對焦 1 - 對焦原理

有一天,朋友拿著他的相機告訴我他的相機的對焦不是太準確,細問之下並不是他不懂先半按快門,只是他太過相信相機的指示,相機的對焦確實有點誤導用家。

有的時刻千載難逢,要是因為未能了解相機的對焦特性而對焦錯誤,是多麼惱人的一件事,避免將來錯失千鈞一髮的機會,現在就要認清自動對焦是什麼回事。

《自動對焦感應器》

自動對焦主要有二種技術,一種是比較影像的對比度,稱為被動式自動對焦;另一種是透過發出紅外線來測量物件和相機的距離,名為主動式自動對焦。現今的大多數相機如 Canon 5D Mark II, Canon 50D, Canon 1D Mark III, Nikon D3x, Nikon D90 等都是彩用被動式對焦。

被動式對焦中,最大功勞要歸於自動對焦感應器,對焦感應器主要讀取對焦點範圍的影像對比度。

時常聽別人說什麼 9 點對焦,46 點對焦,說的就是那幾棵獨立的對焦感應器,愈高檔的機種,愈多對焦感應器,高檔次的 Canon 1 系就有 46 個對焦感應器,而 Canon 50D 就只有 9 個而已。那麼再低檔次的非單反數碼相機呢?答案是可能一只也沒有!有否發現較新的 DC 的對焦點可以任要移動,難道有無限粒對焦感應器?DC 的對焦點之所以能任意移動皆因那類相機使用了 CMOS 同時作為對焦感應器,那麼就沒必要佩備獨立的對焦感應器。

自動對焦系統中,還有一棵東西叫自動對焦處理器,它負責比對影像的對比度來對鏡頭的焦距作出更改,它假設最大對比度的部分應該獲得最大的清析度。

自動對焦的步驟主要如下:
1) 自動對焦處理器記錄現在對焦點範圍的影像對比度
2) 對焦處理器對對焦距離作出少量變動
3) 對焦處理器從對焦感應器接收數據去判斷對比度改變了多少
4) 跟據從步驟 2) 的對比度的改變,對焦處理器調校鏡頭的對焦距離
5) 只要重覆步驟 3) 及 4) 就能找出對焦點範圍最大對比度的位置

自動對焦是依靠影像對比度這個概念相當作要,因它可以解釋許多對焦失敗的原因。

一般來說,整個對焦過程在幾百至幾十分之一秒內完成,有超聲波馬達的鏡頭當然輕易的就達到百分之一秒等對焦速度,當然也有失手的時候,如果被對焦的部分沒有明顯的對比度,步驟 3) 至 4) 就會被不斷重覆,相信稍有經驗的用家都有鏡頭不繼前後移動對焦的經歷。

難於被對焦的物件有純色無紋的牆,無雲的天空等對比不足的東西,當然還有別的因素影響對焦速度及準確度,那將會在 Part II 講解!

為了求證自動對焦的理論,即是對焦點範圍對比度愈高,焦點範圍愈清析。先模擬相機對焦點抽取影像樣本,抽取範圍是塗紅了的地方,為什麼抽取範圍比對焦格大?因為自動對焦感應器一般都比對焦格大,在 Part III 會有更詳細說明。

自動對焦處理器記錄現在對焦點範圍的影像對比度

對焦處理器對對焦距離作出少量變動,並發現對比度有所增加。
可以看到較大的對比度得出較清析的影像。

註:Histogram 的闊度愈大,影像的對比度愈大。

跟據剛才對比度的改變,對焦處理器調校鏡頭的對焦距離。
現在,Histogram 更闊了,從而得知對比度加大了,而影像又更清析,由此證明對比度與清析度有著直接的關係。


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