Как работала фотография до изобретения автофокуса?

Потратив некоторое время на чтение вопросов об автофокусировке, у меня возник вопрос: как работали камеры до того, как была изобретена технология автофокусировки?

Предположительно все использовали ручную фокусировку. Но вот в чем дело: я попытался вручную сфокусировать свою зеркальную камеру. Это нелепо сложно . Учитывая, насколько крошечным является изображение в видоискателе, я понятия не имею, как вы можете получить изображение в безупречной фокусировке.

Или, может быть, люди не сделали? Может быть, еще до того, как 24-мегапиксельные изображения были увеличены, чтобы поместиться на стороне автобуса, фокусировка была не столь критичной? Конечно, если вы напечатаете что-то размером с открытку, ошибки фокуса будут чертовски менее заметными.

Кроме того, моей самой первой камерой была «игрушечная» камера Fisher-Price. (Пленка, очевидно.) Я уверен , что у него не было каких - либо фокусирующих элементов управления на всех . (И это путь слишком давно для автофокусировки существовала.) Как это работает? Объектив просто постоянно фокусируется на бесконечности или что-то?

Камеры фокусировки через объектив имели фокусирующие экраны - обычно это матовое стекло или линза Френеля (по теме: что такое фокусирующий экран? ). Камеры обзора (большие камеры старого стиля с сильфоном) проецируют изображение на экран фокусировки. Фотограф непосредственно осматривал изображение на фокусировочном экране (возможно, используя лупу для увеличения областей изображения), часто под затемненным колпаком. Когда пришло время для захвата изображения, фокусировочный экран был заменен держателем пленки, после чего пленка могла быть выставлена.

^{Изображение на экране фокусировки Sinar F 4 × 5. Image © Гийом Пьоль, CC-BY-SA-3.0}

Фокусные экраны с разделенной призмой были наиболее распространенными на зеркальных фотокамерах. Рисунок призмы в центре экрана преднамеренно «изгибал» сфокусированные лучи в противоположных направлениях, увеличивая видимость не сфокусированных областей. У большинства экранов с разделенной призмой также было кольцо или воротник с микропризмой (также называемый микрорастром ), окружающий круг с разделенной призмой в центре экрана. Микропризмы особенно помогли для точной настройки фокуса вблизи фокуса. Это 5-минутное видео на YouTube демонстрирует использование и эффект как разделенной призмы, так и кольца микро-призмы.

Ниже приведен пример фокусировки сплит-призмы. Кольцо микропризмы, «пунктирное», окружающее разделенную призму, также видно на несфокусированном изображении:

^{SLR-разделение призмы с фокусировкой изображения экрана, несфокусированным (слева) и сфокусированным (справа). Изображения © Дейв Фишер, CC-BY-SA-3.0 .}

Раньше было небольшое, но активное сообщество людей, оснащавших свои зеркальные фотокамеры фокусирующими экранами с разделенной призмой. Тем не менее, большинство компаний, которые сделали разделенные призмы для зеркальных фотоаппаратов, прекратили их производство. Смотрите также: Существуют ли фокусирующие экраны для современных зеркальных фотокамер?

Вот анимация Nikon Df, модифицированного с фокусирующим экраном с разделенной призмой в действии (обратите внимание, что в этой разделенной призме, кажется, нет кольца микро-призмы):

^{Nikon Df дооснащение расщепленной призмой в действии. Image © Reilly Liever , используется при добросовестном использовании в образовательных целях.}

Когда объекты больше не выровнены, объектив идеально сфокусирован на объектах.

Следствием того, что вы находитесь в фокусе, является возможность определить расстояние до объекта. Этот же метод использовался и для оптического определения дальности (не для дальномерных камер ). Дальномеры совпадений с разделенной призмой использовались в военных целях для определения расстояния до цели, чтобы установить артиллерийские координаты и заряды метательного заряда:

^{Вид с дальномера совпадения. Общественное достояние, от Wikimedia Commons}

В дальномерных камерах для фокусировки использовался отдельный оптический путь, дальномерный фокусирующий механизм . Это показало два наложенных изображения. Когда изображения были полностью наложены, объект был в фокусе. Этот пример из Википедии иллюстрирует концепцию:

^{Окно дальномера, сфокусированное (слева) и сфокусированное (справа). Image © Александр Козлов, CC-BY-SA-3.0}

Как работала фотография до изобретения автофокуса?

