Förståelse för kamerans autofokus

En kameras autofokussystem justerar kameralinsen på ett intelligent sätt för att fokusera på motivet och kan innebära skillnaden mellan en skarp bild och ett missat tillfälle. Trots ett till synes enkelt mål – skärpa i fokuspunkten – är det inre arbetet med hur en kamera fokuserar tyvärr inte lika enkelt. Den här handledningen syftar till att förbättra dina foton genom att introducera hur autofokus fungerar – på så sätt kan du både utnyttja dess fördelar och undvika dess brister.

Anm: Autofokus (AF) fungerar antingen genom att använda kontrastsensorer i kameran (passiv AF) eller genom att sända ut en signal för att belysa eller uppskatta avståndet till motivet (aktiv AF). Passiv AF kan utföras med hjälp av antingen kontrastdetektering eller fasdetektering, men båda är beroende av kontrast för att uppnå korrekt autofokus; de kommer därför att behandlas som kvalitativt likadana i den här AF-handledningen. Om inget annat anges kommer den här handledningen att utgå från passiv autofokus. Vi kommer också att diskutera AF assist beam-metoden för aktiv autofokus mot slutet.

KONCEPT: De är utplacerade i olika matriser över bildens synfält och är den verkliga motorn för att uppnå exakt fokus. Varje sensor mäter den relativa skärpan genom att bedöma kontrastförändringar vid respektive punkt i bilden – där maximal kontrast antas motsvara maximal skärpa.

Fokusändringsbelopp:
Svagt	Partiellt	Skarpt

400%	Sensorhistogram

Vänligen besök handledningen om bildhistogram för att få en bakgrund till bildkontraster.
Anmärkningar: Många kompakta digitalkameror använder själva bildsensorn som kontrastsensor (med en metod som kallas kontrastdetektering AF), och har inte nödvändigtvis flera diskreta autofokussensorer (vilket är vanligare när man använder fasdetekteringsmetoden för AF). Dessutom illustrerar ovanstående diagram kontrastdetekteringsmetoden för AF; fasdetektering är en annan metod, men denna är fortfarande beroende av kontrast för korrekt autofokus.

Processen för autofokusering fungerar i allmänhet på följande sätt:
(1) En autofokusprocessor (AFP) gör en liten förändring i fokuseringsavståndet.
(2) AFP läser av AF-sensorn för att bedöma om och hur mycket fokus har förbättrats.
(3) Med hjälp av informationen från (2) ställer AFP in objektivet på ett nytt fokuseringsavstånd.
(4) AFP kan upprepa steg 2-3 iterativt tills tillfredsställande fokus har uppnåtts.

Helheten är vanligen avslutad inom en bråkdel av en sekund. För svåra motiv kan kameran misslyckas med att uppnå tillfredsställande fokus och ger upp att upprepa ovanstående sekvens, vilket resulterar i misslyckad autofokus. Detta är det fruktade scenariot ”fokusjakt” där kameran fokuserar fram och tillbaka upprepade gånger utan att uppnå fokuslåsning. Detta betyder dock inte att det inte är möjligt att fokusera på det valda motivet. Huruvida och varför autofokus kan misslyckas avgörs främst av faktorer i nästa avsnitt.

FAKTORER SOM INFLYTTRAR AUTOFOKUSPRESTANDEN

Det fotografiska motivet kan ha en enorm inverkan på hur väl din kamera autofokuserar – och ofta till och med mer än alla variationer mellan kameramodeller, objektiv eller fokusinställningar. De tre viktigaste faktorerna som påverkar autofokus är ljusnivån, motivets kontrast och kamerans eller motivets rörelse.

Ett exempel som illustrerar kvaliteten på olika fokuspunkter har visats till vänster; flytta musen över bilden för att se fördelarna och nackdelarna med varje fokusplats.

Bemärk att var och en av dessa faktorer inte är oberoende av varandra; med andra ord kan man kanske uppnå autofokus även för ett svagt belyst motiv om samma motiv också har extrem kontrast, eller vice versa. Detta har en viktig implikation för ditt val av autofokuspunkt: genom att välja en fokuspunkt som motsvarar en skarp kant eller uttalad textur kan man uppnå bättre autofokus, förutsatt att alla andra faktorer förblir lika.

I exemplet till vänster hade vi turen att den plats där autofokus presterar bäst också motsvarar motivets placering. Nästa exempel är mer problematiskt eftersom autofokus presterar bäst på bakgrunden, inte på motivet. Flytta musen över bilden nedan för att markera områden med bra och dålig prestanda.

