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Sistema de enfoque automático (AF) de la cámara fotográfica.

El autofoco es que gran ahorro de tiempo que se encuentra de una forma u otra en la mayoría de las cámaras fotográficas de hoy en día. En la mayoría de los casos, ayuda a mejorar la calidad de las fotos que tomamos.

El sistema de enfoque automático de una cámara ajusta de manera inteligente la lente de la cámara para obtener el enfoque sobre el sujeto, y puede significar la diferencia entre una foto nítida y una oportunidad perdida. A pesar de ser una meta aparentemente simple, obtener nitidez en el punto de enfoque,  el funcionamiento interno de cómo la cámara enfoca por desgracia no es tan sencillo .

En este artículo, usted aprenderá acerca de las dos formas más comunes de autofocus o también llamado autofoco o enfoque automático, y encontrará la manera de determinar qué tipo de autofoco su cámara usa. Usted también aprenderá algunos consejos valiosos sobre cómo prevenir las principales causas de imágenes borrosas cuando se usa una cámara de enfoque automático.

¿Qué es el enfoque automático?

El enfoque automático (AF) realmente podría ser llamdo poder de enfoque , ya que a menudo usa una computadora para comandar un motor en miniatura que enfoca la lente para usted. El enfoque es el movimiento de la lente hacia adentro y afuera hasta que la imagen más nítida posible del sujeto se proyecte sobre la película (en caso de que se trate de una cámara a película, o en caso contrario sería la proyección sobre el sensor de imágenes en una cámara digital). Dependiendo de la distancia del sujeto a la cámara, la lente tiene que estar a una cierta distancia de la película para formar una imagen clara.

En la mayoría de las cámaras modernas, el enfoque automático es una de una serie de funciones automáticas que trabajan juntas para hacer que la toma de fotografías sea lo más fácil posible. Estas características incluyen:

• Avance automático de la película
• Flash automático
• Exposición automática

Hay dos tipos de sistemas de enfoque automático: activo y pasivo. Algunas cámaras pueden tener una combinación de ambos tipos, dependiendo del precio de la cámara. En general, las cámaras menos costosas de tipo apunte y dispare, utilizan un sistema activo, mientras que las cámaras réflex SLR ( single-lens réflex o réflex de lente única) más caras con lentes intercambiables utilizan el sistema pasivo .

El enfoque automático ( AF ) trabaja ya sea mediante el uso de sensores de contraste dentro de la cámara (AF pasivo) o mediante la emisión de una señal para iluminar o estimar la distancia al sujeto ( AF activo) . El AF pasivo se puede llevar a cabo utilizando los métodos de la detección de contraste o detección de fase, pero ambos se basan en el contraste para lograr el enfoque automático de precisión.

Enfoque automático activo

En 1986, la Polaroid Corporation utilizó una forma de medición de rango por sonido  (SONAR), como un el que utiliza un submarino bajo el agua, para hacer rebotar una onda acústica sobre el sujeto. La cámara Polaroid utilizaba un emisor de sonido de muy alta frecuencia y luego escuchaba el eco (buscar cómo funciona un Radar para más detalles). La Polaroid Spectra y posteriores modelos SX- 70 calculaban la cantidad de tiempo que le tomaba a la onda de sonido ultrasónico reflejado para llegar a la cámara y luego ajustaba la posición del objetivo en consecuencia. Este uso del sonido tiene sus limitaciones, por ejemplo, si se intenta hacer una foto del interior de un autobús con las ventanas cerradas, las ondas sonoras rebotan en la ventana en lugar del sujeto y así enfocaba la lente de forma incorrecta.

Fig. Polaroid Spectra

Este sistema Polaroid es un sistema activo clásico. Se llama "activo" debido a que la cámara emite algo (en este caso, las ondas de sonido ) con el fin de detectar la distancia del objeto desde la cámara .

El enfoque automático activo en las cámaras de hoy en día utiliza una señal infrarroja en lugar de ondas de sonido, y es ideal para los sujetos ubicados dentro de los 20 pies (6 metros) o menos de la cámara. Los sistemas de infrarrojos utilizan una variedad de técnicas para calcular la distancia. Los sistemas típicos que se pueden usar:

  • Triangulación
  • Cantidad de luz infrarroja reflejada por el sujeto
  • Tiempo

Los rayos infrarrojos son activos debido a que el sistema de enfoque automático siempre está enviando energía de luz infrarroja invisible en pulsos cuando está en el modo de enfoque.