Очень хорошо для тех, кто хочет научиться делать это с помощью инструментов, которые у нас были в то время. То же самое верно и сейчас. Единственное отличие состоит в том, что теперь мы должны научиться указывать системе автофокусировки фокусироваться на той части кадра, которую мы хотим сфокусировать.

Предположительно все использовали ручную фокусировку. Но вот в чем дело: я попытался вручную сфокусировать свою зеркальную камеру. Это нелепо сложно. Учитывая, насколько крошечным является изображение в видоискателе, я понятия не имею, как вы можете получить изображение в безупречной фокусировке.

Из-за повсеместного использования AF в большинстве современных камер вспомогательные средства фокусировки, которые когда-то были включены в то, что фотограф видел через видоискатель, обычно больше не присутствуют. Раздельные призмы и / или микроэкраны с призматическим воротником были обычным явлением в зеркалках до появления AF. У некоторых камер была одна или другая. Многие камеры имели оба. Другие типы камер часто включали в себя вспомогательное устройство фокусировки с дальномером.

Видоискатели, как правило, были больше и ярче, даже на потребительских камерах. Теперь только лучшие про-модели имеют большие, яркие видоискатели, которые были более распространены в эпоху до AF.

Линзы были также разработаны, чтобы позволить более точные градации регулировки фокуса. Кольца фокусировки на объективах нужно было поворачивать намного дальше, чтобы получить такое же изменение положения фокуса, которое теперь происходит из-за очень небольшого движения с текущими объективами.

Или, может быть, люди не сделали? Может быть, еще до того, как 24-мегапиксельные изображения были увеличены, чтобы поместиться на стороне автобуса, фокусировка была не столь критичной? Конечно, если вы напечатаете что-то размером с открытку, ошибки фокуса будут чертовски менее заметными.

В случайных фотографиях есть доля правды, которой является подавляющее большинство фотографий. Но были (и остаются) также фотографы большого и среднего формата, которые изо всех сил старались создать сфокусированные вручную изображения, подходящие для показа в очень больших размерах.

Некоторые из пределов четкой фокусировки были наложены носителем записи. Часть проблемы с рулонной пленкой заключается в том, что она не любит сидеть на месте в камере. Это похоже на проблему, с которой вы столкнетесь, если вы когда-нибудь попытаетесь идеально сфокусировать проектор на гибком портативном экране, хлопающем на ветру. Было несколько продвинутых камер, которые фактически использовали тип вакуума, чтобы натянуть пленку на заднюю панель.

Фокус с цветной пленкой также был ограничен различной глубиной трех цветовых слоев пленки. Если вы были идеально сфокусированы на одном цвете, два других слоя были слегка не в фокусе.

Цифровые датчики, напротив, настолько идеально ровные, что теперь нам приходится покрывать задние поверхности линзовых элементов, чтобы не допустить отражения нежелательных отражений от слоев набора датчиков. Теоретические пределы лучшего фокуса теперь намного меньше. Даже с более новыми и более острыми объективами, доступными сегодня, ограничивающим фактором в системах с самым высоким разрешением быстро становится разрешающая способность объектива, а не разрешающая способность и плоскостность носителя записи.

Кроме того, моей самой первой камерой была «игрушечная» камера Fisher-Price. (Фильм, очевидно.) Я почти уверен, что у него вообще не было элементов управления фокусировкой. (И это слишком давно, чтобы существовал автофокус.) Как это работает? Объектив просто постоянно фокусируется на бесконечности или что-то?

