镜头或相机机身会影响更多对焦速度吗?


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速度是更大的关注点,但是对准确性的描述也将受到赞赏。


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这实际上取决于哪一个是限制因素。如果您在便宜的机身上安装了快速镜头,则相机机身的自动对焦驱动系统或自动对焦传感器可能是限制因素。如果您的身体好于便宜或缓慢的镜头,则镜头不会让足够的光线通过,从而限制了相机。如果镜头和相机都不好,那么升级两者都会产生重大影响。
jrista

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您可能会发现以下启发:第1部分第2 部分第3a 部分
jrista

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这有点像问什么使汽车快速行驶?好吧,如果您没有轮胎,它可能不会跑得很快,但是发动机看起来也很重要,对吗?
dpollitt 2012年

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你为什么要问这个问题?您是要进行理论上的推测,还是要做出现实的决定?
埃里克(Eric)

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@ckoerner:您缺少dpollitt的观点。关键不是汽车性能的“焦点”就是引擎。关键是没有车轮,发动机的动力有多大...汽车在任何地方都不会行驶。如果您的车轮尺寸不正确且填充到正确的压力,如果齿轮箱中齿轮的数量不正确等,那么您将无法提取发动机必须提供的一切。AF也一样。镜头是容纳电动机的东西,因此它是主要因素……但是它在许多其他支持设备上无法正常工作。
jrista

Answers:


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自动对焦系统

自动对焦是一个系统。没有一个单独的部分对使自动对焦系统表现良好或达到高精度具有特别的责任。在现代相机中,镜头和相机机身中都存在支持自动对焦的组件和软件。在某些仍基于传统自动对焦系统的相机中,这些组件可能不如现代的全电子式自动对焦系统。

从一般的角度来看,将电动机安装在镜头中的电子自动对焦系统可提供最佳的性能和最高的精度。但是,带有聚焦马达的AF镜头只是图片的一部分...您仍然需要一些东西来驱动该马达并使其发挥作用。电机也有不同种类,有些更便宜,效率更低,而另一些更昂贵,效率更高。除了机械和电气组件外,您还需要适当的软件...固件才能运行自动对焦系统。在现代电子自动对焦系统中,镜头和相机机身通常都存在固件。在较旧的系统中,固件可能仅存在于相机机身中(可能与AF驱动马达一起使用,因为某些较早的设计将马达包括在相机机身中而不是镜头中)。

自动对焦操作

过去,自动对焦通常是通过部分开环反馈系统实现的,在该系统中,相机将启动自动对焦驱动运动,镜头将进行调整,并且系统将停止运行,直到您告诉它执行另一次自动对焦调整为止。根据确切的实现方式,响应单个AF命令可能发生了一个以上的镜头移动。这可能是由于镜头中的固件有限或没有固件造成的,从而阻止了正确的反馈环路。

在现代自动对焦系统中,自动对焦驱动是通过闭环反馈系统实现的。在闭环情况下,连续进行自动对焦调整,直到至少在一定的公差范围内实现对焦为止。由于自动对焦镜头中装有更丰富的固件,因此可以实现镜头与相机之间更完整的双向通讯,这是可能的。相机指示镜头进行某个移动,镜头可以提供有关是否进行了请求的移动以及该移动是否达到请求的量的信息。相机和镜头可以响应于来自用户的单个AF命令连续进行调整,以实现更精确的对焦。

这种闭环反馈是自动对焦系统中最近出现的一种技术,它受到更新的镜头技术,相机机身中更先进的自动对焦驱动软件以及更精确的相移检测传感器的支持。自动对焦的速度和准确性越来越取决于自动对焦传感器的功能,自动对焦传感器点的数量,自动对焦驱动软件的功能以及相机内处理器的速度。

自动对焦精度

在准确性方面,有几个特定因素在起作用。AF传感器可能是最重要的因素,但是镜头中的固件以及镜头的光学质量也很重要。测光系统,尤其是色彩测光系统,也已经与现代相机的自动对焦系统绑定在一起,提供了以前无法实现的功能,或者仅在非常高端的相机上才能实现的功能。当前的数码单反相机市场上有各种各样的AF传感器,从具有单个高精度点的基本9点传感器到具有41个高精度点的61点传感器,以及介于两者之间的多种选择。每个自动对焦点的大小,其密度,相位检测传感器线的方向,甚至传感器线如何汇聚,都会影响自动对焦系统的精度和准确性。

