【转载】了解对焦么？别让高档单反相机浪费在你手上啦
2013-03-18 07:34:56| 分类：
摄影技巧
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为什么400D和40D差那么多价钱？
为什么同样是全副，5D2卖那么便宜？1Ds卖那么贵？
其中对焦系统的区别是很重要的部分之一。
所以今天我们说说对焦系统的一些事情，并且讨论一些你很可能忽略掉的问题。
用好你手中的相机。而不是买了40D/50D而只是为了单纯的手感和面子。
Tips：对于想了解对焦系统，又不想看那么多罗嗦的原理部分的同学，直接看最后的总结就可以了。
第一部分 反差式对焦系统的工作原理
反差式对焦系统的原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。
- 未合焦状态下，因为整个焦点的画面处于虚焦状态，类似于高斯模糊效果，所以像素之间的颜色比较均匀；
- 开始对焦，镜片开始移动，画面逐渐清晰，对比度开始上升；
- 合焦状态。画面最清晰，对比度最高，但相机并不知道，所以会继续移动镜头；
- 继续移动镜片发现对比度开始下降。进一步移动镜片，发现对比度进一步下降，相机知道已经错过焦点；
- 镜片回退至对比度最高的位置，完成对焦。
- 第二部分 相位检测式对焦系统的工作原理
目前主流的单反相机几乎全部使用相位检测式的对焦系统。注意:一部分单反相机的实时取景模式下，以及所有单反相机的面部优先识别模式下。都是使用反差对焦而不是相位对焦。相位式的好处是对焦速度快，但是对于光线不足的情况下。对焦速度和性能会明显下降。
相位检测对焦比反差对焦多出一些硬件部分。包括一个分离镜头（我不知道怎么翻译 separator lens这个术语）和线性传感器图像通过分离镜头分离出2个图像，然后通过线性传感器检测出两个图像之间的距离。
实际上，上图是一个简化后的原理图。其中的线性传感器只能检测单一线性反差。早期的单点自动对焦相机比较接近上图的模型。但现代相位检测对焦系统中的传感器部分比上面的要复杂很多，一般是组合多个不同方向的线性传感器，形成多方向的反差检测。见右图。有兴趣深入研究的朋友，可以搜索“透镜分离相位检测原理”
由于对焦过程是在拍摄之前，而且会将原光束进行分离。所以最终到达线性传感器上的光线会变得很弱。所以这种对焦方式对原始光线的要求会比较高。光线不足会很大程度的减弱对焦的成功率和速度。
相比反差式的需要来回多次“错过”准确焦点的位置来对焦的方式，相位式对焦在一开始的时候就可以通过相位检测的信号来判断当前的焦点位置是靠前还是靠后。并且准确的告诉镜头驱动模块，应该将镜片向哪个方向移动。而且在准确焦点位置的时候，相位检测系统可以准确的知道当前已经处于合焦状态。不需要再重复来回移动对焦镜片组。所以在速度上会比反差式对焦快很多。
- 第三部分 对焦系统的感应器类型
说到这里，有的朋友可能会引出一个疑问。既然相位对焦能够准确的在一个周期内找到正确的焦点，为什么还会出现拉风箱，对不上焦的现象。
这就跟光线和反差有关了。
因为无论是反差对焦也好，相位检测也好。都是被动式的对焦方式。这意味是靠光线反射进镜头。然后传送到相应的部件上去进行识别，然后驱动对焦模块如何工作的。那么当光线弱到一定程度的时候（注意，对焦点只是采样只是焦点范围内一小部分区域的光线。也许此时你整个画面很明亮。但是对焦系统是忽略的），感光器根本就无法做判断了，他当然只能一遍遍的做对焦的动作，企图找到焦点，这样的话。当然就会拉风箱了。
这时候又有朋友要说，我有2只镜头。我用相同位置相同焦点。A头没办法对焦的时候，B头却可以，为什么？
这就是今天的另一个重要的问题：对焦系统的感应器类型。
下面是两张不同相机的对焦系统配置图：
5D Mark II的对焦系统配置图
1Ds3 的对焦系统配置图
从配置图中可以看出。5D MARKII只有中心点是十字对焦。而1Ds3是所有辅助对焦点以外都是十字对焦。而这两款机型的十字对焦点配置均是一个横向F2.8的线性感应器+一个纵向的F5.6线性感应器。
佳能官方网站上对于F2.8和F5.6的感应器描述原文如下：
“高分解能力的f/2.8光束感应器和拥有卓越的散焦检测能力的f/5.6光束感应器。前者在使用开放F值比f/2.8更亮的镜头时有效，在较暗的地方也能实现高精度的对焦；而后者则能从容应对开放F值f/5.6的镜头，可从完全模糊的状态下迅速恢复，这在依次对焦远处或近处的场景时非常有利。”
经过进一步的专业文献的查询,有以下结论：
F2.8感应器具有较高的对焦精度，F5.6感应器具有较高的对焦速度（从完全未对焦状态调整到接近于完全对焦状态的速度，但是这种高速度的保持是在接近完全对焦状态之前的。也就是说在接近完全对焦之前会降低速度，低速实现完全对焦。并且光线不充足的状态下对焦精度较低）。另外。横向感应器用于对纵向反差进行相位检测。纵向感应器对横向反差检测。换句话说就是横向感应器对纵向的反差敏感。反之也是同理。
