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对焦知多点

http://www.sina.com.cn 1999年11月17日 13:11 摄影之友

　　编者按:自动对焦技术发展了十余年，近两年更是运用在了中片幅相机之上。对焦的技术及原理如何，它的未来怎样？下面是外国器材专家Joel Lacey 的看法。

　　自动对焦技术首先应用于PENTAX MEF以来已有18年了，虽然目前人们对AF的认识更为深入，但同时也存在着对这一技术的误解，即便是在它出现之际也如此。

　　造成这一局面的部分原因是每个相机厂家都拥有自己研制的传感器系统、马达技术和运算系统。另一原因是由于人们很少存在关于对焦的“求知欲”，而对曝光或构图方面则不然。对焦被看成是一种纯粹与上述二者无关的方面。

　　那么，对焦真是与摄影质量无关吗？事实并非如此。其一，对焦决定着图象的清晰度，也就是说，它决定着清晰的聚焦点，正是在这一点上，清晰图象和不清晰图象产生分野。其二，《照相机技术》的作者Goldberg认为通过改变焦点，可以使风景画面中几乎所有物体都清晰聚焦，依靠聚焦点比非聚焦点具有更高的能量（即聚焦点更亮且可以把更多清晰的影象记录在胶片上）这一事实拍出更清晰的照片。

　　聚焦的概念是什么呢？这一问题极为简单。它是一种调节镜头元件位置、处理拍摄对象和底片距离的方法，通过这样的方法使清晰的图象在底片上得以形成。现在，我们来看一看相机使用现代技术获得正确聚焦的原理。

　　手动聚焦手动聚焦把聚焦概念带回到极为人情化的方式。当拍摄对象出现在聚焦点或不在聚焦点上时，为了增加在聚焦屏上“观测”的清晰度，制造商为单反相机设置了两类普通的调焦辅助元素。裂像棱镜（可以水平、垂直或斜置）在拍摄对象被正确聚焦时，线段在棱镜中相交或合一;微棱镜聚焦和裂像法类似，当拍摄对象不在聚焦点上时会作出提示，而当聚焦正确时，这些像麻点状的轴环即消失。当对象被聚焦但聚焦状况不佳时，轴环会闪烁以作提示。

　　这些调焦辅助装置的不足是当使用小光圈时，调焦辅助不能发挥作用--尤其是当摄影者使用取景器中心精确聚焦时。同时如果光线太暗，聚焦屏上其余部分也会随之变暗，这会极大地增加对焦的难度。手动聚焦的最后一个问题是随着年老眼花，摄影者没有眼镜的话，视力是不可能100%可靠的。

　　自动聚焦为了弥补手动聚焦的不足，自动对焦技术应运而生，这是过去数年间一系列重大科技进步的结果。

　　对焦实质上是镜头元件、胶卷和拍摄对象的相对运动，显然人们不可能移动拍摄对象来获得最佳对焦效果，因此，剩下的就只有在胶卷和镜头方面想办法了。康太时AX的设计由于采用的是手动对焦镜头，因此只能利用胶卷平面和镜头之间的运动来实现自动对焦。它通过移动胶卷平面位置来获利清晰的聚焦。而随之而来的问题便是胶卷不是刚性的，在没有帮助的情况下不能以平行方式移动。康太时的工程师借用了RTSⅢ 的真空胶卷压板技术，使压片板在移动时，保持胶卷平坦地面对压板，从而克服了这一问题。

　　相位差测定

　　康太时AX毫无疑问是对这一棘手问题的最优解决方案。但它并不是市场上最快的系统，最快的系统归功于使用了常见的对焦技术—相位差或相位对比测定。右图所示是相位差测定的原理。当对象位于焦距之前（聚焦过近）或是位于焦距之后（聚焦过远）时，光束就落在CCD组件区的某个部位--过近时落在比“控制位置”（即正确位置）要宽的区域，而过远时则落在比控制位置窄的区域。相机的自动对焦系统知道图象对焦不准，而且知道是向哪个方向出错，自动对焦系统便指导镜头向正确方向运动以纠正对焦偏差。制造商所使用的驱动镜头的方法和运算规则差别相当大，而且这些方法和运算规则也依赖于对焦系统所处的对焦模式和状态。

