拒絕“脫靶”，相機自動對焦那些事兒

Ringcao

我們購買相機，經(jīng)?？吹綇S商標(biāo)注：對焦性能最為強大的機器，具備F8下多少個對焦點可用。要是一臺機器在F8小光圈下所有的對焦點都能用，那必定是強悍了。

所謂對焦點支持F8，是指相機所匹配鏡頭的最大光圈至少要達到F8，才能保證準(zhǔn)確對焦，否則可能對焦不準(zhǔn)甚至無法對焦。有的攝友認(rèn)為，所謂對焦點支持F8，那么鏡頭光圈小于F8，就無法對焦了，這個概念也是錯誤的。

相機對焦點之所以對鏡頭最大光圈有限制，原因如下：

1.相位對焦的前提是預(yù)設(shè)對焦像素點充分受光。單反相機的原理是相位對焦，相位對焦的前提是有精確的位置及距離數(shù)據(jù)支持。因此，單反相機在感光元件的特定位置上會預(yù)設(shè)一些對焦專用像素點，用于相位檢測，為相機對焦系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

受相位對焦原理限制，這些預(yù)設(shè)點的受光情況對相位對焦的精度和效率有著至關(guān)重要的影響，如果受光不足，就可能導(dǎo)致對焦遲疑甚至對焦失敗，比如暗光環(huán)境下有時遇到的拉風(fēng)箱現(xiàn)象。

2.相機對焦是在最大光圈下完成的，對焦結(jié)束才會調(diào)至設(shè)定光圈大小。為確保預(yù)設(shè)像素充分受光，相機對焦是在最大光圈下完成的，在按下快門瞬間，相機將鏡頭光圈調(diào)至最大進行對焦，對焦結(jié)束后恢復(fù)設(shè)置光圈，計算曝光參數(shù)并拍攝。

明白了以上原理，就可以理解為什么對焦點性能是以最大光圈為限了，提示以下兩點：? （1）標(biāo)稱的支持光圈越?。▽?yīng)光圈值越大），對焦點兼容性越強。（2）在兼容性上，支持F8的對焦點要強于只支持F5.6、F2.8的對焦點，不要理解顛倒了。

支持F值大，對焦兼容性一定更強，但不一定對焦性能就最強。

3.采用增距鏡時，最大光圈會大幅下降，可能出現(xiàn)無法對焦的情況。什么時候可能出現(xiàn)最大光圈很小的情況呢？最典型的就是使用增距鏡的時候。

依據(jù)光圈F值的計算公式，由于焦距倍增，光圈也隨之縮小，如原最大光圈F2.8，倍增后縮減一擋，變?yōu)镕4。如果原最大光圈只有F5.6甚至F8，那么增倍后就可能出現(xiàn)無法對焦或?qū)故?zhǔn)的情況。

4.相機電子測距儀也要用到對焦專用像素點，因此也受最大光圈限制。相機電子測距儀也是通過預(yù)設(shè)像素點作用的，所以也受此限制。為何不同位置的對焦點支持參數(shù)不同，一是商家的產(chǎn)品策略導(dǎo)致的；二是高精度高兼容對焦點很多都是十字對焦點，成本較高，對感光面積的占用也相對大些；三是不同位置的光強也不完全一樣，依據(jù)光強分布不同性能的對焦點，有利于提高整體對焦性能。

相位檢測 AF（也稱為相位差檢測 AF 或相位差 AF）是單反相機取景器拍攝中使用的自動對焦系統(tǒng)。它的主要特點在于其快速的自動對焦速度。下面，我們將詳細(xì)介紹相位檢測自動對焦，以及佳能雙像素 CMOS 自動對焦如何利用最新的自動對焦技術(shù)，即使在實時取景中也能實現(xiàn)相位檢測自動對焦。

相位檢測AF?

對比度反差式自動對焦

前面提到了相位檢測自動對焦，這是用于單反相機取景器拍攝的自動對焦系統(tǒng)。它的工作原理是將進入鏡頭的光線分成兩部分，從而形成兩個圖像。相機根據(jù)這兩幅圖像對焦點位置的差異，計算出為合焦所需的方向（朝向相機，或遠(yuǎn)離相機）和移動鏡頭的量（距離），并移動相應(yīng)的鏡頭。

相位檢測 AF 可以快速建立自動對焦，因為相機確切地知道移動對焦鏡頭的幅度和方向。然而，這種形式的 AF 需要專用的 AF 傳感器以及在 AF 傳感器和圖像傳感器之間分離光線的機制，圖像傳感器將進入鏡頭的光線轉(zhuǎn)換為圖像。這使得難以使相機機身緊湊。

相位檢測自動對焦能夠快速對焦，因為它知道與拍攝對象的距離和方向。還有一種對焦方式是對比度反差式對焦。對比度反差式對焦是通過檢測對比度來進行對焦的，所以多數(shù)情況下反差對焦更為精準(zhǔn)，而相位對焦更迅速，各有優(yōu)劣。另外，數(shù)碼時代，對比度反差對焦的硬件門檻比較低，而想實現(xiàn)相位對焦，要么需要獨立的對焦模塊，要么需要對傳感器進行一定的改造，相對困難一些。

為了更好地理解，讓我們想象一下切西瓜的情況。相位檢測 AF 就像不戴眼罩去切西瓜一樣。你已經(jīng)知道自己到西瓜的距離和方向，因此能夠快速切到西瓜。

對比度反差式自動對焦就像試圖蒙上眼睛去切西瓜一樣，由于捕捉不到光線，無法知道西瓜的距離和方向，因此必須四處移動才能嘗試定位它的位置。這就是為什么與相位檢測 AF 相比，對比 AF 需要更多時間來實現(xiàn)對主體的對焦。

在單反相機的AF傳感器上，有兩種傳感器：線傳感器和十字傳感器。線傳感器要么是垂直方向的，要么是水平方向的，因此，它們只能檢測對象的水平或垂直線。然而，由十字形線組成的十字型傳感器能夠檢測到被攝體的垂直線和水平線，因此在實現(xiàn)對焦時具有更高的準(zhǔn)確度。

入門級相機或者老一代相機（5D2）通常只有一個位于中央的十字型自動對焦點，較新的相機型號一般有數(shù)十個（比如45個）自動對焦點配備了十字型傳感器。這種設(shè)計甚至適合高級用戶，他們希望能夠安排他們的構(gòu)圖，以便他們的主體可以放置在框架中的任何位置。使用更多的十字型傳感器，即使拍攝對象位于畫面邊緣附近，也可以快速對焦。

大家采用實時顯示拍攝，知道此時反光鏡會升起，因此這時候無法使用光學(xué)取景器拍攝時所用的相位檢測自動對焦。所以到目前為止，大多數(shù)數(shù)碼相機在實時顯示拍攝時都使用反差檢測自動對焦，根據(jù)圖像感應(yīng)器成像的對比度檢測合焦位置。

但是相對于能夠預(yù)測合焦時的鏡片位置并驅(qū)動鏡片的相差檢測自動對焦，反差檢測自動對焦是通過前后移動鏡片來搜尋合焦位置的，因此自動對焦速度較慢。

于是佳能650D上采用“Hybrid CMOS AF”，在像面上應(yīng)用了與相差檢測自動對焦同樣原理進行高速對焦的圖像感應(yīng)器相差檢測自動對焦，并配合反差檢測自動對焦來提高自動對焦速度。為了實現(xiàn)更快的自動對焦速度，只要能增加自動對焦像素的數(shù)量并提高相差檢測自動對焦的精度，就不再需要反差檢測自動對焦了。但是，兼顧畫質(zhì)令自動對焦像素在數(shù)量上有所限制，讓“全像素雙核CMOS AF”這種對焦模式誕生。

在配備雙像素 CMOS AF的相機上，無須使用單獨的 AF 傳感器，相位檢測 AF 可在紅色標(biāo)記的寬區(qū)域內(nèi)用于實時取景，即使在移動的物體上也可以實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的對焦。

由于可自動對焦的像素分布于整個CMOS圖像感應(yīng)器，因此在覆蓋實時顯示屏幕約80%（垂直）×80%（水平）的寬范圍區(qū)域內(nèi)都能使用相位檢測自動對焦完成最終合焦。這樣不僅提高了自動對焦速度，在夜景環(huán)境中對點光源的對焦精度也得以提高，而這曾是反差檢測自動對焦的難點。

雖然對焦技術(shù)一直在進步，幫助攝友更加快捷、便利地去捕捉生活中的場景，但是大家也要牢記，攝影的目的還是以出優(yōu)秀的作品為準(zhǔn)則，切不可淪為器材黨的理論派。