Камеры с «фиксированным фокусом» используют относительно узкую диафрагму в сочетании с относительно коротким фокусным расстоянием. Это дает большую глубину резкости . Фокус устанавливается на гиперфокальном расстоянии системы, поэтому все, что находится на половине расстояния до бесконечности, оказывается в фокусе. Камеры с таким типом дизайна еще можно найти. Среди них есть некоторые (но далеко не все) веб-камеры, камеры для мобильных телефонов, камеры слежения и другие камеры наблюдения (хотя они не составляют столько камер, как это было несколько лет назад).

Некоторые камеры не могли видеть сквозь объектив до съемки. Беглый видоискатель был прикреплен к боковой части камеры или, если у вас была роскошная модель, к переднему стандарту, который держал объектив. С такими видоискателями не было приспособлено для линз с различным фокусным расстоянием. Фотограф просто должен был знать, насколько широк угол обзора для используемого объектива. Фокус был установлен путем оценки или измерения расстояния до объекта и выравнивания метки на объективе по шкале с этим расстоянием. Диафрагма и скорость затвора также были установлены вручную, без замера, встроенного в камеру. Некоторые из этих камер использовали рулонную пленку с 6-12 снимками на рулон. Другие использовали листовую пленку, которую приходилось менять после каждой экспозиции.

Здесь есть разные темы.

1) Игрушечная камера и некоторые новые камеры, например камеры выживания, некоторые телефонные камеры не должны фокусироваться, потому что диапазон фокусировки очень большой. Обычно это связано с двумя элементами вместе. Широкоугольный объектив и маленькая диафрагма. Таким образом, нет необходимости фокусироваться на их заданном диапазоне.

Постарайтесь сфокусироваться на очень близком расстоянии на игрушечной камере, а вы не сможете.

2) Размер изображения на автобусе не 24 Mpx. Это может быть больше или меньше. Это другая тема, но перед «цифровой» фотографией у вас была коммерческая пленочная фотография, на которой можно было бы использовать широкоформатную пленку, которая снимала изображения довольно высокого разрешения. Для этого были не 35 мм слайды, а 6 × 6 см 4 × 5 ″ и т. Д. Https://www.google.com/search?q=film+photography+formats

Включительно теперь вы можете «выжать» много информации из 35 мм пленки на скан.

Сканирование большого цветного слайда с помощью барабанного сканера дает гораздо больше информации, чем 24 мегапикселя. https://www.google.com/search?q=drum+scanner

3) У камер был фокусирующий экран. В коммерческой съемке вы использовали лупу.

4) И у них была еще одна особенность: кольцо фокусировки увеличено для более крутого поворота. Это означает, что на современных объективах с ручной фокусировкой небольшой поворот объектива сильно смещает фокусное расстояние. На старых объективах вам нужно намного больше перемещать кольцо, что дает вам большую точность в фокусировке.

5) Люди были опытны, делая это, находя и чувствуя фокусировку, перемещаясь влево и вправо, чувствуя центр фокусирующего «балета».

6) В наши дни вы все еще можете использовать ручную фокусировку на камере DSLR, например, когда вы снимаете видео. Как я уже говорил в пункте 4, если ваш физический угловой поворот фокусирующего кольца больше, у вас больше контроля. Таким образом, в видео люди используют некоторые установки, которые адаптируются к фокусировочному кольцу. https://www.google.com/search?q=focus+rig+dslr .

Текущие ответы исследуют ручную фокусировку через объектив и камеры с фиксированной фокусировкой и хорошо объясняют их, но они пропускают другой подход - оценку расстояния .

Например, моя старая Kodak Retinette 1960 года не является зеркальной фотокамерой, и фокусировки через объектив не предусмотрено. Тем не менее, это также не фиксированный фокус.

Вместо этого вы оцениваете, как далеко находится объект, и используете метки расстояния на кольце фокусировки для соответствия. (На изображении выше его измеряют в метрах, моя камера измеряет его в футах.)

Чтобы дополнить ответы по вспомогательным средствам фокусировки в зеркальных камерах, предназначенных для ручной фокусировки, позвольте мне дать вам ссылку на гиперфокальное расстояние, которое используется в камерах с фиксированным фокусом .

Мои родители (позже переданные мне) выглядели так, поэтому это был Instamatic X-15 около 1970 года.

Первый снимок - это модель более высокого уровня, которая имеет встроенный экспонометр (так что я думаю, что экспозиция была не фиксированной, а основанной на освещении) и переключатель для крупным планом или 6 футов и дальше фокусировки.

Обратите внимание, что апертура физически очень мала. Это f / 11, а отрицание - квадрат 28 мм, поэтому глубина резкости немного лучше, чем у «полного кадра», и не такая хорошая, как у «датчика обрезки» сегодня, если вы установите его на F / 11.

Учитывая наилучшую резкость, которую вы могли ожидать от системы, и предположение, что вы будете смотреть на отпечатки с квадратом 4 дюйма, находящиеся на расстоянии считывания, все, что за 6 футами, было «в фокусе». Но фокус не такой резкий, как вы ожидаете сегодня от тех же значений, потому что ожидаемое качество печати было не таким хорошим по многим причинам. 1970 цветной печати фильм не Ektar !

Дело в том, что диапазон расстояния, который считается «в фокусе», является суждением, основанным на физическом размере кругов путаницы, которые вы можете терпеть. С крупнозернистой пленкой (и бумагой для печати) вы все равно не сможете преодолеть определенную резкость; разрешение просто не достаточно хорошее.

Самая простая камера, которую вы можете иметь, которую вы легко можете сделать дома, - это просто картонная коробка с точечным отверстием. Вы получите сфокусированное изображение прямо на пленке (хотя и в перевернутом виде). Это также работает с человеческими глазами - если вы близоруки и у вас нет очков, вы можете получить идеально сфокусированное изображение, просто сформировав кулак перед вашим глазом, чтобы пропустить крошечный «круг» света через ,

Это должно иметь смысл - быть не в фокусе означает, что вы получаете намного больше света, чем вы хотите , во всех неправильных местах . Это в основном связано с тем, что в типичном сценарии свет рассеивается и рассеивается повсюду, поэтому одно и то же изображение эффективно проецируется с разных углов, которые объединяются «неправильно». Цифровая зеркальная камера решает эту проблему, используя линзу для «рекомбинации» рассеянных световых лучей, снова делая их параллельными. Однако это работает только для диапазона расстояний. В нашей камере «обувная коробка с точечным отверстием» проблема решается путем устранения всего «другого» света, который неприйти прямо с объекта. Это не зависит от расстояния до объекта (хотя существуют ограничения по расстоянию в зависимости от радиуса отверстия, а также другие ограничения), но в целом он получает меньше света, поэтому вам требуется более длительная экспозиция. Кроме того, у вас обычно довольно жесткий лимит на минимальном расстоянии - они имеют отличную фокусировку, например, от 3 метров до бесконечности, но вы не сможете фотографировать бабочек :)

Как уже отмечалось, зеркальные фотоаппараты намного сложнее, чем эти, - они в значительной степени построены вокруг возможности настройки множества различных настроек в соответствии с вашими предпочтениями и любой ситуацией, в которой вы находитесь (в идеальном мире: P). Однако, хотя для правильной ручной фокусировки требуется некоторая практика, это, конечно, не абсурдно сложно . Если у вас обычно возникают проблемы с ручной фокусировкой, попробуйте откалибровать видоискатель (где-то рядом должна быть «шестеренка» с +/-) - ваши глаза могут быть проблемой.

Мы сделали очень много плохих фотографий. Снимая кандалы, я понял, что при плохой экспозиции и плохой фокусировке 60% печатных снимков были нормой. Автоэкспозиция разрезает отбраковки пополам. АФ пришла как раз вовремя, чтобы исправить мое стареющее зрение. Теперь я полагаю, что если я не сделаю что-нибудь глупое, то отклонения для фокуса / экспозиции будут составлять всего несколько процентов, и большинство из них будет странным освещением - с подсветкой, снежными пейзажами, ночной съемкой ... Или в ситуациях, когда автофокус запутывается каким-то предметом между мной и моим подданным. (Веточка в фокусе, птица - нет.)