UNDERSTANDING CAMERA AUTOFOCUS

Ga naar de tutorial over beeldhistogrammen voor een achtergrond over beeldcontrast.
Opmerking: veel compacte digitale camera’s gebruiken de beeldsensor zelf als contrastsensor (met een methode die contrastdetectie AF wordt genoemd), en hebben niet noodzakelijkerwijs meerdere afzonderlijke autofocussensoren (die gebruikelijker zijn bij de fasedetectiemethode van AF). Bovendien illustreert het bovenstaande diagram de contrastdetectiemethode van AF; fasedetectie is een andere methode, maar deze is nog steeds afhankelijk van contrast voor nauwkeurige autofocus.

Het proces van autofocus werkt over het algemeen als volgt:
(1) Een autofocusprocessor (AFP) maakt een kleine verandering in de scherpstelafstand.
(2) De AFP leest de AF-sensor af om te beoordelen of en hoeveel de scherpstelling is verbeterd.
(3) Met behulp van de informatie uit (2) stelt de AFP de lens in op een nieuwe scherpstelafstand.
(4) De AFP kan stappen 2-3 iteratief herhalen totdat een bevredigende scherpstelling is bereikt.

Dit hele proces wordt gewoonlijk binnen een fractie van een seconde voltooid. Bij moeilijke onderwerpen kan het voorkomen dat de camera er niet in slaagt een bevredigende scherpstelling te bereiken en het herhalen van de bovenstaande reeks opgeeft, wat resulteert in een mislukte autofocus. Dit is het gevreesde “focus hunting”-scenario waarbij de camera herhaaldelijk heen en weer scherpstelt zonder de scherpstelling te vergrendelen. Dit betekent echter niet dat er niet kan worden scherpgesteld op het gekozen onderwerp. Of en waarom autofocus mislukt, wordt hoofdzakelijk bepaald door factoren in de volgende sectie.

FACTOREN DIE AUTOFOCUS PRESTATIE BEVESTIGEN

Het fotografische onderwerp kan een enorme invloed hebben op hoe goed uw camera autofocust – vaak zelfs meer dan variatie tussen cameramodellen, lenzen of scherpstelinstellingen. De drie belangrijkste factoren die de autofocus beïnvloeden zijn het lichtniveau, het contrast van het onderwerp en de beweging van de camera of het onderwerp.

Een voorbeeld ter illustratie van de kwaliteit van verschillende scherpstelpunten is hiernaast weergegeven; beweeg uw muis over deze afbeelding om de voor- en nadelen van elke scherpstelplaats te bekijken.

Merk op dat elk van deze factoren niet onafhankelijk is; met andere woorden, men kan in staat zijn autofocus te bereiken, zelfs voor een zwak verlicht onderwerp als datzelfde onderwerp ook een extreem contrast heeft, of omgekeerd. Dit heeft een belangrijke implicatie voor uw keuze van autofocuspunt: het kiezen van een focuspunt dat overeenkomt met een scherpe rand of uitgesproken textuur kan een betere autofocus opleveren, ervan uitgaande dat alle andere factoren gelijk blijven.

In het voorbeeld links hadden we het geluk dat de locatie waar autofocus het beste presteert ook overeenkomt met de locatie van het onderwerp. Het volgende voorbeeld is problematischer omdat autofocus het beste werkt op de achtergrond, niet op het onderwerp. Beweeg uw muis over de onderstaande afbeelding om de gebieden met goede en slechte prestaties te markeren.

In de foto rechts loopt u, als u scherpstelt op de snel bewegende lichtbronnen achter het onderwerp, het risico dat het onderwerp onscherp wordt wanneer de scherptediepte ondiep is (zoals het geval zou zijn bij een actieopname bij weinig licht zoals deze).

Als alternatief zou scherpstellen op het buitenlicht van het onderwerp misschien de beste aanpak zijn, met het voorbehoud dat dit licht snel van kant en intensiteit zou veranderen, afhankelijk van de plaats van de bewegende lichtbronnen.

Als de camera moeite heeft om scherp te stellen op het buitenlicht, zou een punt met een lager contrast (maar stilstaand en redelijk goed verlicht) de voet van het onderwerp kunnen zijn, of bladeren op de grond op dezelfde afstand als het onderwerp.

Wat de bovenstaande keuzes echter moeilijk maakt, is dat deze beslissingen vaak moeten worden voorzien of binnen een fractie van een seconde moeten worden genomen. Aanvullende specifieke technieken voor autofocus op stilstaande en bewegende onderwerpen worden besproken in hun respectieve secties tegen het einde van deze tutorial.

AANTAL & TYPE AUTOFOCUSPUNTEN

De robuustheid en flexibiliteit van autofocus is voornamelijk het resultaat van het aantal, de positie en het type autofocuspunten dat door een bepaald cameramodel beschikbaar wordt gesteld. High-end SLR-camera’s kunnen 45 of meer autofocuspunten hebben, terwijl andere camera’s slechts één centraal AF-punt hebben. Twee voorbeeldindelingen van autofocussensoren worden hieronder getoond:

Camera’s die zijn gebruikt voor het linker- en rechtervoorbeeld zijn respectievelijk de Canon 1D MkII en de Canon 20D.
Voor deze camera’s is autofocus niet mogelijk bij diafragma’s kleiner dan f/8.0 en f/5.6.

Twee typen autofocussensoren worden getoond:
+ kruissensoren (tweedimensionale contrastdetectie, hogere nauwkeurigheid)
l verticale lijnsensoren (eendimensionale contrastdetectie, lagere nauwkeurigheid)

Noot: De “verticale lijnsensor” wordt alleen zo genoemd omdat deze contrast langs een verticale lijn detecteert.
Ironisch gezien is dit type sensor dus het beste in het detecteren van horizontale lijnen.

Bij spiegelreflexcamera’s kunnen het aantal en de nauwkeurigheid van de autofocuspunten ook veranderen, afhankelijk van het maximale diafragma van het gebruikte objectief, zoals hierboven is geïllustreerd. Dit is een belangrijke overweging bij het kiezen van een cameralens: zelfs als u niet van plan bent een lens met het maximale diafragma te gebruiken, kan dit diafragma de camera toch helpen een betere nauwkeurigheid van de scherpstelling te bereiken. Bovendien, aangezien de centrale AF-sensor bijna altijd de meest nauwkeurige is, is het voor onderwerpen buiten het midden vaak het beste om eerst deze sensor te gebruiken om een focusvergrendeling te bereiken (voordat u het frame opnieuw configureert).

Meerdere AF-punten kunnen samenwerken voor een betere betrouwbaarheid, of kunnen afzonderlijk werken voor een betere specificiteit, afhankelijk van de gekozen camera-instelling. Sommige camera’s hebben ook een functie voor “automatische scherptediepte” voor groepsfoto’s die ervoor zorgt dat een cluster van scherpstelpunten allemaal binnen een aanvaardbaar scherpstelniveau vallen.

AF MODE: CONTINUOUS & AI SERVO vs. ONE SHOT

De meest ondersteunde scherpstelmodus van de camera is one-shot scherpstelling, die het beste is voor stilstaande onderwerpen. De one-shot-modus is gevoelig voor scherpstelfouten bij snel bewegende onderwerpen, omdat niet kan worden geanticipeerd op de beweging van het onderwerp en het mogelijk ook moeilijk is om deze bewegende onderwerpen in de zoeker te zien. Voor het scherpstellen in één opname is een scherpstelvergrendeling vereist voordat de foto kan worden genomen.

Veel camera’s ondersteunen ook een autofocusstand die de scherpstelafstand voor bewegende onderwerpen voortdurend aanpast. Canon-camera’s noemen dit “AI Servo”-scherpstelling, terwijl Nikon-camera’s dit “continue” scherpstelling noemen. Het werkt door te voorspellen waar het onderwerp zich in de toekomst enigszins zal bevinden, op basis van schattingen van de snelheid van het onderwerp op basis van eerdere scherpstelafstanden. De camera stelt dan op deze voorspelde afstand van tevoren scherp om rekening te houden met de sluitervertraging (de vertraging tussen het indrukken van de ontspanknop en het begin van de belichting). Dit vergroot de kans op correcte scherpstelling voor bewegende onderwerpen aanzienlijk.

Voorbeelden van maximale volgsnelheden worden hieronder weergegeven voor verschillende Canon-camera’s:

De waarden gelden voor ideaal contrast en ideale belichting, en maken gebruik van de Canon 300mm f/2.8 IS L-lens.

De bovenstaande plot zou ook voor andere camera’s een vuistregel moeten geven. De werkelijke maximale volgsnelheden zijn ook afhankelijk van hoe onregelmatig het onderwerp beweegt, het onderwerpcontrast en de belichting, het type lens en het aantal autofocussensoren dat wordt gebruikt om het onderwerp te volgen. Wees er ook voor gewaarschuwd dat het gebruik van focus tracking de levensduur van de batterij van uw camera drastisch kan verminderen, dus gebruik het alleen wanneer dat nodig is.