　　相机镜头焦点在被摄物之后聚焦正确焦点在被摄物之前当画面聚焦时，光束落在以下“控制”位置

　　对焦点选择除了相机对焦距离可能会出错外，还有这样的问题，即相机可能对焦在错误的对焦点上。对于只有一个对焦传感器的相机来说这不是问题，但现在的相机大多有3个以上对焦点，因此确定相机对焦区域的问题就产生了。以前是一维（距离）聚焦，而现在变成了三维（距离、水平及垂直位置），由于并不是所有的对焦点都是相同的，因而问题就更复杂。有些传感器对水平线反应敏感，另外一些则对垂直线反应敏感，而还有的对两者都有极好的反应。要为装有多个传感器的相机选定对焦点，既可以由相机自动进行（在这种情况下，99％的相机都会自动对准离物体最近的点进行调整），也可以通过手动方式调节，甚至在EOS3相机上，可以通过眼控来完成。

　　这些多传感器自动对焦系统，没有一部是尽善尽美的，而且如何选择调焦点的技术也大大落后于传感技术。

　　比如，在这幅照片中，你用哪个对焦点？

　　马达和运算系统

　　硬件方面现在已有很大突破，如减少电池消耗、增加镜头内微型马达的功率和速度等。但如何获得调焦过程中的最快速度和最高精度，这一问题的答案更多地取决于软件，而不是硬件。

　　如果把镜头的调焦过程放慢来分析，我们就会认识到调焦是由许多步骤组成的。相机内的电子芯片对“控制位置”的相关位置与来自CCD的数据加以比较，然后向控制位置快速对焦，当相机认为镜头靠得太近时，它则采用另外的数据，把镜头马达的速度降低到一定比例并调整镜头，它可能会采用第三次甚至第四次的数据，直到镜头停止于正确的对焦点上。降低镜头速度是因为可能是调焦系统的反应时间太慢，如果镜头以全速对焦，则因对焦系统反应时间太慢，调焦系统不能把镜头停在正确的位置上。

　　我们在取景器上看不到上述过程的原因是因为肉眼对正确与不当的差别很难觉察出来，我们知道镜头对焦有误的唯一标志是快门不能开启。

　　哪种系统最快？试图确定哪种相机／镜头组合在调焦方面最快？这通常只是在同一光线、同样的拍摄对象等条件下对哪一种相机首先启动进行的一种试验。但是听相机的声音可能会造成误导，因为一、调焦系统噪音最大的时候可能只表明相机处在第一个主要调焦阶段（并未最终调焦完成），二、相机的调焦系统变得越来越静，许多情况下听不到声音。

　　哪种系统最快这一问题没有固定答案，这还与拍摄景物有关、与对象的特性有关（如对象的方向、位置、照度、速度、对比度和构图轮廓等）。

　　自动对焦单反相机的调焦模式基本上有三种类型，不同厂家因使用不同的名称而引些一些混乱。它们是:

　　一、对焦先决主要用于静态对象。在这一模式下，调焦没有完成之前快门是不会开启的。

　　二、快门释放先决用于运动着的对象。在这一模式下，不论是否已对焦成功，相机快门可连续释放，可以拍出好几张照片，有些对焦准确，有些则不然。三、焦点预测自动对焦方式同样用于运动着的对象。在这一模式下，相机不在一个特定的对焦点上开启快门，而是先计算出运动对象的速度，在它运动到特定位置前相机提前聚焦于该位置，这个位置就是对象即将被曝光的位置。

　　如果由相机自身设备决定，自动对焦系统不一定知道你想对焦在什么物体。在这种情况下，相机一次性成功地拍出五幅对焦正确的照片。

　　当自动对焦失败时上面的分析听来的确鼓舞人心，但是任何使用过自动对焦单反相机的人都知道它的对焦并非总是有效。Noman Goldberg 认为，自动对焦系统应足够“聪明”和敏感来调整相机轻微的位置改变甚至摄影师脉搏所引起的震动也能矫正。但这实际是事与愿违的，相机不可能完全静止，因为它要不断地对焦远远超过拍照。所以，现在每种自动对焦系统的程序都设定有一个“足够好”的对焦标准，并以这个标准来拍摄。自动对焦系统偶尔不够灵敏并不是什么大问题，有时，AF系统因为不够灵敏或被摄主体对比度不够及相关区域内主体不够突出，AF系统便难以作出正确的判断。现在，有些相机装有AF照明器，可将光线投射到对象上（最大距离10M）并指挥AF系统在正确的距离上“咬住”对象。

