Por que minha câmera não consegue focar automaticamente com pouca luz e com uma abertura pequena?

Minha pergunta não é sobre "como focar com pouca luz" ou "como focalizar uma câmera". A questão é por que a câmera não consegue focalizar automaticamente com pouca luz e com números f altos?

Nessas condições, eu posso ver e diferenciar os objetos pelo visor. Por que a câmera não pode fazer o mesmo, mesmo com ISOs mais altos? O que falha no mecanismo de foco automático da câmera nessas condições?

Mais informações: A câmera é Canon 600D. O ISO mais alto tentado foi 12800. A cena era uma visão externa da minha janela à noite. Eu tentei várias vezes, mas sempre que a câmera falhou ao focar automaticamente em um número f maior. Tentei até o ISO mais alto, como mencionado, mas sem sucesso.

Há uma razão muito específica pela qual as câmeras não conseguem focar além de f / 5.6 na maioria das vezes (ou f / 8 em câmeras de nível profissional de ponta). Deve-se observar que o sensor de imagem da câmera, que é o que o ISO afeta, não lida com AF em uma câmera do tipo DSLR como a 600D. Uma unidade AF dedicada com seu próprio sensor especial, que fica embaixo do espelho reflexo semi-prateado, é realmente responsável pelo manuseio do foco automático.

O primeiro problema é comparar sua visão com o sensor AF (ou mesmo com o sensor de imagem) em uma câmera. O olho humano é um dispositivo biológico verdadeiramente surpreendente. Como dispositivo de imagem, embora em termos de resolução possa ser um tanto medíocre pelos padrões dos sensores digitais de hoje, em todos os outros aspectos é muito superior a qualquer coisa feita pelo homem. Nossa visão é verdadeiramente dinâmica e se adapta muito rapidamente a mudanças relativamente pequenas na luz ... como quando você coloca o visor de uma DSLR sob seus olhos. A mecânica do sensor de luz do olho e do cérebro reage imediatamente à queda da luminosidade, amplia a pupila (íris), aumenta a sensibilidade dos cones e hastes da retina e provavelmente ajusta como o cérebro também percebe a luz mais fraca. Tudo isso acontece num piscar de olhos .

Por outro lado, os sensores digitais não são realmente dinâmicos nesse sentido. O sensor de imagem da sua câmera possui uma faixa fixa de luminosidade que pode gravar, de zero a seu ponto máximo de saturação ... chamado de faixa dinâmica. Esse intervalo não muda, no entanto, você pode gravar imagens de qualquer intervalo de contraste, desde que caiam dentro do intervalo dinâmico fixo do sensor. (O olho humano tem uma adaptação dinâmica à luz e uma faixa não fixa de sensibilidade à luminância ... à luz do dia normal, por exemplo, o olho humano geralmente não pode ver profundamente nas sombras ... no entanto, se você realmente mudar para as sombras e permanecem lá por um tempo, seus olhos se ajustam à luz mais fraca com o tempo e o alcance da sensibilidade dos seus olhos será diferente do que quando você está de dia.)

A unidade AF de uma DSLR também é um sensor digital ... e, portanto, está vinculada às mesmas regras gerais que um sensor de imagem normal. Ao contrário de um sensor de imagem, no entanto, os sensores AF não têm a capacidade de amplificar de acordo com a ISO e, portanto, compensam uma abertura mais estreita ... eles trabalham com uma sensibilidade fixa e, portanto, precisam trabalhar com menos e menos luz quanto mais estreita a abertura . Os sensores AF são projetados para serem altamente sensíveis, pois a unidade AF em que o sensor reside é responsável por dividir a pouca luz que é direcionada para a unidade AF (que é uma fração razoavelmente pequena de toda a luz que sai da lente em geral ... quase 60% da metade da luz total, no máximo, enquanto a metade é refletida no visor, e o espelho da unidade AF sob o espelho reflexo principal é geralmente cerca de 40-60% do tamanho do espelho reflexo principal). Uma lente especial acima do sensor AF é responsável por dividir ainda mais a luz ... em tantos pontos AF quanto sua câmera possui (9, no caso da 600D), e cada um desses feixes de luz é dividido mais uma vez para suportar a fase detecção de mudança de foco AF. O sensor AF em si é composto por linhas divididas de "pixels" CMOS, cada uma das quais detecta luz de um dos 18 feixes de luz projetados pelas lentes especiais das unidades AF.A essa altura, deve estar aparente a pouca luz que um sensor AF deve trabalhar .