No es difícil imaginar un sistema en el que la cámara emite pulsos de luz infrarroja al igual que la cámara Polaroid envía pulsos de sonido. El objeto refleja la luz infrarroja invisible de nuevo hacia la cámara, y el microprocesador de la cámara calcula la diferencia de tiempo entre el tiempo que los impulsos de luz infrarroja salientes que se envían y los impulsos de infrarrojos entrantes que se reciben. Con esta diferencia, el circuito microprocesador le dice al motor de enfoque hacia dónde mover la lente y hasta qué punto moverlo. Este proceso se repite una y otra vez mientras el usuario de la cámara presiona a medias el botón disparador. La única diferencia entre este sistema y el sistema de ultrasonido es la velocidad del pulso. Las ondas ultrasónicas se mueven a cientos de kilómetros por hora, mientras que las ondas infrarrojas se mueven a cientos de miles de kilómetros por segundo.

Los sensores infrarrojos pueden tener problemas. Por ejemplo:

  • En presencia de una fuente de luz infrarroja de una llama abierta (las velas de la torta de cumpleaños, por ejemplo) pueden confundir al sensor de infrarrojos.
  • Una superficie de un objeto negro puede absorber los rayos infrarrojos emitidos.
  • El rayo infrarrojo puede rebotar en algo delante del sujeto en lugar de hacerlo sobre el sujeto mismo.

Una de las ventajas de un sistema de enfoque automático activo es que funciona en la oscuridad, lo que hace mucho más fácil la fotografía con flash.

En cualquier cámara que usa un sistema de infrarrojos, se pueden ver tanto el emisor como el receptor de infrarrojos en la parte frontal de la cámara, por lo general cerca del visor.

Fig. Módulo de cámara con emisor y sensor infrarrojo

Para utilizar en enfoque  infrarroj efectivamente, asegúrese de que el emisor y el sensor tienen un camino claro hacia y desde el sujeto, y no son bloqueados por una valla o barra cercana en una jaula de zoológico. Si el sujeto no está exactamente en el centro, el haz puede ir mas allá del sujeto y rebotar en un objeto no deseado en la distancia, así que asegúrese de que el sujeto está centrado. Los objetos muy brillantes o luces brillantes pueden hacer que sea difícil para la cámara "ver" el haz  infrarrojo reflejado, así que evite estos objetos cuando sea posible.

Enfoque automático pasivo

Se encuentra comúnmente en las cámaras réflex de lente única (SLR ) de enfoque automático, éste determina la distancia por medio de análisis computarizado de la imagen misma. La cámara en realidad "ve" en la escena y dirige la lente hacia atrás y hacia adelante en busca del mejor foco.

Un sensor de enfoque automático típico es un dispositivo de carga acoplada ( CCD ) que proporciona la entrada a los algoritmos que calculan el contraste de los elementos de la imagen real . El CCD es típicamente una sola tira de 100 o 200 píxeles. La luz de la escena incide sobre esta franja y el microprocesador analiza los valores de cada pixel.

El microprocesador en la cámara mira a la tira de píxeles y ve la diferencia en la intensidad entre píxeles adyacentes. Si la escena está fuera de foco, los píxeles adyacentes tienen intensidades muy similares. El microprocesador mueve la lente, mira  los píxeles del CCD de nuevo y ve si la diferencia de intensidad entre píxeles adyacentes mejoró o empeoró. Luego, el microprocesador busca el punto en el que hay un máximo de diferencia de intensidad entre píxeles adyacentes,  que es el punto de mejor enfoque.

Fig. Sensor Canon de cámara fotográfica de 120 megapíxeles, para ser usado en cámaras profesionales EOS-1D.

Los sensores de enfoque automático de una cámara son el verdadero motor detrás del esfuerzo por conseguir un enfoque preciso, y se distribuyen en diversas matrices a través del campo de visión de la imagen. Cada sensor mide un enfoque relativo mediante la evaluación de los cambios de contraste en su punto correspondiente en la imagen, donde se supone que el máximo contraste corresponda a la nitidez máxima.