　　AF技术的未来

　　自从美能达7000首次亮相以来的12年间，自动对焦系统在工作时已不再发出咖啡磨具般的响声，它们可以比以往在亮度更低的环境中更快动作并具有前所未有的精度。自动对焦系统需要具备更简单的用户控制功能，使用家更能随心所欲。理论上，人们假设在物理上自动对焦系统的对焦点可以囊括整个画幅--这一点对于相机的景深将极有意义--使用跟踪定位仪迅速而准确地定位所要拍摄的对象对摄影师来说真是莫大快乐之事。我们仍然要把这些技术上的先进性让它达到最佳境地，当然，人们同时也在探索更容易操作的AF系统。

　　作为一名用遍过去数十年间开发出来的每一部单反相机的人，我已发现一个迄今为止尚未解决的问题。在你对运动着的对象对焦时，你总是在这些物体对象的最近部分完成对焦过程（见决斗的犀牛），这时候应该引入“对焦补偿”，这样你可以为相机最先确定的对焦位置进行该位置以外（但又相关）的对焦补偿。一旦对象开始（或继续）运动，相机总是按距离差通过一种序列的方式进行对焦。这样的系统将允许你对一个人的鼻子对焦，但却仍然能使该对象的眼睛清晰而无须重新构图。

　　哈苏XPAN被选为

　　1999-2000年度欧洲专业相机

　　哈苏XPAN被欧洲影音协会（EISA）评选为1999-2000年度之欧洲专业相机，它在评选当中获得第一名。大会评语为“理论上，哈苏XPAN是二合一的相机，它采用135胶卷能拍出清晰的24×65mm片幅照片。因此X PAN成为非常多用途之相机”。这次是哈苏第二次荣获此项国际性奖项。颁奖仪式于8月27日在德国柏林举行。

