Tema 10. Enfoque automático (I)

Continuamos después de bien avanzado el año… como veis no hice gran cosa durante las vacaciones de navidad. Bueno, ya ni nos acordamos de ellas. En fin.

Iniciamos el tema del enfoque automático, hoy hablaremos un poco de los diferentes sistemas y más adelante veremos algunas consideraciones y aspectos más prácticos.

Vamos a ello: como veíamos en el tema 1 parte II, en la formación de la imagen con lente convergente (objetivos), para que un sujeto de la escena quede nítido en la foto se requiere enfocar, que básicamente consiste en alejar o acercar adecuadamente la lente respecto del sensor.

Siendo estrictos, en realidad más que el sujeto lo que queda enfocado es el plano situado a una determinada distancia de la cámara. Por ejemplo si hacemos un retrato cercano, enfocamos a los ojos de la persona y la punta de la nariz o la oreja quedarán ligeramente desenfocadas (¿os acordáis de la profundidad de campo?).

Diagrama plano de enfoque

Diagrama plano de enfoque


El enfoque puede hacerse de forma manual, girando la correspondiente rueda del objetivo o bien de forma automática (Autofocus o AF). La selección de enfoque manual /automático puede hacerse desde el cuerpo la cámara o desde el propio objetivo (dependiendo de marca y modelo de cámara).

Nikon D7100 seleccion enfoque AF-M

Nikon D7100 seleccion enfoque AF-M

El enfoque automático suele activarse al pulsar el botón disparador hasta la mitad de su recorrido. En la próxima entrega veremos que puede ser conveniente asignarlo a otro botón (desasociarlo del botón disparador).

Curiosidad: realmente los objetivos de las cámaras son complejos, con varios grupos de lentes, y en algunos de ellos el enfoque implica alejar o acercar del sensor todas las lentes a la vez, mientras que en otros, solo uno de los grupos de lentes se mueven al enfocar, el resto estará fijo (o se mueven solo para modificar la distancia focal: zoom).

Sistemas de autoenfoque

Vamos a ver un poco por encima cómo funcionan estos sistemas de enfoque automático que, como os podéis imaginar, han evolucionado mucho desde los años 60-70 que aparecieron, y siguen mejorando a una velocidad vertiginosa.

Tenéis mucha información en internet (Wikipedia en español y en inglés, caborian.com, luipermom.wordpress.com, y un infinito etc.)

Tipos

Activo: la cámara emite una señal de energía, típicamente ultrasonidos o infrarrojos, que refleja en el objeto y, dependiendo del tiempo que tarde en llegar la energía reflejada en el sujeto. Es algo parecido a los sonar o radar que conocemos (incluidos los que nos ponen multas de velocidad). Se solía utilizar en cámaras compactas de película y en algunas cámaras de video. Actualmente en desuso.

Pasivo: no emite ninguna energía sino que únicamente analiza la luz recibida. Si bien en condiciones de baja luz puede utilizar una fuente de luz adicional, como pueda ser el flash incorporado o un emisor de luz infrarroja, pero sigue siendo el mismo sistema pasivo.

El modo pasivo es el más utilizado últimamente, y a su vez engloba a dos sistemas:

Por medida de contraste

Se basa en el hecho de que las zonas bien enfocadas de una imagen tienen mayor contraste. El sistema va moviendo el objetivo, adelante y atrás, con un motor y en determinadas áreas del sensor va midiendo el contraste. Cuando se consigue el contraste máximo en una de esas áreas, para el motor e indica que esa área de la imagen está enfocada. Es un sistema utilizado en las cámaras compactas digitales y en algunas réflex cuando se funciona en modo “live view” (cuando se ve la imagen en la pantalla, no por el visor).

Medida de contraste

Medida de contraste (fuente: karbosguide.com)

Por detección de fase

Es el sistema utilizado por las cámaras réflex cuando se mira por el visor. Básicamente consiste en desviar parte de la imagen que entra por el objetivo (una parte va al visor y otra a los detectores de enfoque). La imagen que llega al detector de enfoque se divide en pares de imágenes, mediante ranuras separadas. Lo que se hace es comparar las imágenes formadas por ambas ranuras: si ambas imágenes se superponen, entonces dicho punto está enfocado. Si están separadas, dependiendo de la cantidad de separación y el sentido, se da la orden al motor de enfoque del objetivo para que se mueva a una posición determinada (posterior o anterior a la posición actual).

