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Mise au point: comment le pari DFD de Panasonic peut encore porter ses fruits: Digital Photography Review

Le système de mise au point automatique DFD de Panasonic tente de déterminer les informations de distance sans masquer les pixels, comme le font la plupart des systèmes de détection de phase sur capteur.

Nous avons été impressionnés par ce que nous avons vu jusqu'à présent des changements de mise au point automatique que Panasonic a introduits avec son nouveau S5. La dernière version ne résout pas toutes les bizarreries, mais la mise au point automatique continue pour les images fixes, en particulier, semble beaucoup améliorée. Mais au-delà de cela, les détails qui nous ont été fournis sur la manière dont ces améliorations ont été réalisées sont intéressants. Ils aident à mettre en évidence à la fois les avantages et les défis continus du système Depth-from-Defocus de l'entreprise.

C'est un système qui a une mauvaise réputation dans certains milieux, mais qui a continué de s'améliorer considérablement ces dernières années. Le S5 montre à la fois le chemin parcouru par DFD et indique ce qui est encore nécessaire.

Qu'est-ce que la profondeur de la défocalisation?

Fondamentalement, la mise au point est une question de distance: ajuster l'optique de l'objectif jusqu'à ce que les rayons lumineux d'un sujet à une distance particulière convergent sur le plan du capteur.

L'alternative: la détection de phase

La plupart des fabricants ont choisi la détection de phase comme le cœur de leurs systèmes AF: cela voit la cible sous deux perspectives différentes, puis détermine à quel point la mise au point doit être déplacée pour mettre ces deux perspectives en phase l'une avec l'autre (le point sur lequel ce sujet est mis au point).

Dans les appareils photo sans miroir, cela se fait généralement en ayant des pixels partiels qui ne reçoivent que la lumière de l'une ou l'autre moitié de l'objectif, pour fournir deux perspectives différentes. Les inconvénients de ces systèmes tendent à être que ces pixels partiels reçoivent moins de lumière qu'un pixel complet ou que la complexité de l'électronique (et du bruit qu'ils produisent) augmente, dans les systèmes qui combinent des paires de demi-pixels. Les performances peuvent être excellentes, mais dans une certaine mesure, vous échangez certaines performances de capture de la lumière ou de bruit pour atteindre ces performances AF.

Il existe deux grandes approches utilisées par les caméras pour effectuer la mise au point automatique: celles qui chassent jusqu'à ce qu'elles trouvent le point de mise au point et celles qui essaient d'interpréter la profondeur de la scène, afin de pouvoir piloter la mise au point sans le même besoin de chasser.

DFD est le système de Panasonic pour interpréter la profondeur. Cela fonctionne en effectuant un petit ajustement de la mise au point et en analysant la façon dont l'image a changé en conséquence. Avec une compréhension des caractéristiques de flou de l'objectif utilisé, l'appareil photo peut interpréter ces changements et créer une carte de profondeur de la scène.

Ce défi est rendu plus difficile si les éléments de la scène bougent: la carte de profondeur de la caméra doit être constamment mise à jour, car les distances changent. C'est là que la reconnaissance du sujet et les algorithmes conçus pour anticiper le mouvement du sujet entrent en jeu, car ils permettent à la caméra de comprendre quels éléments de la scène se déplacent et ce qui va probablement se passer ensuite.

Quoi de neuf avec le S5

Panasonic nous a dit que l'autofocus du S5 a été amélioré par un certain nombre de changements fondamentaux. Une partie de cela provient d'une meilleure reconnaissance des sujets. Ceci est basé sur un apprentissage en profondeur (un algorithme formé pour reconnaître des types spécifiques de sujets) qui aide l'appareil photo à savoir sur quoi se concentrer et à ne pas se recentrer. Par exemple, apprendre aux algorithmes à reconnaître les têtes humaines lorsqu'elles détournent le regard signifie que l'appareil photo comprend qu'il n'a pas besoin de trouver un nouveau sujet ou de se recentrer lorsque le visage qu'il avait reconnu «disparaît» soudainement.

Une autre partie vient de la réécriture du code AF pour mieux utiliser la puissance de traitement disponible. Lors du développement du S5, les ingénieurs de Panasonic ont découvert qu'ils n'avaient pas besoin de s'appuyer sur les algorithmes formés à l'apprentissage automatique pour la reconnaissance des deux sujets. et suivi des mouvements: ils pouvaient combiner la reconnaissance apprise par machine avec leurs algorithmes de distance et de mouvement existants plus rapides, ce qui libérait la puissance de traitement pour exécuter le processus beaucoup plus fréquemment.