自然,自动对焦传感器越复杂,自动对焦点的数量越多,驱动它的软件就必须越复杂。在具有大量点以及大量高精度点的现代“网状”(网状)AF系统中,AF驱动器软件通常相当先进。自动对焦系统决策中可能涉及到橄榄色/深绿色(红绿色和蓝绿色)或全RGB的测光传感器,允许使用对象的颜色,形状,甚至基于已知对象的库进行识别也可以帮助您。确定对焦时要使用的自动对焦点。

自动对焦点的精度取决于其结构。有单个线点,包括水平和垂直传感器,十字型点(在单个AF点中涉及水平和垂直线传感器)和对角十字型点(涉及两个45度线传感器,彼此相对)自动对焦点和在单个自动对焦点上同时使用标准和对角十字型传感器的双十字型对焦点。在单个AF点上检测相移涉及的线取向更多的线传感器将提高该点检测到的焦点的精度。

每个传感器的设计也各不相同。一些线传感器具有极高的精度,因为它们每条线包含更多的光电二极管,从而可以以更细微的增量检测相移,但这样做需要更多的光。其他一些则精度较低,因为它们每条线使用较少的光电二极管,每个传感器感应更多的光,因此在较低的总光线下工作。某些自动对焦点最多只能在某些最大光圈下运行。最高精确度的点往往需要f / 2.8,并且在AF系统中通常没有那么精确的点。大多数自动对焦点至少需要f / 4或f / 5.6,在较少的光线下工作,但精度也较低。某些高级自动对焦系统支持一个或多个自动对焦点,这些自动对焦点可用于最大光圈为f / 8的镜头(例如,具有1.4x TC的f / 5.6镜头或具有2x TC的f / 4镜头)。

自动对焦性能

关于自动对焦系统的速度,这实际上可以归结为两点:光线和处理性能。在几乎所有情况下,您从镜头射出的光线越多,自动对焦的速度就越快。这是由于以下事实:AF单元是DSLR镜下方容纳AF传感器的小包装,它仅利用实际通过光圈的一部分光。反光镜本身是半镀银的,它将使约50%的光到达辅助反射镜,从而将50%的光反射到AF单元上。此外,实际上只有自动对焦点覆盖的框架区域在主镜中是半镀银的,因此首先仅涉及总光量的一小部分...因此,使用少于50%的穿过镜头光圈的总光量。此外,传感器上方AF单元顶部的特殊镜头负责进一步划分到达它的光。到达自动对焦单元的光将被尽可能多的自动对焦点分割,对于每个自动对焦点,光线将再次被分割以到达每个线传感器的两个,四个或什至八个半部分,负责检测每个自动对焦点的相移。AF传感器必须能处理少于50%穿过镜头的光,并且每个AF对焦点都只能使用一部分光线。

假设您有足够的光线来使用最高精度的自动对焦点,则性能的关键因素是自动对焦驱动软件的效率和执行该处理器的处理器的速度。在快速处理器上运行的高效算法,再加上在其自身固件中还包括快速处理器和高效算法的高质量镜头,将产生某些最佳的自动对焦性能。在佳能1D X的情况下,自动对焦和测光系统实际上具有独立于核心图像处理器的专用处理器(独特的设置),可提供连续自动对焦并具有不间断的处理能力。高性能计算功能使镜头和照相机等自动对焦系统都能在不到一秒的时间内完成闭环自动对焦微调,支持极高的精度,


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是的,最新的高端机构已经在CPU和算法上投入了大量的工程精力来集中精力。而且,最新的镜头对算法指令的响应速度更快。十年前,CPU速度很慢,电机和机械也很慢。像佳能的USM之类的更快的电机也要求CPU和传感器也要更快。如果您负担得起最新最好的东西,那一切都很好。
Pat Farrell 2012年

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这是一个复杂的问题,因为有多种执行AF的方法可以跨越身体和镜头,并且整个系统可以协同工作。这取决于用来移动光学器件的机制。

