As câmeras modernas costumam usar dois tipos de sensor AF: normal e do tipo cruzado. Enquanto os sensores de AF do tipo normal lutam notavelmente com o foco em linhas verticais de alto contraste, os sensores de tipo cruzado, embora sejam mais sofisticados (e apropriadamente mais caros), têm mais facilidade em focar nessa situação.
Devido ao custo adicional de incluir um grande número de sensores do tipo cruzado, as câmeras mais baratas geralmente incluem apenas um desses sensores no ponto AF central, com as câmeras de médio alcance geralmente agrupadas em torno do ponto central e as câmeras de ponta mais sensores do tipo cruzado em várias configurações.
Observando o detalhamento de algumas das câmeras de última geração, mesmo em um espaço em que os preços atingem os quatro dígitos, ainda há uma quantidade razoável de sensores AF do tipo normal:
A Nikon D5 e a D850 têm ~ 150 sensores, dos quais 99 são do tipo cruzado
O carro-chefe da Canon, EOS 1DX mk II, assim como seu 5D mk IV, possuem 61 sensores com 41 tipos
Dado que, mesmo nesses modelos mais caros e sofisticados, cerca de 1/3 dos sensores AF ainda são do tipo muito consistente e normal, eu gostaria de saber; essa é uma opção de projeto puramente econômica ou o empacotamento de muitos sensores AF de tipo cruzado cria obstáculos técnicos exponencialmente difíceis?
Respostas:
Na realidade, um sensor AF do tipo cruzado é apenas dois sensores AF "normais", um com as linhas orientadas na direção vertical e outro com as linhas orientadas na direção horizontal, sobrepostas na mesma área.
Sensores AF não do tipo cruzado podem ser verticais, horizontais ou até diagonais. Algumas câmeras de filme AF muito antigas, com um "ponto" central de AF único, usavam uma linha na diagonal.
Cada ponto "normal" de AF "é um par de linhas que coletam luz do mesmo" ponto "no campo de visão da câmera que entra na lente em lados opostos do elemento frontal da lente.
Um ponto AF "tipo cruzado" usa dois pares de linhas, uma vertical e uma horizontal.
A maioria das câmeras que possuem sensores AF "normais" não do tipo cruzado usa uma mistura de algumas que são horizontais e outras que são verticais.
Este "mapa" é do sistema Canon 6D AF. Os pequenos quadrados pretos são tudo que são visíveis no visor. Os retângulos azuis (junto com o laranja no centro) indicam a área real de sensibilidade para cada "ponto" de AF.
Observe que os quatro "pontos" AF externos de cada lado são orientados verticalmente e sensíveis em f / 5.6, os três "pontos" internos são orientados horizontalmente e sensíveis a f / 5.6. O ponto AF central também possui uma linha f / 5.6 com orientação vertical e outra linha horizontal sensível a f / 2.8.
Um "ponto" AF do tipo cruzado de diagonal dupla geralmente possui um par vertical e horizontal de conjuntos de linhas de sensores, bem como um par de conjuntos de linhas de sensores diagonais que são 90 ° entre si, formando um "X" sobre o "+" dos pares vertical / horizontal.
Aqui está o "mapa" para a Canon EOS 5D Mark III, 5D Mark IV e 1D X Mark II:
Novamente, os quadrados cinza claro são tudo o que se vê no visor, mas as linhas pretas mostram áreas reais de sensibilidade.
Aqui está a aparência do conjunto de sensores AF usado nessas câmeras.
As linhas para cada "ponto" de AF não precisam ter uma correspondência física com a sua localização no visor da câmera porque as microlentes na entrada da unidade AF redirecionam a luz recebida para a linha correta na matriz. Você pode ver que as linhas diagonais das partes sensíveis da diagonal f / 2.8 dos cinco "pontos" centrais estão mais afastadas que as linhas horizontais / verticais dos mesmos "pontos" AF. Essa dispersão mais ampla entre cada linha é o que os torna mais sensíveis em f / 2.8 e também o que os torna não sensíveis nas aberturas de F / 4 e mais estreitas.
Existem vários conjuntos de microlentes "splitter" que ficam onde a luz refletida pelo espelho secundário de uma DSLR entra na unidade PDAF. Cada microlente é direcionado para um ponto específico no círculo da imagem projetado pela lente de um lado e para um ponto específico do sensor PDAF do outro lado.