Diagrama AF deteccion de fase

Diagrama AF deteccion de fase (fuente: wikipedia.org)

Para entenderlo, es un sistema muy similar a las pantallas de enfoque partido que ayudan en el enfoque manual, muy utilizado en las cámaras réflex de película. Actualmente con los sistemas de autoenfoque son menos utilizados, pero son muy recomendables si se va a utilizar el enfoque manual (las cámaras de media y alta gama permiten cambiar las pantallas de enfoque y se pueden conseguir de imagen partida). Podéis echar un vistazo a http://retoquefoto.wordpress.com/2011/07/28/cambiar-la-pantalla-de-enfoque-de-tu-camara/.

Enfoque por imagen partida

Enfoque por imagen partida (fuente: caborian.com)

¿Cómo llega la luz a los detectores en las cámaras réflex? A través de una ventana del espejo que desvía parte de la imagen al visor y deja pasar otra parte de la luz. Detrás de este espejo semitransparente hay otro espejo que desvía la imagen a los detectores de autoenfoque:

Diagrama enfoque cámara reflex

Diagrama enfoque cámara reflex (fuente: leongoodman.tripod.com)

Si en vuestra cámara réflex levantáis (¡con cuidadito!) el espejo que forma la imagen en el visor, veréis que por detrás hay otro espejo más pequeño que es el que envía la imagen a los detectores AF, situados en la parte de abajo (el espejo principal envía la imagen hacia arriba a pantalla de enfoque y el pequeño hacia abajo a los detectores de enfoque).

Hay que tener en cuenta que mediante detección de fase se comparan imágenes, y esta comparación será más precisa cuanto más contrastada sea. Por tanto el contraste es importante en ambos sistemas de enfoque.

Puntos de autoenfoque (AF)

Son los sensores o detectores utilizados por el sistema de enfoque por detección de fase. Las cámaras pueden tener varios puntos de enfoque, número que cada vez suele ser mayor, especialmente a medida que subimos de gama de la cámara.

Básicamente podemos encontrar varios tipos de sensores AF:

  • Verticales: las ranuras están colocadas horizontalmente y detectan mejor las variaciones de luminosidad (líneas, bordes) verticales de la imagen. Recordemos la pantalla de enfoque de imagen partida.
  • Horizontales (como los verticales pero girados 90º)
  • En cruz: tienen dos pares de ranuras, normalmente en forma de X, que detectan variaciones ambas diagonales, por lo que serán puntos más precisos.
Puntos de enfoque

Puntos de enfoque (fuente: caborian.com)

Por otro lado, es importante conocer que algunos de los puntos de enfoque son más precisos y únicamente funcionan con lentes “más rápidas” o de mayor abertura (número f de 2.8 o menor).

Por supuesto, no quiero que nadie se haga la idea de que los sistemas son totalmente precisos, tienen sus errores, sobre todo en condiciones de baja luminosidad. Obviamente con una cámara de mayores prestaciones se obtienen generalmente mejores resultados; si bien es cierto que la tecnología avanza rápidamente, lo que permite disponer de precisiones muy buenas en modelos más modestos.

Elección del punto de enfoque

Las cámaras con múltiples puntos de enfoque permiten elegir el punto de enfoque activo: si se elige un único punto de enfoque, será ese el que utilice para realizar el enfoque. Suele ser conveniente escoger un punto preciso o en cruz.

Si se selecciona el enfoque en todos los puntos a la vez, la cámara elegirá automáticamente el punto utilizado, que normalmente coincidirá con el objeto situado más cerca. La cámara avisa iluminando el punto de enfoque que ha utilizado.

Como siempre, conviene echar un vistazo al manual para ver todos estos detalles y el comportamiento concreto de nuestra cámara.

Enfoque estático y dinámico

Cuando el sujeto es estático, el sistema de autoenfoque únicamente tendrá que enfocar una vez, por lo que se para una vez conseguido el enfoque. Sin embargo, si el sujeto está en movimiento, debe realizar un enfoque continuo.