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			对焦知多点 http://www.sina.com.cn 1999年11月17日 13:11 摄影之友　　编者按:自动对焦技术发展了十余年，近两年更是运用在了中片幅相机之上。对焦的技术及原理如何，它的未来怎样？下面是外国器材专家Joel Lacey 的看法。　　自动对焦技术首先应用于PENTAX MEF以来已有18年了，虽然目前人们对AF的认识更为深入，但同时也存在着对这一技术的误解，即便是在它出现之际也如此。　　造成这一局面的部分原因是每个相机厂家都拥有自己研制的传感器系统、马达技术和运算系统。另一原因是由于人们很少存在关于对焦的“求知欲”，而对曝光或构图方面则不然。对焦被看成是一种纯粹与上述二者无关的方面。　　那么，对焦真是与摄影质量无关吗？事实并非如此。其一，对焦决定着图象的清晰度，也就是说，它决定着清晰的聚焦点，正是在这一点上，清晰图象和不清晰图象产生分野。其二，《照相机技术》的作者Goldberg认为通过改变焦点，可以使风景画面中几乎所有物体都清晰聚焦，依靠聚焦点比非聚焦点具有更高的能量（即聚焦点更亮且可以把更多清晰的影象记录在胶片上）这一事实拍出更清晰的照片。　　聚焦的概念是什么呢？这一问题极为简单。它是一种调节镜头元件位置、处理拍摄对象和底片距离的方法，通过这样的方法使清晰的图象在底片上得以形成。现在，我们来看一看相机使用现代技术获得正确聚焦的原理。　　手动聚焦手动聚焦把聚焦概念带回到极为人情化的方式。当拍摄对象出现在聚焦点或不在聚焦点上时，为了增加在聚焦屏上“观测”的清晰度，制造商为单反相机设置了两类普通的调焦辅助元素。裂像棱镜（可以水平、垂直或斜置）在拍摄对象被正确聚焦时，线段在棱镜中相交或合一;微棱镜聚焦和裂像法类似，当拍摄对象不在聚焦点上时会作出提示，而当聚焦正确时，这些像麻点状的轴环即消失。当对象被聚焦但聚焦状况不佳时，轴环会闪烁以作提示。　　这些调焦辅助装置的不足是当使用小光圈时，调焦辅助不能发挥作用--尤其是当摄影者使用取景器中心精确聚焦时。同时如果光线太暗，聚焦屏上其余部分也会随之变暗，这会极大地增加对焦的难度。手动聚焦的最后一个问题是随着年老眼花，摄影者没有眼镜的话，视力是不可能100%可靠的。　　自动聚焦为了弥补手动聚焦的不足，自动对焦技术应运而生，这是过去数年间一系列重大科技进步的结果。　　对焦实质上是镜头元件、胶卷和拍摄对象的相对运动，显然人们不可能移动拍摄对象来获得最佳对焦效果，因此，剩下的就只有在胶卷和镜头方面想办法了。康太时AX的设计由于采用的是手动对焦镜头，因此只能利用胶卷平面和镜头之间的运动来实现自动对焦。它通过移动胶卷平面位置来获利清晰的聚焦。而随之而来的问题便是胶卷不是刚性的，在没有帮助的情况下不能以平行方式移动。康太时的工程师借用了RTSⅢ 的真空胶卷压板技术，使压片板在移动时，保持胶卷平坦地面对压板，从而克服了这一问题。　　相位差测定　　康太时AX毫无疑问是对这一棘手问题的最优解决方案。但它并不是市场上最快的系统，最快的系统归功于使用了常见的对焦技术—相位差或相位对比测定。右图所示是相位差测定的原理。当对象位于焦距之前（聚焦过近）或是位于焦距之后（聚焦过远）时，光束就落在CCD组件区的某个部位--过近时落在比“控制位置”（即正确位置）要宽的区域，而过远时则落在比控制位置窄的区域。相机的自动对焦系统知道图象对焦不准，而且知道是向哪个方向出错，自动对焦系统便指导镜头向正确方向运动以纠正对焦偏差。制造商所使用的驱动镜头的方法和运算规则差别相当大，而且这些方法和运算规则也依赖于对焦系统所处的对焦模式和状态。　　相机镜头焦点在被摄物之后聚焦正确焦点在被摄物之前当画面聚焦时，光束落在以下“控制”位置　　对焦点选择除了相机对焦距离可能会出错外，还有这样的问题，即相机可能对焦在错误的对焦点上。对于只有一个对焦传感器的相机来说这不是问题，但现在的相机大多有3个以上对焦点，因此确定相机对焦区域的问题就产生了。以前是一维（距离）聚焦，而现在变成了三维（距离、水平及垂直位置），由于并不是所有的对焦点都是相同的，因而问题就更复杂。有些传感器对水平线反应敏感，另外一些则对垂直线反应敏感，而还有的对两者都有极好的反应。要为装有多个传感器的相机选定对焦点，既可以由相机自动进行（在这种情况下，99％的相机都会自动对准离物体最近的点进行调整），也可以通过手动方式调节，甚至在EOS3相机上，可以通过眼控来完成。　　这些多传感器自动对焦系统，没有一部是尽善尽美的，而且如何选择调焦点的技术也大大落后于传感技术。　　比如，在这幅照片中，你用哪个对焦点？　　