واضح سازی (Focus)

یکی از مؤلفه های مهم در یک عکس، بخش های واضح و غیر واضح آن است. کنترل کامل بر ویژگی های بخش های واضح و غیر واضح، هم از سوی عکاسان و هم از سوی طراحان تجهیزات عکاسی بسیار مورد توجه بوده و هست. این امر، در زیبایی، مفهوم و تاثیر عکس روی مخاطب نقش تعیین کننده ای دارد. ویژگی های بخش واضح و غیر واضح عکس، کنترل روی عمل واضح سازی، دقت عمل و سرعت آن از مواردی است که مورد توجه سازندگان و طراحان است.

با توجه به ماهیت لنز و فاصله موضوع با لنز، برای داشتن تصویری کاملا واضح باید لنز در فاصله خاصی نسبت به صفحه حساس قرار داشته باشد. حال زمانی که برخی از ویژگی های لنز و یا فاصله جسم نسبت به یک لنز تغییر می کند، باید فاصله لنز نسبت به صفحه حساس نیز تغییر کند. در غیر این صورت تصویری مات (اصطلاحا فُلو) خواهیم داشت.

از این رو، در اغلب لنزها به خصوص لنزهای حرفه ای ساختاری جهت تنظیم فاصله لنز نسبت به صفحه حساس تعبیه شده است تا تصویر واضحی از موضوع حاصل شود. این ساختار سیستم Focus یا سیستم واضح سازی نامیده می شود. همچنین به فرآیندی که طی آن عکاس تصویر سوژه مورد نظر را تا حداکثر ممکن واضح می کند، واضح سازی گفته می شود.

در دوربین هایی که فاقد سیستم واضح سازی هستند، از لنزهایی با زاویه باز استفاده می شود که عمق میدان زیادی ایجاد می کنند اما در فواصل نزدیک به سوژه نمی توانند تصویر کاملا واضحی ایجاد کنند.

غلب لنزها، قابلیت واضح سازی در فواصل زیاد تا بینهایت را دارا هستند. اما آنچه که یکی از ویژگی های مهم لنز محسوب می شود، نزدیکترین فاصله ای است که در آن لنز می تواند تصویری کاملا واضح ایجاد کند به گونه ای که لنزهایی با قابلیت فوکوس سازی از نزدیک (مانند لنزهای ماکرو) ممکن است بسیار گرانقیمت باشند.

فاصله هایپر فوکال
همان گونه که در بخش لنزها اشاره شد، عمق میدان وضوح به سه عامل بستگی دارد: دیافراگم، فاصله کانونی لنز و فاصله ای که عمل واضح سازی در آن انجام می شود. هر چه عمل فوکوس در نقطه ای دورتر نسبت به لنز انجام شود، عمق میدان نیز بیشتر خواهد بود.

اگر واضح سازی روی فاصله ای خاص انجام شود، بیشترین عمق میدان را خواهیم داشت. به این فاصله، فاصله هایپر فوکال گفته می شود. اگر عمل واضح سازی در فاصله هایپر فوکال انجام شود، از نصف این فاصله در جلوی دوربین تا بینهایت واضح خواهد بود. این فاصله متناسب با لنز و دیافراگم تغییر می کند. هر چه فاصله کانونی بیشتر شود، فاصله هایپر فوکال نیز بیشتر می شود و هر چه دیافراگم بسته تر شود، فاصله هایپر فوکال کمتر خواهد بود.

منبع

مثلا اگر برای لنزی خاص، فاصله هایپرفوکال ۱.۴ متر باشد و عمل فوکوس روی آن فاصله انجام شود، تصویر از فاصله ۰.۷ متر تا بینهایت واضح خواهد بود.

فوکوس دستی
به طور کلی، عمل فوکوس به دو صورت دستی و خود کار انجام می گیرد. در ابتدا فوکوس دوربین به این نحو انجام می شد که عکاس فاصله بین موضوع تا دوربین را اندازه گیری می کرد و سپس با تغییر فاصله لنز با صفحه حساس، اقدام به واضح سازی می نمود. تغییر فاصله لنز با صفحه حساس نیز خود به روش های مختلفی صورت می گرفت. اما از مهمترین کاستی های این روش، وقت گیر بودن آن بود و همیشه عکاس امکان اندازه گیری دقیق تا سوژه را نداشت. بعدها مکانیسم های اپتیکی ارائه شد که عکاس می توانست بدون اندازه گیری دقیق فاصله، صرف وقت زیاد و از فواصل دور، عمل واضح سازی را به صورت دقیق انجام دهد. از این مکانیسم ها می توان به استیگمو متر، تله متر و صفحه مات اشاره کرد. عکاس می توانست فوکوس یا فلو بودن را با نگاه کردن به کل یا بخشی از تصویر در منظره یاب بررسی کند. مثلا اگر تصویر در وسط یا کل منظره یاب واضح شود یا خطی که در مرکز منظره یاب است، راست و بدون شکستگی باشد، بیانگر وضوح تصویر است.