Cette vidéo montre la vue à travers les viseurs du S5 (à gauche) et de l'ancien S1 (à droite). Notez que même lorsque le S1 est au point, il y a encore des pulsations et des scintillements très évidents, ce qui est beaucoup moins perceptible dans le S5.

Enfin, d'autres améliorations logicielles ont permis à l'ensemble du système AF d'être exécuté plus rapidement: en fournissant des informations plus à jour au processeur. Le résultat combiné de ces changements, pour les photographes au moins, est une mise au point automatique bien améliorée avec moins de dépendance à la recherche d'essais et d'erreurs de la mise au point automatique à détection de contraste. Ceci, à son tour, réduit le scintillement de la mise au point dans le viseur, ce qui permet au photographe de suivre plus facilement l'action qu'il essaie de capturer, vous obtenez ainsi une expérience améliorée ainsi qu'une précision de mise au point améliorée.

La vidéo est un plus grand défi

Mais cette approche est avant tout un avantage pour la photographie fixe. La vidéo est un défi plus difficile, en partie parce que le processus de mise au point est visible dans la vidéo résultante, mais au niveau technique, parce que vous devez lire le capteur d'une manière similaire à la vidéo que vous essayez de produire. En mode photo, vous pouvez réduire la résolution de l'alimentation du capteur (en termes de résolution spatiale ou de profondeur de bits), pour augmenter le taux de lecture, ce qui augmente la fréquence à laquelle le système AF reçoit de nouvelles informations sur ce qui se passe. Cette alimentation basse résolution pendant la mise au point n'a aucun impact sur l'image finale.

Pour la vidéo, vous devez exécuter le capteur dans un mode lié à celui de la séquence que vous essayez de capturer

Dans les modes vidéo haute résolution, vous devez faire fonctionner le capteur à une profondeur de bits, une résolution de pixels et une fréquence d'images beaucoup plus étroitement liées à celles des images que vous essayez de capturer. Au mieux, vous pouvez lire le capteur au double de la fréquence d'images de sortie. La vidéo est généralement filmée en utilisant des vitesses d'obturation au moins deux fois plus rapides que la fréquence d'images, ce qui signifie que vous pouvez lire le capteur à 60 ips pour une sortie 30p, car chaque image de la vidéo est généralement composée d'un morceau de temps de 1/60 seconde ou moins. , vous laissant le temps d'effectuer une autre lecture du système AF avant de devoir exposer votre prochaine image.

Le problème est que les capteurs plein format sont gros et lents à lire. Le capteur du S5 est très similaire à celui utilisé dans le Sony a7 III, qui prend généralement plus de 21 ms pour lire en mode 12 bits: pas assez rapide pour fonctionner à 48 ips pour une capture à double vitesse d'images 24p. Cela a pour effet secondaire malheureux de signifier que les pires performances AF de l'appareil photo proviennent du mode le plus susceptible d'être utilisé par les tireurs vidéo les plus exigeants.

Malheureusement pour une marque si associée à la vidéo, le mode plein cadre 4K / 24p du S5 est le mode qui offre ses performances AF les plus faibles.

Malgré ce défi, Panasonic a retravaillé la réponse AF même dans ce mode le plus faible, pour être moins enclin à des recentrages inutiles.

Un brillant nouveau demain

Les mises à jour du S5 nous montrent plusieurs choses. Premièrement, Panasonic est bien conscient des critiques adressées à ses caméras et continue de peaufiner son logiciel pour extraire tout ce qu'il peut du matériel actuel.

DFD n'est pas encore là mais, en principe, rester engagé dans une méthode AF qui s'améliore à mesure que le matériel devient plus rapide peut s'avérer un bon choix

Mais, plus important encore, les améliorations que nous constatons lors de la prise de vue d'images fixes et lors de l'utilisation de l'AF-C pendant les rafales d'images fixes en particulier suggèrent que certains des inconvénients que nous avons constatés dans le passé ne sont pas nécessairement des défauts inhérents au concept DFD. Ce sont plutôt des aspects qui peuvent s'améliorer à mesure que la lecture du capteur et la puissance de traitement s'améliorent. Vous n'avez pas besoin d'être un physicien des semi-conducteurs pour reconnaître que des améliorations dans ces domaines sont toujours à venir.

En principe, à long terme, rester engagé dans une méthode AF qui s'améliore à mesure que le matériel devient plus rapide peut s'avérer un meilleur choix qu'une approche qui remplace la capture de la lumière par des performances AF. Mais les performances du S5, en particulier en vidéo, montrent que DFD n'est pas encore là. Le risque pour Panasonic est de savoir si ces capteurs à lecture rapide et ces puissants processeurs arrivent avant que la majorité des acheteurs plein format ne se soient déjà engagés dans d'autres systèmes de caméras.

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