马达和运算系统　　硬件方面现在已有很大突破，如减少电池消耗、增加镜头内微型马达的功率和速度等。但如何获得调焦过程中的最快速度和最高精度，这一问题的答案更多地取决于软件，而不是硬件。　　如果把镜头的调焦过程放慢来分析，我们就会认识到调焦是由许多步骤组成的。相机内的电子芯片对“控制位置”的相关位置与来自CCD的数据加以比较，然后向控制位置快速对焦，当相机认为镜头靠得太近时，它则采用另外的数据，把镜头马达的速度降低到一定比例并调整镜头，它可能会采用第三次甚至第四次的数据，直到镜头停止于正确的对焦点上。降低镜头速度是因为可能是调焦系统的反应时间太慢，如果镜头以全速对焦，则因对焦系统反应时间太慢，调焦系统不能把镜头停在正确的位置上。　　我们在取景器上看不到上述过程的原因是因为肉眼对正确与不当的差别很难觉察出来，我们知道镜头对焦有误的唯一标志是快门不能开启。　　哪种系统最快？试图确定哪种相机／镜头组合在调焦方面最快？这通常只是在同一光线、同样的拍摄对象等条件下对哪一种相机首先启动进行的一种试验。但是听相机的声音可能会造成误导，因为一、调焦系统噪音最大的时候可能只表明相机处在第一个主要调焦阶段（并未最终调焦完成），二、相机的调焦系统变得越来越静，许多情况下听不到声音。　　哪种系统最快这一问题没有固定答案，这还与拍摄景物有关、与对象的特性有关（如对象的方向、位置、照度、速度、对比度和构图轮廓等）。　　自动对焦单反相机的调焦模式基本上有三种类型，不同厂家因使用不同的名称而引些一些混乱。它们是: 　　一、对焦先决主要用于静态对象。在这一模式下，调焦没有完成之前快门是不会开启的。　　二、快门释放先决用于运动着的对象。在这一模式下，不论是否已对焦成功，相机快门可连续释放，可以拍出好几张照片，有些对焦准确，有些则不然。三、焦点预测自动对焦方式同样用于运动着的对象。在这一模式下，相机不在一个特定的对焦点上开启快门，而是先计算出运动对象的速度，在它运动到特定位置前相机提前聚焦于该位置，这个位置就是对象即将被曝光的位置。　　如果由相机自身设备决定，自动对焦系统不一定知道你想对焦在什么物体。在这种情况下，相机一次性成功地拍出五幅对焦正确的照片。　　当自动对焦失败时上面的分析听来的确鼓舞人心，但是任何使用过自动对焦单反相机的人都知道它的对焦并非总是有效。Noman Goldberg 认为，自动对焦系统应足够“聪明”和敏感来调整相机轻微的位置改变甚至摄影师脉搏所引起的震动也能矫正。但这实际是事与愿违的，相机不可能完全静止，因为它要不断地对焦远远超过拍照。所以，现在每种自动对焦系统的程序都设定有一个“足够好”的对焦标准，并以这个标准来拍摄。自动对焦系统偶尔不够灵敏并不是什么大问题，有时，AF系统因为不够灵敏或被摄主体对比度不够及相关区域内主体不够突出，AF系统便难以作出正确的判断。现在，有些相机装有AF照明器，可将光线投射到对象上（最大距离10M）并指挥AF系统在正确的距离上“咬住”对象。　　AF技术的未来　　自从美能达7000首次亮相以来的12年间，自动对焦系统在工作时已不再发出咖啡磨具般的响声，它们可以比以往在亮度更低的环境中更快动作并具有前所未有的精度。自动对焦系统需要具备更简单的用户控制功能，使用家更能随心所欲。理论上，人们假设在物理上自动对焦系统的对焦点可以囊括整个画幅--这一点对于相机的景深将极有意义--使用跟踪定位仪迅速而准确地定位所要拍摄的对象对摄影师来说真是莫大快乐之事。我们仍然要把这些技术上的先进性让它达到最佳境地，当然，人们同时也在探索更容易操作的AF系统。　　作为一名用遍过去数十年间开发出来的每一部单反相机的人，我已发现一个迄今为止尚未解决的问题。在你对运动着的对象对焦时，你总是在这些物体对象的最近部分完成对焦过程（见决斗的犀牛），这时候应该引入“对焦补偿”，这样你可以为相机最先确定的对焦位置进行该位置以外（但又相关）的对焦补偿。一旦对象开始（或继续）运动，相机总是按距离差通过一种序列的方式进行对焦。这样的系统将允许你对一个人的鼻子对焦，但却仍然能使该对象的眼睛清晰而无须重新构图。　　哈苏XPAN被选为　　1999-2000年度欧洲专业相机　　哈苏XPAN被欧洲影音协会（EISA）评选为1999-2000年度之欧洲专业相机，它在评选当中获得第一名。大会评语为“理论上，哈苏XPAN是二合一的相机，它采用135胶卷能拍出清晰的24×65mm片幅照片。因此X PAN成为非常多用途之相机”。这次是哈苏第二次荣获此项国际性奖项。颁奖仪式于8月27日在德国柏林举行。

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