Hur fungerar autofokus?

Har du någonsin funderat hur autofokus på en DSLR faktiskt fungerar? Du kan sluta undra för här kommer förklaringen. En varning dock, detta är en ganska tekniskt fokuserad text så om du ogillar ord som pixlar och beräkna så du bör sluta läsa nu!

Till att börja med finns det två huvudtyper av autofokus, en som kallas aktiv och fungerar genom att skicka ut infrarött ljus och mäta hur lång tid det tar att återvända och med den informationen beräkna hur långt bort objektet är. Jag kommer inte att förklara detta djupare än så. Den andra, passiv autofokus, arbetar med vad som faktiskt sysn genom objektivet och kan i sin tur delas in i två undertyper, phase detection och contrast detection. De flesta DSLR:er använder sig med en kombination av båda de passiva metoderna, medan billigare/äldre peka-och-klicka-kameror traditionellt sett använt aktiv. På grund av de tekniska implementeringarna av passiv AF som jag kommer att förklara nedan så använder de flesta spegellösa kameror oftast bara contrast detection eller en kraftigt modifierad variant av PD-metoden.

Först av allt ska vi ta en titt på hur en DSLR ser ut inuti; ett objektiv fokuserar ljuset som sedan reflekteras av huvudspegeln, genom ett pentaprisma och slutligen kommer det till viewfindern/sökaren där man ser sin förhandsvisning. När du tar bilden flyttar spegeln på sig och ljuset träffar sensorn.
Detta bör vara mer eller mindre allmänt känt om DSLRs, men ett mindre känt faktum är att huvudspegeln är delvis transparent och släpper igenom en del av ljuset till en sekundär spegel, som i sin tur riktar detta ljus till en sekundär sensor. Denna sensor används för phase detection.

hur fungerar autofokus

phase detection fokus

Phase Detection:
Denna metod mäter ljus från två olika delar av objektivet, såsom illustreras av de röda och gröna linjerna i ovanstående illustration. Enkelt uttryckt, om dessa två ljuskällor ger identiska bilder, är objektet i fokus. Om inte så kommer kameran beräkna vad som behöver ändras och skicka signaler att justera linsen därefter. Kameran kommer inte att jämföra hela bilden utan det är endast små bitar som är ett antal pixlar stora.
pase detection pixlar
I detta exemplet ser man att bilderna är lika men att de är förskjutna 2 pixlar, med hjälp av detta kan kameran räkna ut hur mycket objektivet behöver justeras.

För att avgöra var kameran fokuserar väljer man en fokuspunk som sedan motsvarar olika delar av den sekundära sensorn. Moderna kameror kan ha från 3 till över 60 olika fokuspunkter. Observera att i verkligheten är det inte bara två ljuspunkter som mäts och många kameror har fokuspunkter som kallas ”cross-type” och mäter flera dimensioner på en gång. Om du använder en fokuspunkt som inte är crosstype bör du vara medveten om att kameran kan ha problem med att fokusera på detaljer som är parallella med fokuspunkten.

Detta är en mycket snabb metod på grund av det faktum att kameran kan beräkna med ganska hög noggrannhet vad som behöver ändras med endast ett fåtal mätningar, vilket resulterar i att man kan få fokus med bara några få justeringar av objektivet. Vissa hävdar att endast en mätning och en justering ska räcka.

PD är en mycket känslig mekanism, eftersom olika sensorer används innebär det att om inte allt i kameran sitter med perfekta avstånd från varandra så blir resultatet av mätningarna och justeringarna inte exakt samma som vad sensorn får när bilden faktiskt tas. Detta innebär produktionskostnaderna blir högre på grund av de högre krav QA i tillverkningsprocessen. Många kameror kan också behöva justeras lite för vissa objektiv för att få helt perfekt fokus, men mer om det någon annan gång.

Contrast Detection:
Konstrastmätning sker direkt på huvudsensorn med speglarna uppfällda, detta fungerar genom att välja en del av bilden från sensorn och mäta kontrasten i bilden, till exempel följande bilder, en i fokus och en ofokuserad.

Inte fokuserad:

Fokuserad:

Kameran plockar ut några pixlarfrån fokusområdet och mäter kontrasten, justerar objektivet och mäter igen, detta fortsätter tills alla justeringar av objektivet resulterar i bilder med lägre kontrast. Detta kräver inga speciella sensorer annat huvudsensorn. Detta är den metod av AF som används med digitala systemkameror i livevisningsläget ”live view”.

Pixlar med hög kontrast:
pixlar med hög kontrast

Pixlar med låg kontrast:
pixlar med låg kontrast

Contrast detection kan göras var som helst på sensorn så det behövs inga fokuspunkter, och när den högsta kontrasten hittas är det (åtminstone i teorin) bättre fokus än vad som uppnås med phase detection. Det är även fokuserat baserat på vad som sensorn ser så det kommer alltid bli lika skarpt på bilden som det var när det mättes.

Men det största problemet med denna metod är snabbhet, det finns inget sätt att veta vilket justeringen kommer att leda till högre kontrast så kameran kommer att flytta objektivet fram och tillbaka med mindre och mindre rörelser tills den högsta kontrasten hittas. Av denna anledning bör du försöka att bara använda CD när både kameran och objektet du fotograferar står stilla.

Om du har turen att äga en DSLR kan du försöka att fokusera på samma objekt med både sökarläget och live-view-läge. Att fokusera genom sökaren bör vara något snabbare.

Så sammanfattningsvis, är det något du kan tänka på det gör dina bilder bättre? Ja eftersom du nu vet vad kameran mäter när den fokuserar du kan sikta kameran därefter:

  • När du använder sökaren undvika att fokusera på upprepande mönster
  • Undvik detaljer som ligger parallellt med dina fokuspunkter
  • Sikta på detaljer med hög kontrast (detta gäller för båda metoderna)
  • Undvik att försöka fokusera på platta kontrastlösa föremål såsom en vit vägg
  • När det du fokuserar kommer att röra på sig, använd sökaren


Om du undrade om bilden ovanför artikeln det taget med en Nikon D750 och 105mm makroobjektiv med f/4 och 1/125sec på ISO-1000

Lycka till!

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *