Autofokus ist eine Eigenschaft moderner Kameras, die leicht als selbstverständlich angesehen wird. Aber haben Sie jemals aufgehört sich zu fragen, wie es funktioniert? Die Fokussierung eines manuellen Objektivs kann vor allem für Amateure ein mühsamer und frustrierender Prozess sein - wie geht es Ihrem Smartphone so leicht?
Es stellt sich heraus, dass es tatsächlich mehrere Technologien gibt, die verwendet werden, um einen Autofokus-Effekt zu erzielen. Beginnen wir damit, zu erklären, welcher Fokus ist, und dann, wie der Computer in Ihrem Telefon es manipulieren kann, um ein scharfes Bild zu erhalten.
Wie der Fokus funktioniert
Das Objektiv in Ihrer Smartphone-Kamera 6 Gründe, warum Ihr Smartphone ist die beste Kamera Sie besitzen 6 Gründe Ihr Smartphone ist die beste Kamera, die Sie besitzen Es ist vielleicht keine digitale Spiegelreflexkamera, aber Ihr Smartphone ist deutlich über sein Gewicht, wenn es um Fotografie geht. Das nächste Mal, wenn Sie ausgehen, lassen Sie Ihren alten Punkt und schießen zu Hause. Read More dient dem gleichen Zweck wie die Linse in Ihrem Auge: das auftreffende Licht aufzunehmen und auf einen Sensor zu projizieren, damit ein Bild aufgenommen werden kann.
Die genaue Krümmung der Linse bestimmt, wie weit der Sensor entfernt sein muss, um ein klares Bild zu erzeugen. Wenn Sie jemals ein Vergrößerungsglas verwendet haben, um Holz an einem sonnigen Tag zu verbrennen, wissen Sie, dass es in genau der richtigen Entfernung gehalten werden muss, um das Licht zu fokussieren.
Das Gleiche passiert mit Kameras: Wenn die Entfernung falsch ist, ist das Bild unscharf und daher verschwommen . Dieser Abstand ist als Tiefenschärfe des Objektivs bekannt.
Um die Sache zu komplizieren, ändert der Winkel, in dem Licht auf ein Objektiv trifft, seine Schärfentiefe. Eine flachere Linse fokussiert parallele Lichtstrahlen von einer weit entfernten Quelle, verwischt jedoch das von peripheren Objekten stammende Winkellicht. Eine stärker gekrümmte Linse würde das Gegenteil bewirken.
Im folgenden Video wird ausführlich erläutert, wie Objektive funktionieren, wenn Sie interessiert sind:
Sie können diesen Effekt selbst sehen, indem Sie zwei Daumen halten, einen in der Nähe Ihres Gesichts und den anderen auf Armlänge. Wenn Sie ein Auge schließen, werden Sie feststellen, dass Sie den Fokus zwischen den Daumen verschieben können. Wenn der Ferne klar ist, wird der Nächste verschwommen und umgekehrt.
Im Falle deines Auges erfolgt die Änderung des Fokus durch winzige Muskeln, um die Form der Linse physisch zu verändern . Überbeanspruchung der Muskeln ermüdet sie, weshalb Sie die Augenbemühungen nicht zu lange auf Objekte in der Nähe sehen können.
In Kameras, die starre Kunststoff- oder Glaslinsen verwenden, ist die gesamte Linse auf einem Motor montiert, der seinen Abstand zum Sensor ändern kann, um den gewünschten Fokus zu erreichen. Objekte, die sich in der richtigen Brennweite befinden, sind scharf, während Objekte, die zu nah oder zu weit entfernt sind, verschwommen sind.
Die Frage ist, wie weiß die Kamera den richtigen Abstand für ihre Linse?
Methoden des aktiven Autofokus
Die einfachste Methode des Autofokus besteht darin, ein mechanisches System zu verwenden, das die Entfernung zum Motiv des Bilds ermittelt und dann den Fokus bestimmt .
Das früheste Patent, das von Polaroid 1986 eingereicht wurde, verwendete Sonar. Er pulsierte das Ziel mit Ultraschall und verwendete das Echo, um die Entfernung zu bestimmen. Das funktioniert, kann aber beim Durchscheinen klarer, aber fester Oberflächen wie Glas in Mitleidenschaft gezogen werden. Wenn Sie versuchen, ein Bild aus einem Fenster zu machen, erkennt die Autofokus-Funktion das Echo vom Glas und fokussiert darauf, so dass das Bild dahinter verschwimmt.
Modernere Systeme verwenden Licht, insbesondere Infrarotlicht . Sie erzeugen einen IR-Lichtpuls und messen entweder die zurückreflektierte Menge oder die Zeit, die das Licht benötigt, um zurückzukehren, und verwenden diese Information dann, um die Entfernung zu bestimmen. Wenn Sie die Kamera Ihres Telefons betrachten und zwei kleine Dioden daneben sehen, berechnet Ihr Telefon wahrscheinlich den Fokus.
Dieser Ansatz ist einfach und neigt dazu, einigermaßen gut zu arbeiten, aber er hat Nachteile. Einige Oberflächen absorbieren Infrarotlicht, was zu einer ungenauen Entfernungsmessung führen kann. Darüber hinaus kann jede IR-Quelle (z. B. eine offene Flamme oder ein helles Glühlampenlicht) das zurückkehrende Licht überlasten und den Autofokus funktionsunfähig machen. Versuchen Sie, diese Szenarien zu vermeiden, wenn Sie mit einer aktiven Autofokuskamera gute Fotos erhalten möchten.
Also, was ist die Alternative?