同时。这里还有一个很重要的问题：F2.8光束的获取问题。F2.8和F5.6都是感应器工作的触发条件，也就是说，当镜头的光圈大于等于F2.8时，才能实现F2.8感应器的反差检测。
那么即使5D2中心点是十字对焦，但是如果你配置的镜头光圈小于F2.8时（比如F4），中心点也只能触发F5.6感应器的反差检测。此时你的中心点十字对焦依然只能当一字对焦使用，不具备高精度。而光圈小于F5.6时，甚至不能正常对焦！有一个例子可以侧面证明-------请查看现代的自动对焦镜头里面，没有多少镜头的最大光圈值是从F5.6以上开始的（我这里的意思是最大光圈是F8，甚至是F11的镜头很少）
所以，5D2的对焦系统配置是只有中央点配备了F2.8感应器。所以在光线不足的情况下。只有中心点能保证精度。而且还只能保证纵向的反差精度。而如果你配备的镜头还是一只最大光圈没有F2.8的话，不仅仅是弱光环境下对焦精度和速度不够，更重要的是，这种十字对焦系统是纵向F5.6横向F2.8感应器！也就是说，连中心点都不具备纵向的相位检测能力！（当然。旁边有辅助用的F5.6横向感应器。但是效率十分低下）。
面对这种问题。新型的对焦系统采用双十字的感应器已经完美的解决这个问题。
但是我找了一下。目前来说双十字感应器的厂商各家公布的成不不一样。
尼康方面好像没有提及过双十字。
佳能方面50D和7D都开始配备中央点双十字。（米字型）
E3/E30是11点全双十字。（井字型）
索尼A700也是中央点双十字，A900好像和A700相同（暂未证实）。（井字形F5.6+一条横向 F2.8，比较奇怪）
- 以下是总结：
1.搞清楚自己相机的对焦系统和镜头的搭配很重要。两者不搭配直接影响到你拍照的对焦精度和速度。
有十字对焦能力的相机，应该尽量配备F2.8或者更大光圈的镜头，这样才能发挥十字对焦系统的对焦速度和对焦精度。例如，你使用的是5D Mark II这种中心点十字对焦的相机,但是配备的是17-40/4L镜头，因为最大光圈是F4的关系,你将享受不到5DMark II中心十字对焦点的对焦精度。1D系列的相机中心点高分解能力感应器不是F2.8而是F4，这是机皇的福利，当1D使用17-40L的时候中心点依然是高精度和高速度的（注：其他对焦点不是）。
弄清楚你的相机哪些对焦点是十字对焦的。比如D80只有中心点十字，其余都是一字对焦。因此，当使用F2.8或更大光圈镜头的时候，比如50/1.4，使用中心点对焦的精度和速度会明显高于边缘的其他对焦点。
注意：并不是说当一个大光圈镜头，比如50/1.4不使用十字对焦点就会变慢。而是说，大于等于F2.8光圈的镜头使用十字对焦点，会比其他小光圈镜头的速度来的更快和更精准。而小光圈镜头使用十字对焦点，速度和精度并不会提升。另外，对焦精度的主要影响因素是对焦传感器的类型。但是，对焦速度却是对焦传感器类型，对焦模组的驱动算法，以及镜头或者机身马达速度的综合结果。
2.对焦过程中，无论是反差式对焦还是相位对焦，选择反差明显的位置进行对焦才是聪明的选择。但是其中也有区别。
反差式对焦（DC，M4/3相机）要注意避免大面积相同颜色的、没有纹理的、光滑的部位，比如纯白的瓷器、光滑的纯色墙面。另外，特别注意的是大面积的高光，比如灯、烈日下的玻璃之类的。因为反差对焦遇到高光的时候采样的结果是一片白色，无法进行反差对比，自然就没有办法成功的对焦。
相位对焦（单反相机）在大多数光线好的情况下(顺光)，对焦能力是不错的。它的天敌是弱光，但是对于高光部分的对焦表现却比反差对焦方式的相机好很多很多。所以在普遍光线较暗的环境下，寻找高光位置对焦是一个不错的选择。
3.面对透明的物体或者镜子之类的东西，无法准确对焦到这个物体上。往往透明的物体会对焦到透明物体后面的不透明物体，镜子会对焦到镜子中的物体。这时候如果你希望对焦的是透明物体或者镜子本身，那么你应该寻找和这个物体处于同一焦平面的物体对焦。然后平移构图。另外如果距离很近的话。你可以拿出自己的手指放在这个物体的表面，朝着手指对焦，然后移开手指，按下快门。
4.写给新手的一条。
很多时候，焦点不实，拍出来照片很模糊，不一定是对焦的问题。拍照的时候，半按快门对焦，你会听到滴滴的对焦成功提示音，或者对焦点变成绿色，这才是对焦成功的。在确定对焦成功以后，如果依然拍出来很模糊，很多时候应该关心快门速度的问题，手抖造成的画面模糊在这种情况下比例最高。
正确的拍照和持握相机姿势+安全快门速度才是这是需要注意的部分。安全快门的计算公式是：安全快门=1/镜头焦距（APS-C不需要算上倍率）。那么你在使用D80+50/1.4镜头的时候，安全快门=1/50s。那么，拍照的时候，除了对焦正确以外，你在按快门之前首先要确保自己姿势正确，然后注意看快门速度是不是在1/50s以上，比如尽量让快门速度保持在1/80s、1/125s甚至更高。让快门速度变快的方法有两种，开大光圈，或者提高ISO。
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