螺杆驱动的聚焦速度部分取决于机身可以旋转驱动镜头的凸轮的速度,以及部分地取决于镜头的聚焦机构的重量和摩擦力。(附带说明,这是与老式手动镜头相比,螺丝驱动自动对焦镜头趋于“便宜”的原因之一:它们需要重量轻且摩擦小,因此能够快速对焦,而不会迫使马达更加努力地工作当镜头被身体转动时,帮助人的手进行微调的阻力是不希望的。)

镜头中的马达往往比螺丝驱动的AF更快(更安静),因此对焦的快慢几乎完全取决于镜头,镜头只是根据来自身体的命令起作用,并且可能会提供有关事情进展的反馈。人体中电源的状况可能会发挥一些小作用,这取决于人体如何管理其力量。

精度取决于身体对图像聚焦的好坏,图像可以控制聚焦机构的精确度以及该机制在不移动时保持位置的好坏程度的决定。


您没有在相机本身中提到任何有关自动对焦驱动系统(软件)或自动对焦传感器的信息。两者都对自动对焦性能(尤其是准确性)产生重大影响。也没有提及自动对焦微调,这会影响准确性。镜头本身的AF固件也会影响性能和准确性。不仅仅是机械地推动焦点小组,还有很多事情要做。
jrista

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@jrista:OP提出的问题是哪一部分对聚焦速度有更大贡献。自从我第一次将手放在自动对焦机身上(Minolta Maxxum,1980年代中期)以来,情况一直是自动对焦在时间上的最大消耗者。微调完全不相关;它在那里,因此最终用户可以强制固件应用偏移以纠正始终存在错误的解决方案。那是我书中的手动调整,不会改变系统的速度或准确性。
Blrfl 2012年

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将Minolta第一代Maxxum 9000机身(几乎是第一款真正的AF单反相机1)上的一些第一代AF镜头与目前流行的(Sony Alpha A900)机身相比,即使使用完全相同的镜头,新机身也可以显着提高速度,而在旧机身上安装新镜头只会稍微提高速度(如果有的话)。我尚未对此进行客观测量,但从主观上讲,我认为使用新镜头的旧镜头可能会改善20-30%,而使用新镜头的旧镜头可能至少快5倍。

我还要补充说,在那段时间里,速度的提高一直是非常非线性的。我也有1998年或99年推出的Maxxum 9,与A900差不多,如果有的话,它的速度似乎要稍快一些,尽管我不确定。

我应该补充说,年龄的镜片在速度上并没有太大的区别,但是在完全相同的年龄的镜片中可能存在相当大的差异。仅举例来说,我有许多第一代Minolta AF镜头-28、35、50、135和28-135。例如,135对焦速度非常快。我还有一个新的85 / 1.4,但是135仍能更快对焦。

至少对于静态摄影而言,准确性主要取决于身体。如果聚焦是开环完成的,那么镜头被告知要移动的距离与实际移动的距离之间的误差会导致聚焦误差。与普遍的看法相反,我可以肯定地说,开环聚焦从未成为规范,甚至根本没有使用过(例如,Minolta的1982年专利公开了一种闭环系统)。考虑到它是闭环的,更准确的镜头移动通常意味着较少的调整即可获得准确的焦点。

在稍微不同的主题上,我要指出的是,对于f / 2.8与f / 4,f / 5.6(等)传感器,真正的问题不是在大多数情况下使用的光量。真正的问题主要是传感器看到的透镜直径(以角度表示)。为了说明这一点,我可能首先需要备份并说明一下自动对焦传感器的工作原理。目前,让我们继续使用简单的单线传感器。首先是两个棱镜,就像大多数手动对焦相机屏幕中央的裂像一样。每个棱镜后面是一个线传感器。就像使用裂像取景器一样,相机通过对准通过这两个棱镜的图像来找到焦点。

f / 2.8传感器和(例如)f / 5.6传感器之间的基本区别是这些棱镜的角度。这就确定了聚焦传感器“看”的两个流之间的角度。对于给定的失焦程度,两个棱镜所捕获的光之间的角度越宽,这两个传感器所捕获的图像之间的对准就越多。反过来,这使相机更容易确定错误对焦的程度,并更准确地确定最终对焦。

