% de la luz que lo atraviesa llegue a un espejo secundario, que reflejará ese 50% de la luz en la unidad AF. Además, solo el área del marco cubierta por los puntos AF está en realidad medio plateada en el espejo principal, por lo que solo una fracción de la cantidad total de luz está involucrada en primer lugar ... por lo que estaban trabajando con menos del 50% de La cantidad total de luz que pasa a través de la abertura de la lente. Además, Una lente especial en la parte superior de la unidad AF por encima del sensor es responsable de dividir aún más la luz que llega a él. La luz que llega a la unidad AF se dividirá en tantos puntos AF, y para cada punto AF, la luz se dividirá nuevamente para alcanzar las dos, cuatro o incluso ocho mitades de cada sensor de línea responsable de detectar el cambio de fase para cada punto AF . Un sensor de AF debe funcionar con menos del 50% de la luz que pasa a través de la lente, y cada punto de AF funciona con una fracción de esa luz.

Suponiendo que tiene suficiente luz para usar los puntos AF de mayor precisión, el factor clave en el rendimiento es la eficiencia del software de la unidad AF y la velocidad del procesador que lo ejecuta. Un algoritmo eficiente que funciona en un procesador rápido, junto con una lente de alta calidad que también incluye un procesador rápido y algoritmos eficientes en su propio firmware, producirá algunos de los mejores resultados de AF. En el caso de la Canon 1D X, el sistema de AF y medición en realidad tiene un procesador dedicado que es independiente de los procesadores de imágenes centrales (una configuración única), que proporciona AF continuo con potencia de procesamiento ininterrumpida. La informática de alto rendimiento permite que un sistema AF, tanto de lente como de cámara, realice un ajuste fino de AF de bucle cerrado varias veces en una fracción de segundo, lo que admite una precisión extremadamente alta,

Esa es una pregunta compleja porque hay múltiples formas de hacer AF que abarcan el cuerpo y la lente, y todo funciona en conjunto como un sistema. Depende de qué mecanismo se use para mover la óptica.

La velocidad de enfoque accionada por tornillo depende en parte de la rapidez con que el cuerpo puede girar la leva que acciona la lente y en parte de cuánto peso y fricción hay en el mecanismo de enfoque de la lente. (En una nota al margen, esa es una de las razones por las que las lentes AF atornilladas tienden a sentirse "baratas" en comparación con las lentes manuales más antiguas: necesitan tener bajo peso y fricción para que se enfoquen rápidamente sin obligar al motor a trabajar más duro La resistencia que ayuda a una mano humana a realizar ajustes precisos no es deseable cuando el cuerpo gira la lente).

Los motores integrados en la lente tienden a ser más rápidos (y más silenciosos) que el AF atornillado, por lo que la rapidez del enfoque depende casi por completo de la lente, que solo actúa sobre los comandos del cuerpo y tal vez proporciona comentarios sobre cómo fueron las cosas. La condición de la fuente de energía en el cuerpo puede desempeñar un papel pequeño dependiendo de cómo el cuerpo maneje su poder.

La precisión es una función de qué tan bien el cuerpo puede tomar decisiones sobre qué tan bien se enfoca la imagen, qué tan bien puede controlar el mecanismo de enfoque y qué tan bien el mecanismo mantiene su posición cuando no se mueve.

La comparación de algunos de los lentes AF de primera generación de Minolta en un cuerpo Maxxum 9000 de primera generación (más o menos las primeras cámaras réflex AF reales ¹ ) con un cuerpo razonablemente actual (Sony Alpha A900) indica que incluso con exactamente los mismos lentes, un nuevo cuerpo mejora la velocidad dramáticamente , mientras que una lente nueva en un cuerpo antiguo mejora la velocidad solo ligeramente (si es que lo hace). No he medido esto de manera objetiva, pero subjetivamente, diría que el cuerpo viejo con lentes nuevas da, tal vez, una mejora del 20-30%, mientras que las lentes viejas con cuerpo nuevo son probablemente al menos 5 veces más rápidas.

Sin embargo, agregaría que la mejora de la velocidad ha sido extremadamente no lineal durante ese tiempo. También tengo un Maxxum 9 de 1998 o '99, que está bastante a la par con el A900; en todo caso, parece que es marginalmente más rápido, aunque no estoy realmente seguro de eso.

Debo agregar que la edad de las lentes no hace mucha diferencia en la velocidad, pero puede haber (son) diferencias bastante sustanciales dentro de las lentes de exactamente la misma edad. Solo por ejemplo, tengo una serie de lentes Minolta AF de primera generación: 28, 35, 50, 135 y 28-135. El 135, por ejemplo, se enfoca realmente rápido. También tengo un 85 / 1.4 que es mucho más nuevo, pero el 135 todavía se enfoca mucho más rápido.

Al menos para la fotografía fija , la precisión depende principalmente del cuerpo. Si el enfoque se realizó en bucle abierto, entonces la inexactitud entre la distancia que se le dijo a una lente que se moviera, y la distancia que realmente se movió conduciría a la inexactitud del enfoque. Contrariamente a la creencia popular, estoy razonablemente seguro de que el enfoque de bucle abierto nunca ha sido la norma, ni probablemente se haya utilizado en absoluto (por ejemplo, la patente de 1982 de Minolta revela un sistema de bucle cerrado). Dado que es de bucle cerrado, un movimiento de lente más preciso en su mayoría significa menos ajustes para obtener un enfoque preciso.

En un tema ligeramente diferente, notaría que con los sensores f / 2.8 frente a f / 4, f / 5.6 (etc.), el problema real no es la cantidad de luz que se usa en la mayoría de los casos. El problema real es principalmente el diámetro de la lente (expresado como un ángulo) visto por el sensor. Para explicar eso, probablemente necesito hacer una copia de seguridad y explicar un poco sobre cómo funciona un sensor de AF en primer lugar. Por el momento, ceñámonos a un sensor simple de una sola línea. Esto comienza con dos prismas, muy parecidos a la imagen dividida en el centro de la mayoría de las pantallas de las cámaras de enfoque manual. Detrás de cada prisma hay un sensor de línea. Al igual que con un visor de imagen dividida, la cámara encuentra el foco al alinear las imágenes que salen de esos dos prismas.

La diferencia básica entre un sensor f / 2.8 y (por ejemplo) un sensor f / 5.6 es el ángulo de esos prismas. Eso determina el ángulo entre dos corrientes de las que el sensor de enfoque "mira". Cuanto más amplio sea el ángulo entre la luz capturada por los dos prismas, mayor será la desalineación entre las imágenes capturadas por esos dos sensores para un determinado grado de desenfoque. Esto, a su vez, hace que sea más fácil para la cámara determinar el grado de desenfoque y determinar el enfoque final con mayor precisión.

Sin embargo, el punto principal: no se trata de la cantidad de luz, sino del ángulo de la luz. Un sensor f / 2.8 en interiores aún (fácilmente) superará a un sensor f / 5.6 a plena luz del sol, a pesar de que este último tiene más luz para trabajar. Del mismo modo, tener una lente más rápida que la calificación del sensor (p. Ej., Lente f / 1.4, sensor f / 2.8) esencialmente no mejora en absoluto.

En cuanto a las diferencias de velocidad entre tener el motor en el cuerpo y la lente, me temo que tengo que contradecir el conocimiento común una vez más. Solo por ejemplo, Minolta fabricó lentes 300 / 2.8 tanto en la versión con cuerpo como en la lente (SSM). La versión SSM es (como se esperaba) prácticamente silenciosa y "se siente" como si estuviera enfocando más rápido, pero aquí he hecho algunas mediciones objetivas, y resulta que la versión SSM es marginalmente más lenta que su predecesora impulsada mecánicamente. Para cuando salió, sin embargo, ya no importaba mucho: las lentes de accionamiento mecánico eran "lo suficientemente rápidas".

Sin embargo, debo agregar que para el siguiente enfoque, las lentes SSM / HSM / USM parecen tener una ventaja. Sospecho que esto tiene menos que ver con la velocidad de enfoque que con la precisión del movimiento. En una SLR, generalmente hay un retraso de 80-100 ms mientras el espejo se levanta antes de que se tome la fotografía. El sistema AF observa el movimiento del foco y predice dónde estará cuando se abra el obturador. A diferencia de AF normal, sin embargo, no hay duda de que esto tiene que ser hecho "lazo abierto" - tan pronto como el espejo empieza a voltear hacia arriba, el sensor AF ya no recibe ninguna luz, por lo que no puede sentir nada. Por lo tanto, durante ese tiempo, el sistema AF solo continúa moviendo el foco de la lente sin forma de verificar qué tan cerca ese movimiento refleja lo que está pidiendo que suceda.

Aunque no puedo encontrar un enlace en este momento, un sitio hizo una prueba hace unos años. Según recuerdo, montaron un objetivo en un automóvil y condujeron hacia la cámara, tomando fotos hasta que el automóvil pasó la cámara.

Dependiendo de cómo desee interpretar los resultados, puede leer los resultados de eso como si fueran Sony o Canon. La Sony A700 produjo el mayor porcentaje de imágenes enfocadas, pero la Canon 1D actual (creo que la marca IV) produjo una mayor cantidad de imágenes enfocadas, gracias a una mayor velocidad de fotogramas.

Resumen:

1. Al menos con los primeros sistemas de AF que eran realmente lentos, el cuerpo hace la gran diferencia. 1a. Pero la mayor parte de esa diferencia ocurrió hace más de una década.
2. Para los sensores f / 2.8 frente a f / 5.6 (etc.), lo que importa es realmente el f / stop, no la cantidad de luz.
3. Las diferencias entre el enfoque impulsado por el cuerpo y el lente fueron una vez enormes, pero ahora mínimas, hasta el punto de que es prácticamente lente por lente, no una clase frente a otra clase. 3a. pero para seguir el enfoque, los motores integrados en la lente todavía tienen una gran ventaja.

Aunque no grabo videos, supongo que es suficiente como el enfoque predictivo que 3a probablemente también se aplica al video.

Hubo algunos intentos antes de esto: para un par de ejemplos, la Nikon F3AF y una Pentax cuyo número de modelo no recuerdo. Ninguno de los dos vendió lo suficiente como para darse cuenta. Desde un punto de vista puramente técnico, ninguno de los dos podría considerarse honestamente más que una prueba de concepto: si tuviera suficiente paciencia, podría señalarles algo y descubrir que realmente encontrarían el punto de enfoque correcto. Yo, sin embargo, calificaría a ambos como completamente poco prácticos. El enfoque fue demasiado lento para ser útil, y la selección de lentes tan limitada que apenas importó de todos modos: Pentax solo tenía una lente AF y Nikon dos.

Hablando por equipos Canon: la velocidad está dictada principalmente por la lente, la precisión por el cuerpo. Sin embargo, la precisión también dependerá en parte de la precisión del motor de la lente.

Básicamente, la lente y el cuerpo funcionan como un sistema de circuito cerrado. La computadora en el cuerpo decide el estado actual de enfoque. Esta información se recopila a través de sus sensores. Número y tipo varían según el cuerpo. Por ejemplo, los modelos de gama baja tienen un sensor de tipo cruzado en el centro y otros 8 sensores de tipo punto. Luego, la computadora envía una solicitud a la lente para rotar el elemento de enfoque sobre un protocolo SPI de 8 bits de datos y 1 parada.

Ahora el microcontrolador en la lente toma una llamada sobre cuánto tiempo debe funcionar el motor para alcanzar la posición solicitada. Este es un sistema de circuito abierto cuya velocidad y precisión dependen únicamente de la lente. Este es un proceso de bucle abierto y la lente no tiene retroalimentación posicional en absoluto. Simplemente gira tanto como cree que debería. Aquí es donde entra en juego la precisión del motor de la lente. Una vez que se alcanza la posición solicitada, el cuerpo comprueba el foco nuevamente. Si está satisfecho con el enfoque, envía una indicación al usuario o solicita una corrección en la posición.

Sin embargo, en la práctica, la precisión del motor no afectará realmente la precisión del enfoque. La edad de los sensores de punto de cruce y el polvo probablemente será un factor mucho mayor.