Die Physik bestimmt zwei Faktoren, die die Autofokussierung mit größeren Öffnungen begünstigen.
- Mehr Licht Ein 1: 2,8-Objektiv lässt doppelt so viel Licht ein wie ein 1: 4-Objektiv. Je mehr Licht ein AF-System haben muss, desto schneller und genauer kann es sein. Das Signal-Rausch-Verhältnis beeinflusst die Leistung der Sensoren bei PDAF-Sensoren genauso wie die Leistung bei Bildsensoren. Die Abtastperiode für PDAF-Sensoren beeinflusst das SNR ähnlich wie die Belichtungszeit für Bildsensoren. Wenn helleres Licht durch eine Linse fällt, ist das SNR höher.
- Ein breiterer Basislinien- Phasenerkennungs-AF vergleicht die Unterschiede zwischen dem Licht, das von der rechten und linken Seite des Objektivs kommt, für horizontal empfindliche AF-Messfelder, von der Ober- und Unterseite des Objektivs für vertikalempfindliche AF-Messfelder und von oben rechts / unten links oder oben links / unten rechts oder beides für diagonal empfindliche AF-Messfelder. Je breiter die effektive Apertur der Linse (besser als Eintrittspupille bezeichnet ) ist, desto weiter können die verglichenen Lichtstrahlen voneinander entfernt sein.
Um die größere Apertur eines Objektivs zu nutzen, müssen die Sensorpaare für einen bestimmten Fokuspunkt im AF-Array weiter voneinander entfernt sein. Dies macht diese Linien jedoch nicht sehr nützlich, wenn ein Objektiv mit einer engeren Blende am Objektiv angebracht ist. So sichern Kamerahersteller ihre Wette ein wenig ab. Einige der Fokuspunkte sind empfindlicher / genauer, funktionieren jedoch nur mit einem Objektiv mit großer Apertur. Andere Fokuspunkte sind so abgestimmt, dass das Licht von Objektiven mit engeren Blenden verwendet werden kann. Diese Punkte können jedoch die breiteren Lichtstrahlen einer Linse mit großer Apertur nicht nutzen. Einige AF- "Punkte" haben mehr als einen Satz von Linien, die bei unterschiedlichen Blenden empfindlich sind.
Dies liegt daran, dass sich die beiden Linien auf dem Fokusarray für jeden Fokuspunkt an einer festen Position befinden. Wenn sie nahe genug beieinander liegen, um Licht verwenden zu können, das mit einer schmalen Blende von 1: 8 durch jede Seite des Objektivs fällt, sind sie nicht weit genug voneinander entfernt, um das Licht zu erfassen, das durch den Rand des Objektivs fällt Objektiv mit einer großen Blende von 1: 2,8 oder mehr. Selbst wenn sich ein schnelleres Objektiv in der Kamera befindet, wird nur Licht verwendet, das auf jede Seite des Objektivs fällt und nahe genug an der Mitte liegt, um durch die engere Blende zu gelangen.
Wie gut die 70-200 f / 4 das Fokus-System Ihrer Kamera nutzt, hängt von den spezifischen Designparametern des Fokus-Systems Ihrer Kamera ab. Im Allgemeinen funktioniert ein Teleobjektiv mit konstanter Blende 1: 4 jedoch gut. Der einzige Ort, an dem Sie möglicherweise Bedenken haben, ist, wenn Sie einen Telekonverter verwenden möchten, da ein 1,4-facher Wert die maximale Blendenzahl des Objektivs auf 5,6 und ein 2-facher Telekonverter auf 1: 8 erhöht.
Die gleiche Physik, die AF bei Objektiven mit größeren Blendenöffnungen bevorzugt, bevorzugt übrigens auch DSLR-Kameras mit größeren Sensoren. Da der Spiegel in einer Vollbildkamera größer ist (insbesondere weil er breiter ist) als in einer APS-C-Kamera, kann die für die empfindlichsten Fokuspunkte verwendete Grundlinie auch breiter sein.
Eine etwas tiefere Antwort auf die Funktionsweise von Kreuzungspunkten und eine Visualisierung, wie für 1: 2,8-Punkte weiter voneinander entfernte Linien erforderlich sind, finden Sie in dieser Antwort .
Aus den Kommentaren:
Hallo Michael, die Antwort erklärt Canon und ich habe im Internet einige Dokumente darüber gelesen, wie Cross-Type-Sensoren funktionieren. Ich habe ein Muster bemerkt; Während Canon mehr Cross-Type-Sensoren einsetzt, argumentieren die Nikon-Ingenieure anders, dass dies nicht der Fall ist. Sie sagen, wenn das Licht mit einem bestimmten Winkel kommt, verhalten sich Kreuzsensoren wie normale Sensoren. Wie sehen Sie die Nikon D610 mit meinem 70-200 f / 4-Objektiv? Wird sich die Leistung verbessern? Ich plane auch, einen Telekonverter zu verwenden, aber das ist ab sofort ein entfernter Plan.