AUTOFOCUS ASSIST BEAM

Veel camera’s zijn uitgerust met een AF assist beam, een methode van actieve autofocus die gebruik maakt van een zichtbare of infrarode straal om de autofocussensoren te helpen het onderwerp te detecteren. Dit kan zeer nuttig zijn in situaties waarin uw onderwerp niet voldoende verlicht is of onvoldoende contrast heeft voor autofocus, hoewel de AF-hulpstraal ook het nadeel heeft van een veel tragere autofocus.

De meeste compacte camera’s gebruiken een ingebouwde infrarode lichtbron voor de AF-hulp, terwijl digitale SLR-camera’s vaak een ingebouwde of externe cameraflitser gebruiken om het onderwerp te verlichten. Bij gebruik van een flitser voor de AF assistentie, kan de AF assist straal moeite hebben om de scherpstelling te vergrendelen als het onderwerp aanzienlijk beweegt tussen het flitsen. Het gebruik van de AF-assistentiebalk wordt daarom alleen aanbevolen voor stilstaande onderwerpen.

IN DE PRAKTIJK: ACTIEFOTO’S

Autofocus zal bijna altijd het beste presteren bij actiefoto’s wanneer de AI-servo- of continumodi worden gebruikt. De scherpstelprestaties kunnen drastisch worden verbeterd door ervoor te zorgen dat de lens niet over een groot bereik van scherpstelafstanden hoeft te zoeken.

Misschien wel de meest algemeen ondersteunde manier om dit te bereiken is om uw camera vooraf scherp te stellen op een afstand in de buurt van waar u verwacht dat het bewegende onderwerp zal passeren. In het voorbeeld van de fietser hiernaast zou u kunnen voorfocussen aan de kant van de weg, omdat u verwacht dat de fietser op die afstand passeert.

Sommige spiegelreflexlenzen hebben ook een schakelaar voor de minimale scherpstelafstand; als u deze instelt op de grootst mogelijke afstand (ervan uitgaande dat het onderwerp nooit dichterbij zal komen), kan dit de prestaties ook verbeteren.

Wees er echter voor gewaarschuwd dat in de continue autofocus stand toch opnamen kunnen worden gemaakt, zelfs als de scherpstelling nog niet is bereikt.

IN DE PRAKTIJK: PORTRETTEN & ANDERE STILLE FOTO’S

Stilstaande foto’s kunnen het beste worden gemaakt met de one-shot autofocus stand, die ervoor zorgt dat een scherpstelling is bereikt voordat de belichting begint. De gebruikelijke scherpstelpuntvereisten van contrast en sterke belichting zijn nog steeds van toepassing, hoewel men ervoor moet zorgen dat het onderwerp zeer weinig beweegt.

Voor portretten is het oog het beste scherpstelpunt – zowel omdat dit een standaard is als omdat het een goed contrast heeft. Hoewel de centrale autofocussensor meestal het gevoeligst is, wordt de meest nauwkeurige scherpstelling bereikt met de off-center focuspunten voor off-center onderwerpen. Als u in plaats daarvan het centrale AF-punt zou gebruiken om de scherpstelling te vergrendelen (voordat u opnieuw scherpstelt voor een onderwerp dat zich niet in het midden bevindt), zal de scherpstelafstand altijd achterlopen op de werkelijke afstand tot het onderwerp – en deze fout wordt groter bij onderwerpen die dichterbij zijn. Nauwkeurige scherpstelling is vooral belangrijk bij portretten, omdat deze doorgaans een geringe scherptediepte hebben.

Aangezien het meest voorkomende type AF-sensor de verticale lijnsensor is, kan het ook de moeite waard zijn om te overwegen of uw scherpstelpunt voornamelijk verticaal of horizontaal contrast bevat. In omstandigheden met weinig licht kan een scherpstelpunt worden bereikt dat anders niet mogelijk zou zijn door de camera tijdens de autofocus 90° te draaien.

In het voorbeeld links bestaat de trap voornamelijk uit horizontale lijnen. Als men dichtbij de achterkant van de voorgrondtrap zou willen scherpstellen (om de schijnbare scherptediepte te maximaliseren met behulp van de hyperfocale afstand), zou men een mislukte autofocus kunnen vermijden door eerst de camera in landschapsmodus te oriënteren tijdens autofocus. Daarna zou men de camera desgewenst tijdens de belichting terug kunnen draaien naar de portretstand.

Merk op dat de nadruk in deze tutorial heeft gelegen op *hoe* scherp te stellen – niet noodzakelijkerwijs *waar* scherp te stellen. Zie voor meer informatie over dit onderwerp de tutorials over scherptediepte en de hyperbrandpuntsafstand.