Sistemas de auto foco

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Você já parou para pensar como funciona o sistema de auto foco de sua câmera? Se não, saiba que este conhecimento pode te salvar em algumas situações, evitando que oportunidades de boas fotos sejam perdidas.

As primeiras câmeras equipadas com foco automático surgiram na década de 1980. Percebe-se então que, por um longo período, até mesmo câmeras de filme contavam com este auxílio, algumas com recursos muito interessantes abandonados posteriormente, como a Canon EOS 5 e a Canon EOS Elan 7e, que possibilitavam controlar o foco com o olho.

É quase impossível se imaginar fotografando sem o auxílio do foco automático, já que estamos habituados com os sistemas de auto foco há décadas. Imagine o que deve ter sido focalizar manualmente sob condições exigentes e rápidas como a fotografia de esportes, natureza e jornalismo.

Hoje, dois sistemas de auto foco são amplamente empregados em todas as câmeras: o sistema de Detecção de Fase (Phase Detaction) e o Sistema de Detecção de Contraste (Contrast Detection).

Detecção de Contraste

Este sistema de focagem se baseia na comparação de contraste entre pixels vizinhos. Quanto maior o contraste entre um pixel e outro, mais nítida estará uma determinada região da cena e mais detalhes ela terá.

Diferença de contraste entre pixels adjacentes em duas situações diferentes

Se trata de um processo de tentativa e erro, sendo por isso bem simples, lento e barato de se implementar, sendo comumente usado em câmeras de celulares. Por outro lado, é um sistema de foco com boa precisão.

Inicialmente, a câmera não é capaz de saber se o foco está longe de mais ou perto de mais do ponto de foco pretendido, iniciando seu movimento para uma dos sentidos e recalculando constantemente o contraste entre os pixels. A partir de então, existem apenas duas situações possíveis:

  • Caso haja diminuição de contraste, a câmera inverte o sentido do movimento do foco
  • Caso haja aumento de contraste entre os pixels, o movimento continua seguindo seu sentido

Este processo se repete até que o máximo contraste possível seja detectado. Este ajuste será garantidamente o foco ideal para aquela imagem.

Detecção de Fase

As câmeras que utilizam este sistema calculam o foco utilizando o Sistema de Detecção de Fase Passiva. Passiva no sentido de que a iluminação ambiente da cena é usada para determinar o foco correto.

Como pode ser visto em mais detalhes aqui, a visualização de imagens nas DSLRs se baseia no conjunto formado por um visor ótico (Viewfinder) e um sistema de espelhos (quando não estiver no modo Live View). Uma pequena parte da luz vinda de dois lados opostos da lente é direcionada para a parte de baixo caixa de espelho, onde se encontram sensores de foco automático. O restante da luz, a maior parte, é refletido para cima em direção ao viewfinder.

Os sensores de foco automático estão dispostos abaixo de uma matriz de detectores, um para cada zona (sua câmera pode ter de 3 a 51 desses detectores). Em cada uma destas zonas, a parcela da imagem correspondente é divida em 2, chegando então aos sensores de foco.

À medida que o foco é ajustado na lente, o par de imagens gradualmente se converge. Enquanto a imagem estiver desfocada – ou fora de fase – as duas imagens estarão desalinhadas. O foco nítido é alcançado quando as imagens se alinharem – estiverem em fase.

Alinhamento ilustrativo entre duas imagens

Abertura mínima necessária

Por se tratar de um modo passivo, ambientes escuros podem ser um problema por não possuírem luz suficiente para que o sistema de auto foco funcione. Importante esclarecer também que, como falado anteriormente:

“uma pequena parte da luz vinda de dois lados opostos da lente é direcionada para a parte de baixo caixa de espelho, onde se encontram sensores de foco automático”.

Dito isso, a abertura máxima da lente utilizada poderá ser um impeditivo ao funcionamento do sistema caso seja muito pequena. A maioria das câmeras necessita de pelo menos f/5.6 (algumas mais profissionais necessitam de f/8). Caso a abertura máxima seja menor do que o mínimo necessário, a distância entre os lados opostos da lente será pequena de mais e haverá pouca diferença entre as duas imagens, impossibilitando assim a comparação entre as fases.

Pontos de foco Tipo Cruz (Cross Type)

Em cenas que possuem apenas linhas horizontais, a comparação entre as fases seria impossível, como você pode notar pela imagem a seguir:

Comparação de linhas verticais (possível) X Comparação de linhas horizontais (impossível)

Para contornar este problema, alguns sensores com orientação inversa são inclusos, conseguindo comparar apenas as linhas horizontais, e não conseguindo comparar apenas as linhas verticais.

No geral, pelo menos o ponto de foco central das DSLR mais simples tem orientação dupla, sendo chamado de Tipo Cruz (Cross Type). Câmeras avançadas e de entrada mais modernas oferecem pontos do Tipo Cruz espalhados por toda área da imagem, e possuem também pontos Tipo Cruz Dual, que além de linhas horizontais e verticais, são capazes de fazer boas comparações de linhas diagonais.

Layout de pontos de foco da Canon 5D mark III
Layout de pontos de foco das Canon Rebel T5 e T5i

Autofoco Híbrido

Sistemas de autofoco híbrido combinam o melhor de dois mundos: a precisão do processo de detecção de contraste com a velocidade do processo de detecção de fases. Este sistema é bem comum atualmente, sendo usado por DSLR durante o modo Live View e por câmeras Mirrorless.

Considerações finais

Levando em consideração os tipos de foco apresentados, algumas situações impossibilitarão completamente a focagem e devem ser evitadas.

Áreas com 1 cor uniforme, sem diferenciação de luz ou de contraste e sem linhas, tais como paredes homogêneas, folha de papel em branco, tecidos sem textura aparente e céu azul sem nuvens podem representar um desafio, caso o ponto de foco selecionado seja apontado para estas regiões. Nestes casos, pode-se:

  • focar em outro objeto que se encontra à mesma distância do que se deseja fotografar, ou na extremidade do objeto fotografado caso seja possível, e reenquadrar;
  • pedir auxílio a alguém para que algo seja temporariamente posicionado no ponto de foco, na posição do que deseja fotografar, sendo retirado após se cravar o foco (assim, evita-se o reenquadramento, que pode resultar em pequeno erro quando a profundidade de campo é muito rasa);
  • em casos extremos, resta-nos focar manualmente. Pode-se utilizar o modo Live View, com zoom em 50% ou 100% para garantir uma focagem perfeita!
Exemplo de situação. Para se conseguir este enquadramento, certamente os pontos de foco estarão situados sobre a parede branca, tornando impossível o foco automático. Neste caso, basta focar no vaso de planta e fazer o reenquadramento.

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