Actualmente las cámaras están dotadas de mayor número de detectores AF y de procesadores de datos más potentes. Eso permite la utilización de algoritmos que tratan de detectar hacia dónde se mueve el objeto, y calculan su velocidad y aceleración, lo que permite hacer un seguimiento preciso. Tienen en cuenta no solo el detector donde el objeto está enfocado sino los puntos próximos por donde puede pasar el sujeto. Esto, como os podéis imaginar es muy útil en fotografía de acción, como es el caso de la fotografía deportiva.

En este sentido podemos encontrar tres modos de funcionamiento. Incluyo las denominaciones para Nikon y Canon (perdonadme como siempre los que utilizáis otras marcas):

  • AF estático: Canon lo denomina “ONE SHOT”, Nikon: “AF-S” (AF servo Single). El sistema para de enfocar una vez se consigue el enfoque, aunque se mantenga apretado el botón del disparador a mitad (o el botón de enfoque que corresponda).
  • AF dinámico o continuo. Canon: “AI SERVO”, Nikon: “AF-C” (AF servo Continuo). Para objetos en movimiento, al pulsar el botón disparador a mitad (o el botón de enfoque) la cámara sigue enfocando hasta que se dispare la foto.
  • AF automático: Canon: “AI FOCUS”, Nikon: “AF-A” (AF servo Automático). En este modo la cámara cambia automáticamente entre los dos anteriores según detecte si el sujeto está estático o se mueve. Este modo no suele estar disponible en las cámaras de gama alta (se considera algo así coma para principiantes).

Si tu cámara es moderna, es posible que tenga algún otro modo, especialmente si estás interesado en video… así que no queda más remedio que estudiarse el manual.

Por otro lado, en condiciones de luz muy baja, las cámaras suelen emitir una luz de ayuda al enfoque (bien sea luz visible o infrarroja, generada por el cuerpo de la cámara o mediante flash externo). En ese caso solo suele funcionar el autoenfoque modo estático (“One Shot” o “AF-S”).

Áreas o zonas de enfoque

Para complicar un poco más el tema, las cámaras que disponen de un número de puntos de enfoque elevado, introducen un nuevo parámetro que es la selección el área o zona de actuación del sistema de autoenfoque:

  • Modo Punto único, denominado “Single Point” (Nikon) or “Manual AF Point” (Canon): la cámara utiliza un solo punto de enfoque elegido por el usuario. Se suele utilizar en sujetos estacionarios
  • Modo Dinámico, “Dynamic” (Nikon) or “AF Point Expansion” (Canon): el usuario elige un punto de enfoque que el utilizado inicialmente, pero si el objeto se mueve la cámara podrá utilizar un punto de enfoque circundante para mejorar el seguimiento del mismo. En las cámaras de gama alta se pueden configurar el número de puntos del área (9, 21, 39). Se suele utilizar para sujetos en movimiento. Se eligue el número de puntos en funcion de lo que ocupe dicho sujeto en la pantalla.
  • Modo Seguimiento 3D (3d Tracking): similar al anterior, con la diferencia que la cámara decide los puntos a utilizar de entre todos los disponibles. Suele hacer un reconocimiento del sujeto 8formas, colores), lo que requiere una gran carga de procesado y en algunas condiciones puede dar lugar a que sea menos preciso.
  • Modo Auto-Area, “Auto-Area AF” (Nikon) or “Automatic AF Point Selection” (Canon): modo automático, la cámara elige qué enfocar o hacer seguimiento, con lo que no deja control de enfoque al usuario.

Y, por supuesto, existen más modos (seguimiento de objetos, reconocimiento de caras, etc.) y no dejarán de salir nuevos a medida que la tecnología avanza y se pueden realizar complejos procesados de forma prácticamente instantánea.

Motor ¿en la lente o en el cuerpo de la cámara?

Como hemos dicho el sistema realiza físicamente el enfoque, moviendo el grupo de lentes del objetivo mediante un motor. Por cierto, los motores que funcionan con ultrasonidos son más silenciosos (Canon los denomina con las siglas USM, UltraSonic Motor)

En el caso de las cámaras réflex podemos encontrarnos varias opciones:

  • El cuerpo de la cámara dispone de motor de enfoque que se conecta mecánicamente al objetivo.
  • Cada objetivo trae incorporado su propio motor de enfoque. Obviamente es más caro pero estará más adaptado a las necesidades con lo que el enfoque podrá ser más rápido. No es lo mismo mover un objetivo fijo de 50mm que uno de 400mm, mucho mayor de tamaño y peso.

Actualmente se suele utilizar esta segunda opción (motor en el objetivo). Canon comenzó con objetivos motorizados desde su sistema EOS, mientras que Nikon empezó incorporando el motor en el cuerpo de la cámara hasta que cambió en 1992, con lo que la mayoría de sus objetivos son ya motorizados. Actualmente los cuerpos de cámara de gama media y alta de Nikon incorporan motor (serie D7000 y superiores), con lo que permiten ambas posibilidades, mientras que los de gama baja no lo incluyen y no podrán realizar el enfoque automático de los objetivos AF sin motor.

Y esto es todo por hoy, en la próxima entrega (que acabaremos el tema, si no me enrollo mucho), como os decía veremos aspectos algo más prácticos: bloqueo del enfoque, ventajas de desasociar el enfoque del botón disparador, errores de enfoque (front y back focus) y algunas cosillas más.

Y en este tema del autoenfoque puede haber diferencias importantes de unas modelos a otros, así que os dejo como “deberes” estudiar en profundidad este tema del manual de vuestra cámara.

Hasta la próxima entrega.

Siguiente: Tema 10. Enfoque automático (II)
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9 pensamientos en “Tema 10. Enfoque automático (I)

    • Reconozco que no utilizo el enfoque manual desde que usaba mi cámara de carrete (que no tenía enfoque automático).

      Y respecto al video, no tengo experiencia pero curiosamente conozco gente que solo usa el enfoque manual. Entre otras cosas evitas ruidos del motor de enfoque. Es fácil si la escena no cambia, pero entiendo que es complicado sobre todo si tienes que hacer un seguimiento preciso de un sujeto que cambia su distancia a la cámara.

      En este sentido, los fabricantes están trabajando en la mejora del enfoque para video.

  1. hola buenas noches, tengo un gran problrma compre una nikon 7100 casi nueva y no la probe bien, tiene un gran problema no enfoca lo intenta pero enfoca al infinito enfoca con el cuando se ve en la pantalla mirandola bien parece que le dieron un golpe y cuando callo callo al lente ustedes cren es muy costoso el arreglo y si lo tiene gracias

    • Me temo que cámara y lente tienen que pasar por el servicio técnico para que te digan cuál es el problema.
      Si te la dieron así, ¿tienes posibilidades de reclamar al vendedor?
      Creo que no puedo darte mejores noticias, y espero que el fallo no sea grave.

      Un saludo

  2. Alberto, me he comprado una Nikon 7100 y quiero saber como activo seguimiento en 3D en la cámara, tu acaso sabes.. Estoy recién experimentando con Nikon, antes tenía Olympus..

    • Hola, Alejandro

      No tengo la Nikon D7100, así que solo te puedo guiar echando un vistazo al manual que, por cierto, puedes descargarlo en http://cdn-10.nikon-cdn.com/pdf/manuals/dslr/D7100_ES.pdf (siempre está bien tenerlo en formato electrónico que te permite, entre otras ventajas, la de hacer búsquedas).

      Para activar el modo de seguimiento 3D, lo debes hacer en dos pasos (como comento en el tema):

      1. Elige el modo de autofoco continuo (AF-C) o el automático (AF-A), que pasa a continuo cuando considera oportuno (ver página 71 del manual).
      2. En en el modo de Zona de AF, elige Seguimiento 3D (páginas 73 y 74). Al principio de la página 74 te dice que para elegir la zona AF debes pulsar el botón de selección de modo AF y a la vez girar el dial secundario (situado delante del botón disparador).

      Espero que te sirva y le saques el máximo partido a esta fenomenal cámara. Y no te desanimes si al principio cuesta “domar a la fiera”. Insiste.

      Un saludo

      • Alberto muchas gracias por tu ayuda, ya he podido hacerlo. Me está costando un poco acostumbrarme a la cámara pero ya vamos logrando poco a poco.

        Saludos

      • Me alegro de que te haya servido, Alejandro.

        Y, como te dije, al principio se necesita bastante paciencia y perseverancia para aprender a sacar todo el jugo de la cámara. Insiste, que merece la pena.

        Saludos

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