I fotot till höger skulle man, om man fokuserade på de snabbt rörliga ljuskällorna bakom motivet, riskera att motivet blir oskarpt när skärpedjupet är grunt (vilket skulle vara fallet för en actionbild i svagt ljus som den här).

Alternativt skulle det kanske vara det bästa tillvägagångssättet att fokusera på motivets yttre ljuspunkt, med förbehållet att denna ljuspunkt skulle byta sida och intensitet snabbt beroende på var de rörliga ljuskällorna är placerade.

Om ens kamera hade svårt att fokusera på den yttre ljuspunkten skulle en fokuspunkt med lägre kontrast (men stationär och någorlunda väl upplyst) vara motivets fot, eller blad på marken på samma avstånd som motivet.

Det som gör ovanstående val svåra är dock att dessa beslut ofta måste antingen föregripas eller fattas inom en bråkdel av en sekund. Ytterligare specifika tekniker för autofokusering av stillastående och rörliga motiv kommer att diskuteras i deras respektive avsnitt mot slutet av den här handledningen.

NUMMER & TYP AV AUTOFOKUSPUNKTER

Autofokusens robusthet och flexibilitet är i första hand ett resultat av det antal, den position och den typ av autofokuspunkter som görs tillgängliga av en viss kameramodell. Högklassiga spegelreflexkameror kan ha 45 eller fler autofokuspunkter, medan andra kameror kan ha så få som en central AF-punkt. Två exempel på layout av autofokussensorer visas nedan:

Kameror som används till vänster och höger exempel är Canon 1D MkII respektive Canon 20D.
För dessa kameror är autofokus inte möjligt för bländare som är mindre än f/8,0 och f/5,6.

Två typer av autofokussensorer visas:
+ sensorer av kors-typ (tvådimensionell kontrastdetektering, högre noggrannhet)
l sensorer av vertikal linje (endimensionell kontrastdetektering, lägre noggrannhet)

Anmärkningar: Sensorn för ”vertikal linje” kallas bara så eftersom den upptäcker kontrast längs en vertikal linje.
Ironiskt sett är den här typen av sensor därför bäst på att upptäcka horisontella linjer.

För SLR-kameror kan antalet autofokuspunkter och deras noggrannhet också förändras beroende på den maximala bländaröppningen för det objektiv som används, vilket illustreras ovan. Detta är ett viktigt övervägande när du väljer kameraobjektiv: även om du inte planerar att använda ett objektiv vid dess maximala bländare kan denna bländare ändå hjälpa kameran att uppnå bättre fokusnoggrannhet. Eftersom den centrala AF-sensorn nästan alltid är den mest exakta, är det dessutom ofta bäst att först använda den sensorn för att uppnå en fokuslåsning (innan du komponerar om bilden) när det gäller motiv som ligger utanför mitten.

Flera AF-punkter kan arbeta tillsammans för ökad tillförlitlighet, eller kan arbeta isolerat för ökad specificitet, beroende på din valda kamerainställning. Vissa kameror har också en funktion för ”automatiskt skärpedjup” för gruppbilder som säkerställer att ett kluster av fokuspunkter ligger inom en acceptabel nivå av fokus.

AF MODE: Det mest använda fokuseringsläget i kameran är fokusering med en enda bild, vilket är bäst för stillastående motiv. One shot-läget är känsligt för fokusfel för snabbt rörliga motiv eftersom det inte kan förutse motivets rörelse, förutom att det potentiellt också kan göra det svårt att visualisera dessa rörliga motiv i sökaren. One shot-fokusering kräver ett fokuslås innan fotografiet kan tas.

Många kameror har också stöd för ett autofokusläge som kontinuerligt justerar fokusavståndet för rörliga motiv. Canon-kameror hänvisar till detta som ”AI Servo”-fokusering, medan Nikon-kameror hänvisar till detta som ”kontinuerlig” fokusering. Det fungerar genom att förutsäga var motivet kommer att vara något i framtiden, baserat på uppskattningar av motivets hastighet från tidigare fokusavstånd. Kameran fokuserar sedan på detta förutspådda avstånd i förväg för att ta hänsyn till slutarfördröjningen (fördröjningen mellan det att man trycker på slutarknappen och exponeringens början). Detta ökar avsevärt sannolikheten för korrekt fokusering av rörliga motiv.

Exempel på maximala spårningshastigheter visas för olika Canon-kameror nedan:

Värdena gäller för idealisk kontrast och belysning och använder objektivet Canon 300mm f/2.8 IS L.