از راست به چپ: قبل از واضح سازی (شکستگی خطوط راست در مرکز صفحه)، پس از واضح سازی (منبع)

در سیستم فوکوس دستی، معمولا عکاس از طریق چرخاندن حلقه فوکوس روی لنز می تواند فاصله لنز با صفحه حساس را تنظیم کند.

فوکوس خودکار (Auto focus)
عکاس در زمان عکاسی به خصوص در گرایش هایی مانند عکاسی خبری و ورزشی، در زمانی کوتاه و حتی کسری از ثانیه می بایست در مورد کادر و بسیاری از تنظیمات تصمیم گیری کند تا لحظه ای خاص را به خوبی به ثبت برساند . سیستم های فوکوس خودکار با حذف عمل واضح سازی دستی، در تسریع عکاسی و حتی افزایش دقت آن بسیار موثر واقع شدند. البته این مساله به این معنا نیست که عکاس در همه شرایط از فوکوس دستی بی نیاز است.

در فوکوس اتوماتیک نیز همان فرآیندهای فوکوس دستی انجام می شود. به این معنا که فاصله یا واضح ترین حالت تصویر پیدا شده و لنز در فاصله مناسب نسبت به صفحه حساس قرار می گیرد. عمل تغییر فاصله خودکار لنز نسبت به صفحه حساس توسط موتورهای طراحی شده در لنز انجام می گیرد.

در فرآیند یافتن فاصله یا تصویر واضح روش های مختلفی به صورت منحصر یا ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرند. هر کدام از این روش ها مزایا و کاستی هایی دارند که در ادامه نگاهی گذرا به آنها خواهیم داشت.

در فرآایند یافتن فاصله و یا واضح ترین تصویر به طور کلی دو نوع سیستم مورد استفاده قرار می گیرد:

- سیستم فعال که در آن دوربین برای یافتن فاصله از خود امواجی تولید می کند (مانند امواج صوتی و یا مادون قرمز) و سپس با محاسبه زمان یا زوایای پرتو بازگشتی فاصله را اندازه گیری می کند.

یکی از مشکلات این سیستم ها این است که اگر مانعی بازتاب دهنده در سر راه سوژه قرار گیرد قبل از اینکه امواج به سوژه برسند از آنها بازتاب داده می شود که این امر باعث اشتباه دوربین در تخمین فاصله می گردد. مثلا در سیستم امواج صوتی اگر از پشت پنجره عکاسی کنیم امواج از سطح شیشه منعکس می شوند و یا در سیستم مادون قرمز برخی چیزها مانند شعله از خود نور مادون قرمز تولید می کنند که سبب اشتباه دوربین در تخمین فاصله با سوژه می گردند. همچنین بُرد فوکوس، خصوصا در مادون قرمز کم (حدود 6 متر) است.

- سیستم غیر فعال که در آن مبنای واضح سازی، تصویر است و این سیستم از رایج ترین سیستم های واضح سازی امروزی است. در این روش فاصله لنز تا صفحه حساس آنقدر تغییر می کند تا واضح ترین تصویر توسط پردازشگرهای دوربین یافته شود. در این روش، معیار فوکوس بودن نقطه مورد نظر، حداکثر کنتراست (اختلاف تاریکی و روشنی) در تصویر است. این سیستم به این صورت عمل می کند که سنسوری به صورت نواری بخشی از تصویر که قرار است روی آن فوکوس انجام شود را به پردازشگر می فرستد و هر کجا که کنتراست در آن بخش از تصویر بیشتر باشد، فوکوس، مناسب فرض می شود.

سنسورهای نواری که اطلاعات تصویری را جهت اتوفوکوس ثبت می کنند ممکن است به صورت خطی یا صلیبی باشند. علت استفاده از این نوارهای سنسور در قسمت های مختلف و شکل صلیبی و همچنین افزایش تعداد آنها این است که اگر در بخشی از تصویر، کنتراست سوژه کم بود سیستم از بخش های دیگر تصویر استفاده کند تا هم سرعت و هم دقت اتوفوکوس بالا رود.

سنسورهای اتوفوکوس خطی و صلیبی (نقاط اتوفوکوس) در سطح تصویر در دوربین Canon1D MarkII

با توجه به اینکه عملکرد سیستم اتوفوکوسِ غیرفعال براساس تصویر است، بازترین حد دیافراگم یک لنز نباید از عددی خاص کمتر باشد وگرنه نور کافی جهت اتوفوکوس وجود نخواهد داشت. این عدد بسته به نوع دوربین نباید از ۵.۶ یا ۸ کمتر باشد. بنابراین استفاده از تجهیزاتی همچون فیلترها و تله کانورتورهایی که باعث افت نور می شوند ممکن است در سیستم اتوفوکوس ایجاد اختلال کنند.