El enfoque automático pasivo debe tener luz y contraste de imagen con el fin de hacer su trabajo. La imagen tiene que tener algún detalle en la misma que proporcione un contraste. Si usted trata de tomar una foto de una pared blanca o un objeto grande de color uniforme, la cámara no puede comparar los píxeles adyacentes para que pueda enfocar.

No hay limitación de la distancia al sujeto con el enfoque automático pasivo como ocurre con el haz de luz infrarroja de un sistema de enfoque automático activo. El enfoque automático pasivo también funciona bien a través de una ventana, ya que el sistema "ve" al sujeto a través de la ventana tal como lo ve usted.

El proceso de enfoque automático generalmente funciona de la siguiente manera :

  1. Un procesador de enfoque automático pasivo ( AFP ) hace un pequeño cambio en la distancia de enfoque .
  2. El AFP lee el sensor AF para evaluar si y en qué medida el enfoque ha mejorado .
  3. Usando la información a partir de ( 2 ) , el AFP coloca la lente en una nueva distancia de enfoque .
  4. El AFP puede repetir iterativamente los pasos 2-3 hasta que se haya obtenido el enfoque satisfactorio .

Usualmente todo este proceso se completa en una fracción de segundo. Para los sujetos difíciles, la cámara podría no conseguir el enfoque satisfactorio y renuncia a repetir la secuencia anterior, dando como resultado un efoque fallido. Esta es la temida escena de "caza de foco" dónde la cámara enfoca hacia atrás y adelante varias veces sin lograr el bloqueo de enfoque. Esto no significa, sin embargo, que el enfoque no sea posible para el sujeto elegido.

El sujeto fotográfico puede tener un enorme impacto en la forma que su cámara enfoca automáticamente, y a menudo incluso más que cualquier variación entre los modelos de cámaras, lentes o ajustes de enfoque. Los tres factores más importantes que influyen en el enfoque automático son el nivel de luz, contraste del sujeto y la cámara o el sujeto en movimiento.

Los sistemas de enfoque automático pasivo usualmente reaccionan al detalle vertical. Si usted mantiene la cámara en posición horizontal, el sistema de enfoque automático pasivo tendrá una difícil tarea con un barco en el horizonte, pero no habrá problema con un mástil de bandera o cualquier otro detalle vertical. Si usted está sosteniendo la cámara en el modo horizontal habitual, enfóquela en el borde vertical de la cara. Si usted está sosteniendo la cámara en el modo vertical, enfoquela en un detalle horizontal.

La robustez y la flexibilidad de enfoque automático es principalmente un resultado del número, la posición y el tipo de puntos de enfoque automático puestos a disposición por un modelo de cámara dada. Las cámaras SLR de alta gama pueden tener 45 o más puntos de enfoque automático, mientras que otras cámaras pueden tener tan sólo un punto AF central.

Fig. Las cámaras utilizadas para los ejemplos izquierdo y derecho son Canon 1D MkII y Canon 20D, respectivamente. Para estas cámaras de enfoque automático no es posible para aperturas menores que  f/8.0 y f/5,6.

Se muestran dos tipos de sensores de enfoque automático:

+ Sensores en cruz (detección de contraste de dos dimensiones, para mayor precisión)

l sensores tipo líneas verticales ( detección de contraste de una sola dimensión, menor precisión )

Nota : El " sensor de línea vertical" sólo se llama así porque detecta cambios a lo largo de una línea vertical. Irónicamente, este tipo de sensor es por lo tanto, mejor en la detección de líneas horizontales .

Diseños más recientes y más caros de cámaras tienen combinaciones de sensores verticales y horizontales para resolver este problema. Pero sigue siendo el trabajo del usuario de la cámara evitar que los sensores de la cámara se confundan con los objetos de color uniforme.

Para las cámaras réflex, el número y la precisión de puntos de enfoque automático también pueden cambiar en función de la apertura máxima de la lente que se utiliza, como se ilustra arriba. Esta es una consideración importante al elegir una lente para la cámara: incluso si usted no planea usar una lente en su apertura máxima, esta apertura puede aún ayudar a la cámara a lograr una mayor precisión de enfoque. Además, puesto que el sensor AF central es casi siempre el más preciso, para sujetos descentrados, a menudo es mejor usar primero este sensor para lograr un bloqueo de enfoque (antes de recomponer el marco).

