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解读对焦系统的那些事 佳能/尼康/索尼

  『对焦检测方式』

  最常见的对焦检测方式有两种:对比度检测对焦,其核心在于“试”,即通过尝试一段距离内的所有位置,将画面反差最高的那一点确定为合焦位置。相位检测对焦,其核心在于分析入射光线,计算出被摄物体的方向和距离,进而驱动镜片移动完成对焦。

基于感光元件的对焦系统
▲索尼A7混合对焦技术示意图

  对比度检测对焦是由感光元件本身完成的,并不需要额外部件;而在过去很长一段时间里,相位检测必须依赖于特定光路与独立对焦模块。2010年,富士F300 EXR率先通过感光元件实现了相位检测功能,从而带给我们第三种选择:相位/对比度混合对焦。

  『什么是混合对焦?』

  混合对焦是一项基于感光元件的对焦技术,它结合了对比度检测与相位检测两者的优势,既保证了对焦速度又提高了对焦精度。目前,混合对焦技术已经广泛应用于单反相机、无反相机、便携相机乃至手机上,市售产品包括:

  佳能:EOS M/M2、100D/650D/700D

  尼康:1系无反相机(V1/J1等)

  索尼:NEX-5R/5T/6/、A6000/A7、A99

  富士:X-E2/X-T1、X100S/X20

  三星:NX300(M)/NX30/Galaxy NX、Galaxy S5

  奥林巴斯:E-M1

  ET在这里并不像赘述混合对焦的实现方式,只简单列举下混合对焦的特性,包括:

  - 基于感光元件的对焦技术结构简单、成本低,可能造成误差的因素少;

  - 基于感光元件的相位检测在敏感度和精度上,弱于独立相位对焦模块;

  - 基于感光元件的相位检测对于光线要求较高,很难做到独立工作;

  - 受光路限制,基于感光元件的相位检测同样很难扩展到画面边缘;

  - 用作相位检测的像素无法再用于成像,因此太密集时会影响画质。

  『实际产品的差异』

  各厂家对于混合对焦技术的称呼并不相同,执行细节和实际效果也有所差异,这里简单介绍一下常见机型的情况。

  佳能Hybrid CMOS AF:EOS M/650D/700D为一代,EOS M2/100D为二代,后者主要扩展了相位检测的范围。使用时,先通过相位检测将镜片驱动到接近对焦位置,然后再切换到对比度检测进行精确对焦。另外,佳能推荐上述机型搭配带有STM马达镜头使用,从而获得最理想的对焦效能。

  尼康高级复合自动对焦系统:配备在1系无反相机上,其中V3/J4具备105相位检测点+171对比度检测点,其他机型则是73相位检测点+135对比度检测点。相位检测点与对比度检测点是重合的,被摄对象位于画面中心且光线充足条件下,1系相机是可以只用相位检测进行对焦的。

基于感光元件的对焦系统
▲尼康1的对焦点覆盖及驱动方式。

  奥林巴斯Dual Fast AF:配备在E-M1上,主要作用是提升改善4/3单反镜头时的对焦速度,提升使用M4/3镜头时的AF-C连续对焦性能。使用M4/3镜头进行AF-S单次对焦时,只有对比度检测对焦工作。

  索尼、三星、富士的混合检测对焦技术在实现方式上与佳能Hybrid CMOS AF大同小异,这里不再过多赘述。需要强调的是,混合检测对焦可能需要特别镜头才能使用,建议大家查阅下镜头支持列表,副厂镜头在这方面可能会比较吃亏。

  『不得不说的佳能70D』

  同样是基于感光元件的对焦技术,70D与上述机器有着非常大的差别。像混合对焦的一些缺点,比如很难独立工作、覆盖范围有限、影响画质等,在70D上面都得到了很好解决,这就是佳能的Dual Pixel CMOS AF全像素双核CMOS对焦技术。

  普通感光元件上,每个像素对应1个微透镜和1个光电二极管;而在70D所采用的感光元件上,每个像素对应1个微透镜和2个光电二极管。在取景时,由两个光电二极管所捕捉的图像信号可以实现相位检测自动对焦;而在成像时,两个二极管又能将捕捉到的图像信号合并在一起,作为一个像素进行输出。作为结果,70D的单次对焦快速精确、连续对焦自然平滑,具有赶超专业摄像机的优异表现。

  对于70D,Dual Pixel CMOS AF只是一项锦上添花的技术。ET非常期待能在更多无反相机上看到同类技术,届时,无反相机或许真的能在体育运动题材拍摄中挑战单反相机。

基于感光元件的对焦系统
▲佳能Dual Pixel CMOS AF技术原理图。

  到此为止,单反、无反相机的对焦系统就全部介绍完了。大家再有什么问题欢迎留言交流。

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