Methoden des passiven Autofokus
Passiver Autofokus kann in der Implementierung sehr viel teurer sein, so dass Sie ihn in erster Linie auf SLR-Kameras (digital und analog) sehen. Passiver Autofokus funktioniert, indem er eine mathematische Analyse der Rohbilddaten selbst durchführt, um zu bestimmen, ob sie im Fokus ist oder nicht.
Die gebräuchlichste Form des passiven Autofokus ist die "Kontrasterkennung", die einen oder mehrere Pixelstreifen von der Mitte des Bildes abtastet und den Kontrast von Pixel zu Pixel misst. Dabei wird versucht, die Konfiguration zu finden, die diesen Kontrast maximiert .
Dies funktioniert, weil verschwommene Bildbereiche inhärent weniger Kontrast haben und da diese Methode nicht durch IR-Lichtquellen oder Materialoberflächen verwirrt wird, ist sie robuster als der aktive Autofokus. In gewissem Sinne ist dies der genaueste Weg, den Fokus zu beurteilen, da er direkt die Schärfe des Bildes misst.
Tatsächlich ist es so effektiv, dass es sogar durch ein Objektiv fokussieren kann, das die fokalen Eigenschaften der Kamera verändert - ein Szenario, bei dem jede andere Annäherung fehlschlägt. Auf der anderen Seite kann die Kontrasterkennung eine Weile dauern, um einen guten Fokus zu finden (weil sie viele Möglichkeiten testen muss), und es kann Probleme in Szenen mit wenig Kontrast haben (wie bei schlechten Lichtverhältnissen) Illuminierende Anleitung für Low Light Photography Wenn es bei der Fotografie darum geht, Licht einzufangen, wie fotografieren Sie bei wenig Licht?
Eine andere Herangehensweise an den passiven Autofokus nennt sich "Phasendetektion", bei der mit zwei Mikrolinsen Proben eingehenden Lichts erfasst und auf zwei Sensoren projiziert werden . Durch die Analyse der Differenz zwischen diesen Bildern kann die Kamera sehr genau bestimmen, wie parallel die in die Kamera eintretenden Lichtstrahlen sind, und diese Informationen verwenden, um den korrekten Fokus zu erzielen.
Dies ist ein sehr schneller Weg, um den optischen Fokus zu bestimmen, ist aber teuer, da zusätzliche Objektive, Spiegel und Sensoren benötigt werden. Sie werden es eher in High-End- statt in Einstiegs-DSLR-Kameras sehen. Die besten Einstiegs-DSLRs Für neue Fotografen Die besten Einstiegs-DSLRs für neue Fotografen Wenn Sie Ihre fotografischen Fähigkeiten auf die nächste Stufe bringen möchten oder Sie jemand anderen kennen, dann gibt es keinen besseren Weg, als in die Welt der DSLR-Kameras einzusteigen. Weiterlesen . Nicht nur das, aber es kann weniger genau sein als Kontrast-Erkennung, besonders für komplizierte Themen, die Komponenten in mehreren Tiefen haben.
In jüngerer Zeit haben wir begonnen, "hybride" passive Autofokussysteme zu entdecken, die die Phasendetektion verwenden, um zu einem guten Fokus zu springen, und dann die Kontrastdetektion zu verwenden, um kleine Verfeinerungen für den bestmöglichen Fokus zu erzielen . In vielerlei Hinsicht bieten diese Kameras das Beste aus beiden Welten (Geschwindigkeit und Genauigkeit), sind aber derzeit sehr teuer. Hoffentlich werden die Kosten in den nächsten Jahren sinken.
Autofokus und Sie
Dies sind die vier Hauptansätze für Autofokus, die heute allgemein verwendet werden. In der Zukunft sehen wir vielleicht "Lichtfeldkameras Lytro Light Field Kamera: Snap Happy oder Foto Gimmick? Lytro Light Field Kamera: Schnappen Sie sich glücklich oder Foto Gimmick? Von einem Mitarbeiter als "die erste große Veränderung in der Fotografie seit der Erfindung der Fotografie" beschrieben, ist die Lytro-Lichtfeldkamera sicherlich ein revolutionäres Gerät. Die Kamera schüttelt die Dinge, indem sie viel von der schweren ... Read More "werden beliebter, die Bilder in allen möglichen Fokus erfassen und wählen Sie die beste. Bis dahin müssen wir die Einschränkungen der verfügbaren Technologie umgehen.
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- Das Wichtigste ist, die Kamera ruhig zu halten und sicherzustellen, dass der Fokus vollständig konvergiert ist. Das geht doppelt, wenn Sie ein kontrast- oder entfernungsbasiertes Autofokussystem verwenden, das einige Sekunden benötigen kann, um den richtigen Fokus zu finden.
- Sie müssen auch sicherstellen, dass sich Ihr Motiv am richtigen Autofokus befindet, normalerweise in der Mitte des Suchers, aber nicht immer. Davon sind fast alle Autofokussysteme abhängig.
- Schließlich müssen Sie sich der Technologie, die Sie verwenden, bewusst sein und sicherstellen, dass Ihre Szene gut dazu passt. Versuchen Sie nicht, sich direkt auf eine helle IR-Lichtquelle mit einem aktiven System zu konzentrieren. Wenn Sie ein kontrastbasiertes System verwenden, vermeiden Sie Fotos, die eine einzige Farbe haben (z. B. eine leere Wand), und vermeiden Sie, nachts Fotos zu machen.
Abgesehen davon müssen Sie nicht viel darüber nachdenken. In gewisser Weise ist das der Punkt.
Bist du ein Fotograf? Haben Sie Tipps zum Umgang mit Autofokus? Was ist deine Lieblingskamera? Lass es mich in den Kommentaren wissen!
Bildnachweis: "Samsung Galaxy S5", "SLR", "DSLR", von Wikimedia