Die Physik ist unabhängig vom Hersteller gleich. Alle PDAF-Fokuspunkte verwenden ein Linienpaar. Kreuzfokuspunkte verwenden zwei Linienpaare: ein Paar für die Vertikale und ein separates Paar für die Horizontale. Der Grund, warum Sie in Bezug auf Canon online mehr darüber lesen, ist, dass sie sehr offen darüber sind, welche Linien (horizontal oder vertikal) auf welchen Fokuspunkten bei welchen Blenden für jedes der Fokus-Systeme ihrer Kameras empfindlich sind. Bei Nikon ist dies offenbar streng geheim, zumindest für die D90. Es gibt einen Grund, warum die meisten Spitzensportfotografen Canon seit Anfang der neunziger Jahre verwenden: überlegene Fokusgeschwindigkeit / Genauigkeit.
Wenn Sie jemals vorhaben, einen Telekonverter, insbesondere einen 2X, mit einem 70-200-Objektiv zu verwenden, sollten Sie ein 1: 2,8-Objektiv in Betracht ziehen. In Bezug auf den D610 spielen zwei Faktoren eine Rolle. Der FF-Sensor bedeutet, dass der FoV des 70-200 breiter ist als bei einem APS-C-Gehäuse wie Ihrem D90, bei dem das Objektiv in Bezug auf den FoV wie ein 105-300-mm-Objektiv wirkt. Sie können das Ergebnis jederzeit zuschneiden (oder den Dx-Modus verwenden, damit die Kamera dies für Sie erledigt), aber Sie geben dabei Megapixel auf. Das Fokussystem der D610 ist viel weiter fortgeschritten als die der D90. 39 Punkte, einschließlich 9 Kreuz, mit 7 empfindlichen @ f / 8 ... Dies bedeutet, dass die f / 8 "Punkte" mit mehr Objektiven funktionieren, aber auch, dass sie die breitere Grundlinie, die schnellere Objektive bieten, nicht nutzen können.
Eine Frage, ich konnte Ihren letzten Kommentar nicht verstehen. "Dies bedeutet, dass sie mit mehr Objektiven arbeiten, aber auch, dass sie die breitere Grundlinie, die schnellere Objektive bieten, nicht nutzen können." Warum so?
Weil Linsen mit größerer Apertur breitere Eintrittspupillen haben. PDAF vergleicht die Strahlen von demselben Punkt, der auf jede Seite der Linse eintritt. Haben Sie die Antwort gelesen, die am Ende des Hauptteils dieser Antwort oben verlinkt ist? Obwohl es sich um die 7D handelt, ist das Prinzip dasselbe: Je breiter die Grundlinie, desto empfindlicher und genauer kann ein Fokuspunkt sein. Und lassen Sie sich nicht von Kreuzungspunkten einfangen. In Wirklichkeit sind es nur zwei Punkte, ein vertikaler und ein horizontaler, die sich kreuzen. Bei einem diagonalen Kreuzungspunkt handelt es sich um zwei diagonale Fokuspunkte, die 90 ° voneinander entfernt sind.
Einige haben einen Beitrag der bekannten Optikexpertin Marianne Oelund bei DPR falsch zitiert, um zu behaupten, dass alle PDAF-Systeme auf etwa 1: 7 beschränkt sind. Diejenigen, die sie falsch zitieren, scheinen zu behaupten, dass Folgendes für alle PDAF-Systeme gilt:
Die Blende, die steuert, wie viel Licht vom AF-Sensor empfangen wird, ist die Blende der PDAF-Separatorlinsen, von denen gezeigt wurde, dass sie ~ f / 7 beträgt. Wenn die Apertur des Hauptobjektivs größer ist, erhöht sich die Lichtmenge nicht. Die Blende des Hauptobjektivs ist nur relevant, wenn sie kleiner ist als das AF-System (normalerweise ~ f / 5,6).
Nichts könnte weiter von der Wahrheit entfernt sein (in Bezug auf die obige Aussage, die für alle PDAF-Systeme gilt)!
Viele Kameras haben AF-Messfelder, die bis zu 1: 2,8 oder weiter empfindlich sind. Was im obigen Zitat beschrieben ist, ist die 2007 eingeführte Nikon D300-Kamera, eine spezielle Kamera mit einer Empfindlichkeit von nur bis zu 1: 5,6 von jedem ihrer AF- "Punkte". Aber nicht alle Kameras sind so.In der Tat sind die meisten aktuellen DSLRs nicht. Sie haben fast alle einige AF-Messfelder, die eine breitere Grundlinie haben als oben beschrieben. Gegen Ende des vierten Beitrags im DPR-Thread, der ebenfalls vom zitierten OP, Marianne Oelund, geschrieben wurde: "In Nikons AF-Systemen werden die Trennlinsenbilder direkt innerhalb des f / 5.6-Kreises eingestellt." