KAMERAN AUTOMAATTITARKENNUKSEN YMMÄRTÄMINEN

Kameran automaattitarkennusjärjestelmä säätää älykkäästi kameran objektiivia tarkennuksen saamiseksi kohteeseen, ja se voi merkitä eroa terävän valokuvan ja hukkaan menneen tilaisuuden välillä. Huolimatta näennäisen yksinkertaisesta tavoitteesta – terävyys tarkennuspisteessä – kameran tarkennuksen sisäinen toiminta ei valitettavasti ole yhtä suoraviivaista. Tämän opetusohjelman tavoitteena on parantaa valokuviasi esittelemällä, miten automaattitarkennus toimii – näin voit sekä hyödyntää sen etuja että välttää sen puutteet.

Huomautus: Automaattitarkennus (AF) toimii joko käyttämällä kameran sisällä olevia kontrastiantureita (passiivinen AF) tai lähettämällä signaalin, joka valaisee tai arvioi etäisyyden kohteeseen (aktiivinen AF). Passiivinen AF voidaan suorittaa joko kontrastintunnistus- tai vaihetunnistusmenetelmällä, mutta molemmat perustuvat kontrastiin tarkan automaattitarkennuksen saavuttamiseksi; siksi niitä käsitellään tässä AF-oppaassa laadullisesti samanlaisina. Ellei toisin mainita, tässä oppaassa oletetaan passiivinen automaattitarkennus. Käsittelemme loppupuolella myös aktiivisen automaattitarkennuksen AF-avustuspalkkimenetelmää.

KONSEPTI: Automaattitarkennuksen sensorit

Kameran automaattitarkennuksen sensori(t) ovat tarkan tarkennuksen saavuttamisen todellinen moottori, ja ne on sijoitettu erilaisiin ryhmiin kuvan näkökentässä. Kukin sensori mittaa suhteellista tarkennusta arvioimalla kontrastin muutoksia omassa kohdassaan kuvassa – jolloin maksimaalisen kontrastin oletetaan vastaavan maksimaalista terävyyttä.

Katsokaa kuvien kontrastin taustaa kuvien histogrammien opetusohjelmasta.
Huomaa: monet kompaktit digitaalikamerat käyttävät itse kuvakennoa kontrastianturina (käyttäen menetelmää, jota kutsutaan kontrastintunnistus-AF:ksi), eikä niissä välttämättä ole useita erillisiä automaattitarkennusantureita (jotka ovat yleisempiä AF:n vaihetunnistusmenetelmää käytettäessä). Lisäksi yllä oleva kaavio havainnollistaa AF:n kontrastintunnistusmenetelmää; vaiheentunnistus on toinen menetelmä, mutta tämäkin perustuu kontrastiin tarkan automaattitarkennuksen saavuttamiseksi.

Automaattitarkennuksen prosessi toimii yleensä seuraavasti:
(1) Automaattitarkennusprosessori (AFP) tekee pienen muutoksen tarkennusetäisyydelle.
(2) AFP lukee AF-anturia arvioidakseen, onko tarkennus parantunut ja kuinka paljon.
(3) AFP asettaa objektiivin uudelle tarkennusetäisyydelle (2) saatujen tietojen perusteella.
(4) AFP voi toistaa vaiheet 2-3 iteratiivisesti, kunnes tyydyttävä tarkennus on saavutettu.

Tämä koko prosessi saadaan yleensä päätökseen sekunnin murto-osassa. Vaikeiden kohteiden kohdalla kamera saattaa epäonnistua tyydyttävän tarkennuksen saavuttamisessa ja luopua edellä mainitun sekvenssin toistamisesta, jolloin automaattitarkennus epäonnistuu. Tämä on pelätty ”focus hunting” -tilanne, jossa kamera tarkentaa edestakaisin toistuvasti saavuttamatta tarkennuksen lukitusta. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että tarkennus ei olisi mahdollinen valitulle kohteelle. Se, voiko automaattitarkennus epäonnistua ja miksi se voi epäonnistua, määräytyy ensisijaisesti seuraavassa kappaleessa esitettyjen tekijöiden perusteella.

AUTOFOKUKSEN SUORITUSKYKYYN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ

Kuvauskohteella voi olla valtava vaikutus siihen, miten hyvin kameran automaattitarkennus toimii – ja usein jopa suurempi kuin kameramallien, objektiivien tai tarkennusasetusten väliset vaihtelut. Kolme tärkeintä automaattitarkennukseen vaikuttavaa tekijää ovat valaistustaso, kuvauskohteen kontrasti ja kameran tai kuvauskohteen liike.

Vasemmalla on esimerkki, joka havainnollistaa eri tarkennuspisteiden laatua; siirrä hiiren kurssi kuvan päälle nähdäksesi kunkin tarkennuspisteen edut ja haitat.

Huomaa, että kukin näistä tekijöistä ei ole riippumaton; toisin sanoen voi olla mahdollista saavuttaa automaattitarkennus myös hämärälle kohteelle, jos samassa kohteessa on myös äärimmäinen kontrasti, tai päinvastoin. Tällä on tärkeä vaikutus automaattitarkennuspisteen valintaan: valitsemalla tarkennuspiste, joka vastaa terävää reunaa tai korostunutta tekstuuria, voidaan saavuttaa parempi automaattitarkennus, jos kaikki muut tekijät pysyvät samoina.

Vasemmanpuoleisessa esimerkissä olimme onnekkaita, että paikka, jossa automaattitarkennus toimii parhaiten, vastaa myös kohteen sijaintia. Seuraava esimerkki on ongelmallisempi, koska automaattitarkennus toimii parhaiten taustalla, ei kohteessa. Liikuta hiirtä alla olevan kuvan päällä korostaaksesi hyvän ja huonon suorituskyvyn alueet.

Oikealla olevassa kuvassa, jos tarkennettaisiin kohteen takana oleviin nopeasti liikkuviin valonlähteisiin, olisi vaarana, että kohde olisi epätarkka, kun syväterävyysalue on matala (kuten tämänkaltaisessa heikossa valaistuksessa otetussa toimintakuvassa olisi tilanne).

Vaihtoehtoisesti kohteen ulkoiseen kohokohtaan keskittyminen olisi ehkä paras lähestymistapa, sillä varauksella, että tämä kohokohta vaihtaisi nopeasti sivuja ja voimakkuutta liikkuvien valonlähteiden sijainnista riippuen.

Jos kameralla olisi vaikeuksia tarkentaa ulkoiseen kohokohtaan, heikomman kontrastin omaava (mutta paikallaan oleva ja kohtuullisen hyvin valaistu) tarkennuspiste olisi kohteen jalka tai maassa olevat lehdet samalla etäisyydellä kuin kohde.

Edellä mainituista valinnoista tekee kuitenkin vaikeita se, että nämä päätökset on usein joko ennakoitava tai tehtävä sekunnin murto-osassa. Muita erityisiä tekniikoita liikkumattomien ja liikkuvien kohteiden automaattitarkennukseen käsitellään omissa kohdissaan tämän ohjeen loppupuolella.

LUKUMÄÄRÄ & AUTOFOKUSPISTEIDEN TYYPPI

Automaattitarkennuksen vankkuus ja joustavuus on ensisijaisesti seurausta tietyn kameramallin tarjoamien automaattitarkennuspisteiden määrästä, sijainnista ja tyypistä. Huippuluokan järjestelmäkameroissa voi olla 45 tai useampia automaattitarkennuspisteitä, kun taas muissa kameroissa voi olla vain yksi keskeinen AF-piste. Alla on esitetty kaksi esimerkkiä automaattitarkennuspisteiden asetteluista:

Vasemmanpuoleisissa ja oikeanpuoleisissa esimerkeissä käytetyt kamerat ovat Canonin 1D MkII ja Canonin 20D.
Näissä kameroissa automaattitarkennus ei ole mahdollista aukkojen ollessa pienempiä kuin f/8,0 ja f/5,6.

Kahdentyyppisiä automaattitarkennusantureita on esitetty:
+ ristikkäistyyppiset anturit (kaksiulotteinen kontrastin havaitseminen, suurempi tarkkuus)
l pystysuuntaiset viiva-anturit (yksiulotteinen kontrastin havaitseminen, alhaisempi tarkkuus)

Huomautus: ”pystysuuntaista viiva-anturia” sanotaan vain siksi, että sillä havaitaan kontrasti pystysuuntaisen viivan varrella.
Ironisesti tämäntyyppinen sensori on siis paras vaakaviivojen havaitsemisessa.

SLR-kameroissa automaattitarkennuspisteiden määrä ja tarkkuus voivat myös muuttua käytettävän objektiivin suurimman aukon mukaan, kuten edellä on esitetty. Tämä on tärkeä näkökohta kameran objektiivia valittaessa: vaikka et suunnittelisikaan käyttäväsi objektiivia sen suurimmalla aukolla, tämä aukko voi silti auttaa kameraa saavuttamaan paremman tarkennustarkkuuden. Lisäksi, koska keskimmäinen AF-anturi on lähes aina tarkin, epäkeskisten kohteiden kohdalla on usein parasta käyttää ensin tätä anturia tarkennuksen lukitsemiseen (ennen kuvan uudelleensommittelua).

Monet AF-pisteet voivat työskennellä yhdessä parantaakseen luotettavuutta, tai ne voivat työskennellä erikseen parantaakseen tarkennuksen tarkkuutta valitusta kameran asetuksesta riippuen. Joissakin kameroissa on myös ”automaattinen syväterävyys” -toiminto ryhmäkuvia varten, joka varmistaa, että tarkennuspisteiden ryhmä on kaikki hyväksyttävän tarkennustason sisällä.

AF MODE: CONTINUOUS & AI SERVO vs. ONE SHOT

Kameran laajimmin tuettu tarkennustila on yhden laukauksen tarkennus, joka on paras liikkumattomille kohteille. Yhden laukauksen tila on altis tarkennusvirheille nopeasti liikkuvien kohteiden kohdalla, koska se ei pysty ennakoimaan kohteen liikettä, minkä lisäksi se mahdollisesti myös vaikeuttaa näiden liikkuvien kohteiden visualisointia etsimessä. Kertatarkennus edellyttää tarkennuksen lukitsemista, ennen kuin valokuva voidaan ottaa.

Monet kamerat tukevat myös automaattitarkennustilaa, joka säätää jatkuvasti tarkennusetäisyyttä liikkuville kohteille. Canon-kamerat kutsuvat tätä ”AI Servo” -tarkennukseksi, kun taas Nikon-kamerat kutsuvat sitä ”jatkuvaksi” tarkennukseksi. Se toimii ennustamalla, missä kohde on hieman tulevaisuudessa, perustuen aiempien tarkennusetäisyyksien perusteella tehtyihin arvioihin kohteen nopeudesta. Kamera tarkentaa sitten tähän ennustettuun etäisyyteen etukäteen, jotta suljinviive (laukaisimen painamisen ja valotuksen alkamisen välinen viive) voidaan ottaa huomioon. Tämä lisää huomattavasti oikean tarkennuksen todennäköisyyttä liikkuville kohteille.

Alhaalla on esitetty esimerkkejä maksimitarkennusnopeuksista eri Canon-kameroille:

Arvot ovat ihanteelliselle kontrastille ja valaistukselle, ja niissä on käytetty Canon 300mm f/2.8 IS L -objektiivia.

Yllä olevasta kuvaajasta pitäisi löytyä nyrkkisäännönmukainen estimaatti myös muille kameroille. Todelliset enimmäisseurantanopeudet riippuvat myös siitä, kuinka epäsäännöllisesti kohde liikkuu, kohteen kontrastista ja valaistuksesta, objektiivin tyypistä ja kohteen seurantaan käytettävien automaattitarkennusantureiden lukumäärästä. Kannattaa myös varoittaa, että tarkennuksen seurannan käyttäminen voi lyhentää kameran akun kestoa huomattavasti, joten käytä sitä vain tarvittaessa.

AUTOFOKUKSEN APUSÄDE

Monissa kameroissa on AF-apusäde, joka on aktiivisen automaattitarkennuksen menetelmä, joka käyttää näkyvää tai infrapunasädettä auttaakseen automaattitarkennuksen antureita havaitsemaan kohteen. Tämä voi olla erittäin hyödyllistä tilanteissa, joissa kohde ei ole riittävästi valaistu tai sen kontrasti on riittämätön automaattitarkennusta varten, vaikka AF-avustussäteen haittapuolena on myös paljon hitaampi automaattitarkennus.

Useimmissa kompaktikameroissa AF-avustukseen käytetään sisäänrakennettua infrapunavalonlähdettä, kun taas digitaalisissa järjestelmäkameroissa käytetään usein joko kameran sisäänrakennettua tai ulkoista salamavalonlähdettä kohteen valaisemiseen. Kun AF-avustimena käytetään salamaa, AF-avustussäteellä voi olla vaikeuksia saavuttaa tarkennuksen lukitus, jos kohde liikkuu huomattavasti salaman laukaisujen välillä. AF-avustussäteen käyttöä suositellaan siksi vain liikkumattomiin kohteisiin.

KÄYTÄNNÖSSÄ: TOIMINTAKUVAT

Automaattitarkennus toimii lähes aina parhaiten toimintakuvissa, kun käytetään AI-servo- tai jatkuvaa tilaa. Tarkennuksen suorituskykyä voidaan parantaa huomattavasti varmistamalla, että objektiivi ei joudu etsimään tarkennusetäisyyksiä laajalta alueelta.

Ehkäpä yleisimmin kannatettu tapa saavuttaa tämä on tarkentaa kamera valmiiksi etäisyydelle, joka on lähellä etäisyyttä, jonka läpi oletat liikkuvan kohteen kulkevan. Oikealla olevassa moottoripyöräilijäesimerkissä voisi esitarkentaa lähellä tien reunaa, koska odottaisi moottoripyöräilijän kulkevan ohi lähes tuolta etäisyydeltä.

Joissain SLR-objektiiveissa on myös minimitarkennusetäisyyden kytkin; tämän asettaminen suurimmalle mahdolliselle etäisyydelle (olettaen, ettei kohde koskaan ole lähempänä) voi myös parantaa suorituskykyä.

Varoitetaan kuitenkin, että jatkuvassa automaattitarkennustilassa voidaan ottaa kuvia, vaikka tarkennuksen lukitusta ei olisi vielä saavutettu.

KÄYTÄNNÖSSÄ: PORTRAIT & MUUT STILL- VALOKUVAT

Still-valokuvat on parasta ottaa käyttämällä yhden laukauksen automaattitarkennustilaa, jolla varmistetaan, että tarkennuksen lukitus on saavutettu ennen valotuksen aloittamista. Kontrastia ja vahvaa valaistusta koskevat tavanomaiset tarkennuspistevaatimukset pätevät edelleen, vaikka onkin varmistettava, että kohde liikkuu hyvin vähän.

Muotokuvissa silmä on paras tarkennuspiste – sekä siksi, että se on vakio, että siinä on hyvä kontrasti. Vaikka keskellä oleva automaattitarkennuksen tunnistin on yleensä herkin, tarkin tarkennus saavutetaan käyttämällä keskipisteen ulkopuolisia tarkennuspisteitä keskipisteen ulkopuolisille kohteille. Jos sen sijaan käytettäisiin keskimmäistä AF-pistettä tarkennuksen lukitsemiseen (ennen uudelleensommittelua epäkeskeistä kohdetta varten), tarkennusetäisyys on aina todellista etäisyyttä pienempi – ja tämä virhe kasvaa lähempänä olevien kohteiden kohdalla. Tarkka tarkennus on erityisen tärkeää muotokuvissa, koska niissä on tyypillisesti matala syväterävyys.

Koska AF-sensorin yleisin tyyppi on pystysuora viiva-anturi, voi olla myös syytä harkita, sisältääkö tarkennuspisteesi pääasiassa pysty- vai vaakakontrastia. Hämärissä valaistusolosuhteissa voi saada aikaan tarkennuksen lukituksen, joka ei ole muuten mahdollinen kääntämällä kameraa 90° automaattitarkennuksen aikana.

Vasemmalla olevassa esimerkissä portaat koostuvat pääasiassa vaakasuorista viivoista. Jos tarkennettaisiin lähelle etualan portaiden takaosaa (näennäisen syväterävyyden maksimoimiseksi hyperfokusetäisyyden avulla), voitaisiin välttää epäonnistunut automaattitarkennus suuntaamalla kamera ensin maisematilaan automaattitarkennuksen aikana. Sen jälkeen kameran voisi halutessaan kääntää takaisin muotokuvasuuntaukseen valotuksen aikana.

Huomaa, että tässä oppaassa on painotettu sitä, *miten* tarkennetaan – ei välttämättä *mihin* tarkennetaan. Lisätietoa tästä aiheesta saat syvyysterävyyttä ja hyperfokusetäisyyttä käsittelevistä opetusohjelmista.