但要点是:这与光无关,而与光的角度有关。室内的f / 2.8传感器在阳光充足的情况下仍会(轻松地)击败f / 5.6传感器,即使后者具有更多的照明能力。同样,拥有比传感器额定值更快的镜头(例如,f / 1.4镜头,f / 2.8传感器)根本没有改善。

至于将马达装在体内与镜头之间的速度差异,恐怕我不得不再次与常识相矛盾。仅举例来说,美能达生产了300 / 2.8镜头,既有机身驱动型又有镜头内(SSM)版本。SSM版本实际上(如预期)几乎没有声音,并且像聚焦一样感觉“快”-但在这里,我已经进行了一些客观的测量,结果证明SSM版本比其机械驱动的前辈略。但是,到它问世时,它已经不再是什么大问题了,机械驱动的镜头已经“足够快”了。

然而,我要补充的是,对以下重点,SSM / HSM / USM镜头似乎有优势。我怀疑这与对焦速度无关,而与运动的准确性无关。在单反相机中,在拍照前反光镜翻转通常会有大约80-100ms的延迟。自动对焦系统观察对焦移动,并预测快门实际打开时的位置。不同于一般的自动对焦,但是,毫无疑问,这工作要做“开环” -视镜开始向上翻转,AF传感器不再接收任何光线尽快,所以它不能感觉任何东西。因此,在这段时间内,自动对焦系统只会继续移动镜头的焦点,而无法检查该移动是否能准确反映出所要发生的事情。

尽管我现在找不到它的链接,但几年前一个站点进行了测试。我记得,他们在汽车上安装了一个目标,然后朝相机行驶,拍照直到汽车通过相机。

根据您想要如何解释结果,可以从中读取结果,以偏爱索尼或佳能。索尼A700产生的对焦图像的比例最高,但当时最新的佳能1D(我认为该标记IV)中产生更大数量的聚焦图像,由于以较高的帧速率。

摘要:

  1. 至少在早期的AF系统非常慢的情况下,身体才发挥了很大作用。1a。但是大多数差异发生在十年前。
  2. 对于f / 2.8与f / 5.6(等)传感器,真正重要的是f /光圈,而不是光量。
  3. 身体驱动和镜头驱动对焦之间的差异曾经是巨大的,但现在已经很小了,以至于几乎是逐个镜头,而不是一个类别与另一个类别。3a。但对于后续关注而言,镜头内电机仍然具有主要优势。

尽管我不拍摄视频,但我猜想3a也很可能像预测焦点一样适用于视频。


在此之前,我们曾作过几次尝试-例如,尼康F3AF和我不记得其型号的Pentax。两者的销量都不足以引起注意。从纯粹的技术角度来看,不能诚实地将其视为概念的证明-如果您有足够的耐心,则可以将它们指向某个东西,然后发现它们确实会找到正确的焦点-最终。但是,我将两者都评为完全不切实际。对焦太慢而无法使用,并且镜头选择如此有限,反正几乎没有关系-宾得只有一个自动对焦镜头,尼康只有两个。


我第二次观察到,在现代Sony机身(以我的情况为A99)上,旧的Minolta镜头出人意料地大大加快了自动对焦的收敛速度。
jxramos

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对于佳能设备而言:速度主要由镜头决定,精度由机身决定。但是,精度也将部分取决于镜头电机的精度。

镜头和机身基本上是一个闭环系统。身体中的计算机决定焦点的当前状态。该信息通过其传感器收集。数量和类型因身体而异。例如,低端型号的中央有一个十字型传感器,其他8个点型传感器。然后,计算机向镜头发送请求,以通过8位数据位,1位停止位SPI协议旋转聚焦元件。

现在,镜头上的微控制器将调用电动机多长时间才能到达要求的位置。这本身就是一个开环系统,其速度和精度仅取决于镜头。这是一个开环过程,镜头根本没有位置反馈。它只是旋转到它认为应该的程度。这是镜头马达的精度发挥作用的地方。一旦达到要求的位置,身体将再次检查焦点。如果对焦点满意,它将向用户发送指示或请求对位置进行校正。

但是实际上,电动机的精度不会真正影响聚焦精度。交叉点传感器的寿命和灰尘可能是一个更大的因素。

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