Essa limitação geralmente não afeta o uso diário normal da DSLR com câmeras Canon como a 600D. As câmeras da Canon realizam AF enquanto a lente está aberta (na abertura máxima). Desde que sua lente seja uma f / 5.6 ou mais rápida, o AF funcionará independentemente da abertura que você realmente selecionou. Você pode selecionar f / 22 e a câmera executará AF antesparar a abertura e abrir o obturador para expor uma fotografia. O único momento em que as limitações de sensibilidade de um sensor AF seriam um problema é quando você trabalha com uma abertura menor que f / 5.6 (geralmente f / 8). Isso pode ocorrer quando você conecta um teleconversor, 1,4x ou 2x, a uma lente que não possui uma abertura inicial suficientemente ampla. Você pode conectar um TC 1.4x a uma lente f / 4 e AF ainda, mas não a uma lente f / 5.6 ou mais lenta. Você pode conectar um TC 2x a uma lente f / 2.8 e AF ainda, mas não a uma lente f / 3.5 ou mais lenta. Se você tiver a sorte de usar um dos corpos da série 1 da Canon (incluindo o 1D X com a versão atual do firmware, bem como outros modelos, como o 5D Mark III, o 7D Mark II, etc.), você poderá para AF em f / 8 com pelo menos o ponto AF central, no entanto, mesmo isso tem suas limitações ...

Como os sensores AF precisam trabalhar com pouca luz, isso também limita suas capacidades em diminuir a luz. Se você estiver tirando uma fotografia que exige ISO 12800 em uma 600D, haverá MUITO pouca luzpara trabalhar ... provavelmente muito pouco para o sensor AF fazer o que precisa em lentes comuns. Se você estiver usando a lente do kit mais comum que acompanha a câmera, seu alcance máximo de abertura é f / 3,5 a 18 mm ef / 5,6 a 55 mm. Nenhuma dessas aberturas é larga o suficiente para permitir AF com pouca luz. Você precisaria usar pelo menos uma lente f / 2.8, mas provavelmente uma lente f / 1.8 ou f / 1.4 para obter um desempenho AF decente com luz tão baixa que você precisava usar o ISO 12800. A Canon faz várias lentes de 50 mm com lentes muito amplas. aberturas. Existem também várias lentes zoom de nível profissional com aberturas máximas de f / 2.8. Você precisaria de uma dessas lentes para AF no escuro.

Primeiro, a parada F não faz nada até você clicar no disparador (ou no botão de pré-visualização do DoF). Enquanto olha pelo visor, a abertura é totalmente aberta, independentemente do seu ponto F.

Segundo, o ISO é aplicado no sensor e até que o botão de liberação do obturador seja pressionado (ou o bloqueio do espelho seja acionado), existe um espelho que permite ver através do visor.

Terceiro, o AF precisa de contraste para determinar o que está em foco e o que não está. A quantidade de luz indiretamente contribui para isso, pois mais luz permitirá mais detalhes (até certo ponto). Tire uma foto de um pedaço de papel bem iluminado ou uma parede branca em algum momento e veja como o seu AF fica confuso. Independentemente de quanta luz exista, o AF precisa ser capaz de distinguir onde uma coisa termina e outra começa e isso é difícil com pouca luz, mas a abertura e o ISO não têm nada a ver com isso porque são aplicadas depois que o obturador é aberto .

Além disso, o número F alto (como F / 11 ou F / 22) significa pequeno orifício, menos luz. Um número f baixo (F / 1.8, F / 4) significa orifício maior, mais luz. Ainda não afeta o AF.