Ovanstående diagram bör också ge en tumregeluppskattning för andra kameror också. De faktiska maximala spårningshastigheterna beror också på hur oregelbundet motivet rör sig, motivets kontrast och belysning, objektivtypen och antalet autofokussensorer som används för att spåra motivet. Var också uppmärksam på att användning av fokusspårning dramatiskt kan minska kamerans batteritid, så använd endast vid behov.

AUTOFOCUS ASSIST BEAM

Många kameror är utrustade med en AF-assistansstråle, vilket är en metod för aktiv autofokus som använder en synlig eller infraröd stråle för att hjälpa autofokussensorerna att upptäcka motivet. Detta kan vara till stor hjälp i situationer där motivet inte är tillräckligt upplyst eller har otillräcklig kontrast för autofokus, även om AF-assistansstrålen också har nackdelen att autofokusen är mycket långsammare.

De flesta kompaktkameror använder en inbyggd infraröd ljuskälla för AF-assistansstrålen, medan digitala spegelreflexkameror ofta använder antingen en inbyggd eller en extern kamerablixt för att belysa motivet. När en blixt används för AF-assistansen kan AF-assistansstrålen ha problem med att uppnå fokuslåsning om motivet rör sig märkbart mellan blixtutlösningarna. Användning av AF-assistansstrålen rekommenderas därför endast för stillastående motiv.

IN PRAKTIK: ACTION FOTOS

Autofokus kommer nästan alltid att prestera bäst med actionfoton när du använder AI-servo eller kontinuerliga lägen. Fokusprestanda kan förbättras dramatiskt genom att se till att objektivet inte behöver söka över ett stort antal fokusavstånd.

Det kanske mest universellt stödda sättet att uppnå detta är att förfokusera kameran på ett avstånd i närheten av det avstånd som du förväntar dig att det rörliga motivet ska passera. I exemplet med cyklisten till höger kan man förfokusera nära vägkanten eftersom man förväntar sig att cyklisten kommer att passera på nära det avståndet.

En del SLR-objektiv har också en omkopplare för minsta fokuseringsavstånd; att ställa in detta på största möjliga avstånd (under förutsättning att motivet aldrig kommer att vara närmare) kan också förbättra resultatet.

Var dock uppmärksam på att i kontinuerligt autofokusläge kan bilder fortfarande tas även om fokuslåsningen ännu inte har uppnåtts.

IN PRAKTIK: PORTRÄTT & ANDRA STILLBILDER

Stillbilder tas bäst med hjälp av autofokusläget One-shot autofokus, som säkerställer att fokuslåsningen har uppnåtts innan exponeringen påbörjas. De vanliga kraven på fokuspunkt för kontrast och stark belysning gäller fortfarande, även om man måste se till att motivet rör sig mycket lite.

För porträtt är ögat den bästa fokuspunkten – både för att detta är en standard och för att det har bra kontrast. Även om den centrala autofokussensorn vanligtvis är känsligast, uppnås den mest exakta fokuseringen med hjälp av de excentriska fokuspunkterna för excentriska motiv. Om man istället skulle använda den centrala AF-punkten för att uppnå en fokuslåsning (före omkomponering för ett off-center motiv), kommer fokusavståndet alltid att ligga bakom det faktiska motivavståndet – och detta fel ökar för närmare motiv. Noggrann fokusering är särskilt viktigt för porträtt eftersom dessa vanligtvis har ett grunt skärpedjup.

Då den vanligaste typen av AF-sensor är sensorn för vertikala linjer kan det också vara värt att fundera på om din fokuspunkt innehåller främst vertikal eller horisontell kontrast. I svaga ljusförhållanden kan man kanske uppnå en fokuslåsning som annars inte är möjlig genom att vrida kameran 90° under autofokus.

I exemplet till vänster består trappan främst av horisontella linjer. Om man skulle fokusera nära baksidan av trapporna i förgrunden (för att maximera det skenbara skärpedjupet med hjälp av det hyperfokala avståndet) kan man undvika en misslyckad autofokus genom att först orientera kameran i liggande läge under autofokusen. Därefter skulle man kunna vrida tillbaka kameran till porträttorientering under exponeringen, om så önskas.

Bemärk att tonvikten i den här handledningen har legat på *hur* man ska fokusera – inte nödvändigtvis *var* man ska fokusera. För ytterligare läsning om detta ämne, besök gärna handledningarna om skärpedjup och hyperfokalt avstånd.