از محاسن این روش این است که از آنجایی که فوکوس روی تصویر انجام می شود، موانعی مانند شیشه در جلوی دوربین، خطا ایجاد نمی کنند و همچنین محدودیت بُرد فوکوس ندارند.

این سیستم یک نقیصه عمده دارد. در جایی که سوژه فاقد کنتراست کافی است دوربین قادر به واضح سازی خودکار نیست؛ مثلا در تاریکی زیاد که همه چیز بسیار تیره است یا در حالی که عکاس می خواهد از آسمان آبی یکدست عکاسی کند. با توجه به اینکه در این دو مثال، کنتراست تصویر بسیار کم است و سیستم دچار خطا می شود. البته برخی از دوربین ها جهت رفع این عیوب به امکاناتی مجهز هستند. مثلا AF Assist Beam که چراغی است روی دوربین تا در زمان فوکوس تا فاصله ای خاص (حدود ۶ متر) نور کافی برای واضح سازی را فراهم کند. همچنین سیستم هایی که پرتوهای مرئی لیزر را روی سوژه می تابانند (AF Hologram) تا فوکوس بر روی آن انجام شود.

AF Hologram                                                            لامپ AF assist Beam در کنار فلاش

حرکت موضوع و عکاس نیز اتوفوکوس را ممکن است دچار دشواری هایی کند.

معمولا سیستم اتوفوکوس با فشار دادن کلید شاتر تا نیمه عمل می کند. در دوربین های امروزه به راحتی می توان مشخص کرد که عمل اتوفوکوس در کدام بخش یا بخش های کادر صورت گیرد. همچنین می توان در قسمتی از کادر عمل فوکوس را انجام داد و با نیمه نگاه داشتن کلید شاتر سیستم اتوفوکوس را قفل کرد. حال اگر کادر را تغییر دهیم فاصله فوکوس تغییر نمی کند.

در سیستم اتوفوکوس کارکردهای متفاوتی (Auto Focus Modes) طراحی شده که در افزایش سرعت و سهولت عملیات فوکوس موثر است. از این کارکردها (Mode) می توان به فوکوس تک شات یا One Shot یا سیستم های ممتد مانند AI Servo یا Continuous اشاره نمود. سیستم تک شات برای زمانی مفید است که سوژه نسبت به دوربین ثابت باشد. عمل فوکوس یک بار انجام و با نیمه نگاه داشتن کلید شاتر قفل می شود. سپس اگر کلید شاتر را کامل فشار دهیم عکس گرفته می شود. اما در مودهای (Mode) دیگر مانند AI Servo، پس از عمل فوکوس با توجه به حرکت سوژه محل آن در لحظه عکاسی پیش بینی شده و فوکوس براساس آن انجام می شود تا تاخیر اندک بین زمان فوکوس و گرفتن عکس باعث عدم وضوح نشود. یعنی فوکوس براساس تغییر مکان سوژه تغییر کرده تا زمانی که کلید را کامل فشار دهیم، عکس گرفته شود.

معرفی اینگونه سیستم ها دقت فرآیند اتوفوکوس را در مواجهه با حرکت های سریع سوژه نسبت به دوربین بالا برده است.

موتورهای فوق صوتی (Ultra Sonic Motors یا USM)
در سیستم اتوفوکوس همزمان یا پس از یافتن فاصله مناسب، موتوری حلقه فوکوس را به حرکت در می آورد تا لنز در فاصله مناسب نسبت به صفحه حساس قرار گیرد. استفاده از موتورهای فوق صوتی به جای موتورهای معمولی سرعت فوکوس را افزایش داده و همچنین صدای ناشی از حرکت موتور نیز تقریبا نامحسوس است. باید توجه داشت که بی صدا بودن در بعضی از گرایش های عکاسی مانند عکاسی حیات وحش یک عامل کلیدی است.

فوکوس دستی دائمی (Full Time Manual Focus یا FTM)
در زمانی که حالت اتوفوکوس فعال است، به دلیل درگیر بودن موتور اتوفوکوس با حلقه تنظیم فوکوس، اگر عکاس اقدام به فوکوس دستی کند ممکن است اجزاء ظریف سیستم متحرکه لنز دچار آسیب شوند. بنابراین توصیه می شود که در حالت عادی، زمانی که سیستم اتوفوکوس فعال است از فوکوس دستی خودداری شود. اما در لنزهایی که مجهز به سیستم FTM هستند حتی در زمان فعال بودن سیستم اتوفوکوس عکاس می تواند بدون نگرانی اقدام به فوکوس دستی کند.