Aqui está a matriz de microlentes que fica sobre o sensor AF para o sistema AF simples de 9 pontos da Canon 5D original (imagens de matrizes das microlentes "splitter" parecem muito difíceis de encontrar - não consigo encontrar nenhuma das usados para sistemas AF mais avançados):
Lembre-se de que a D5 e a D500 da Nikon possuem apenas 55 pontos AF selecionáveis pelo usuário, dos quais 35 (mostrados abaixo como quadrados vermelhos) são do tipo cruzado. O restante são pontos de "assistência" (mostrados abaixo como pontos) que não são selecionáveis pelo usuário.
Então, por que câmeras tão caras e avançadas incluem alguns pontos AF que não são todos do tipo cruzado?
É parcialmente econômico, porque adicionar mais "pontos" de AF custa mais, mas também em parte devido a restrições físicas e de design.
Supondo que uma lente esteja alinhada adequadamente (cada elemento seja centralizado sem erros de inclinação ou espaçamento) e apontado para um campo uniformemente brilhante, o "ponto" central de AF sempre terá a luz mais utilizável. À medida que se afasta do centro, a quantidade de luz diminui - e também o desempenho de AF de "pontos" de AF idênticos. É tudo sobre ângulos e algumas das mesmas coisas que fazem com que o brilho caia nas bordas e nos cantos do campo de visão de uma lente.
Há também a quantidade de processamento de dados necessária para cada "ponto" de AF. Em algum momento, entra em vigor a lei dos retornos decrescentes e o poder de processamento extra necessário para fazer com que todos os 61 pontos "AF" ou todos os 55 pontos "tipo AF" do tipo cruzado possam ser melhor aproveitados para fazer outra coisa, como combinar informações de distância do sensor PDAF com informações de cores de um sensor de medição sensível a cores RGB + IR para ajudar no rastreamento de objetos em movimento. Isso é algo que câmeras como a 1D X Mark II e D5 fazem muito bem.
Portanto, no final, algumas das decisões de design baseiam-se na melhor maneira de usar os recursos finitos para fornecer ao sistema AF da câmera melhor desempenho geral para tarefas específicas.
A Canon, por exemplo, possui alguns corpos com extremidade inferior à 5D Mark IV ou 1D X Mark II, que oferecem todos os pontos AF do tipo cruzado. A 80D, 77D e até Rebel T7i / 800D compartilham um sensor AF de 45 pontos com todos os "pontos" do tipo cruzado. A 6D Mark II usa uma versão FF do mesmo conjunto de sensores PDAF.
Quarenta e cinco pontos de AF do tipo cruzado equivale a 90 pares de linhas, mais dois pares de linhas adicionais para o "ponto" de diagonal AF no centro. Isso ainda é menos linhas do que os 112 pares de linhas necessários para os corpos emblemáticos ter 41 do tipo cruzado, 20 "normal" e dez pares de linhas adicionais para os cinco "pontos" do tipo AF de diagonal dupla.
A Canon EOS 7D Mark II possui 65 pontos AF de tipo cruzado, mas apenas um "ponto" de duas diagonais no centro, por isso precisa de 132 pares de linhas. Compare-o lado a lado com o sistema de 61 pontos usado no 1D X Mark II, 5D Mark III e 5D Mark IV.
A 7D Mark II também possui dois processadores de imagem DiG! C 6 e outro processador dedicado para o sistema AF. A 1D X Mark II e a 5D Mark IV também possuem processadores dedicados para o sistema AF, além dos principais processadores de imagem.
Há muitas informações boas sobre os sistemas AF de alto desempenho, incluindo comparações entre a 7D Mark II e o sistema compartilhado pela 1D X Mark II, 5D Mark III e 5D Mark IV na seção Foco automático da revisão de The-Digital-Picture a Canon EOS 7D Mark II .
Há também essa "Comparação de sistemas AF EOS 7D Mark II vs. EOS-1D X e EOS 5D Mark III TTL (registro de imagem secundária da lente) AF Systems", escrita pelo consultor técnico da Canon EUA, Chuck Westfall, de longa data. um inquérito de Bryan Carnathan em The-Digital-Picture .
Também temos algumas outras perguntas aqui no Photography SE que abordam vários aspectos do PDAF usando sensores AF dedicados:
O foco automático funciona melhor com lentes f / 2.8 vs f / 4 ou mais lento?
Os pontos de foco do tipo cruzado são mais precisos ou apenas mais rápidos?
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