Múltiples puntos AF pueden trabajar juntos para mejorar la fiabilidad, o pueden trabajar de manera aislada para mejorar la especificidad, en función de la configuración de la cámara seleccionada. Algunas cámaras también tienen una función de " auto depth of field " o  modo A-DEP, con este modo se puede eliminar la profundidad de campo cuando queremos fotografiar una escena en la que los distintos elementos se encuentran a distancias considerables. Si queremos que en la foto se vean todos dentro de la misma profundidad, podemos hacerlo con A-DEP  para las fotos de grupo, que asegura que un grupo de puntos de enfoque se encuentren a un nivel aceptable de atención.

Usted puede ver la cantidad de área que los sensores de enfoque automático de la cámara cubren mirando a través del visor a una pequeña figura o a un interruptor de  luz en una pared limpia. Mueva la cámara de izquierda a derecha y vea en qué punto el sistema de enfoque automático se confunde.

El modo de enfoque de cámara de más amplio apoyo es el enfoque en una sola vez, lo que es mejor para sujetos estáticos. Este modo de disparo es susceptible de errores de enfoque para sujetos en rápido movimiento, ya que no puede anticipar el movimiento del sujeto, además de que es potencialmente difícil de visualizar estos sujetos en movimiento en el visor. Un centrado de disparo requiere un bloqueo de enfoque antes de la fotografía puede ser tomada.

Muchas cámaras también son compatibles con un modo de enfoque automático, que ajusta continuamente la distancia de enfoque de objetos en movimiento. Las cámaras Canon se refieren a esto como enfoque "AI Servo ", mientras que las cámaras Nikon se refieren a esta función como de enfoque "continuo". Funciona mediante la predicción de dónde el sujeto estará un poco más adelante en el tiempo, sobre la base de las estimaciones de la velocidad del sujeto a distancias focales anteriores. La cámara entonces enfoca a esta distancia predicha con antelación para tener en cuenta el retraso de la obturación (el retraso entre la pulsación del botón de disparo y el inicio de la exposición). Esto aumenta enormemente la probabilidad de un enfoque correcto para sujetos en movimiento.

Muchas cámaras están equipadas con un haz de ayuda de enfoque automático, que es un método de enfoque automático activo y que utiliza un haz visible o infrarrojo para ayudar a los sensores de enfoque automático a detectar el sujeto. Esto puede ser muy útil en situaciones en las que el sujeto no está iluminado adecuadamente o no tiene suficiente contraste para el enfoque automático, aunque el haz de ayuda de AF también viene con el inconveniente de que el autofoco se vuelve mucho más lento.

La mayoría de cámaras compactas utilizan una fuente de luz infrarroja integrada para la asistencia del AF, mientras que las cámaras réflex digitales suelen utilizar ya sea un flash integrado a la cámara o uno externo para iluminar el objeto. Cuando se utiliza un flash de asistencia de AF, el haz de luz de ayuda de AF puede tener problemas para lograr el bloqueo del enfoque si el sujeto se mueve apreciablemente entre destellos del flash. El uso del haz de luz de ayuda de AF es por lo tanto sólo recomendado para sujetos estáticos.

Fotos en movimiento:

El enfoque automático casi siempre dará un mejor rendimiento con fotos de acción cuando se utiliza el AI servo o el modo continuo. El rendimiento del enfoque se puede mejorar drásticamente asegurandose que la lente no tenga que buscar dentro de un gran rango de distancias focales .

Tal vez la forma más universalmente admitida de lograr esto es enfocando previamente su cámara a una distancia cercana a donde usted anticipa que sujeto en movimiento  pasará. En el ejemplo de un motociclista como la foto, se podría pre-enfocar cerca del lado de la carretera desde uno esperaría que el motociclista pasase o se acercase a esa distancia.

Algunas lentes SLR también tienen un interruptor de distancia mínima de enfoque, ajustando este a la mayor distancia posible (suponiendo que el sujeto nunca estará más cerca), puede también mejorar el rendimiento.

Tenga en cuenta, sin embargo, que los disparos aún se pueden tomar en el modo de enfoque automático continuo, incluso si aún no se ha logrado el bloqueo de enfoque.

 

 

 
 

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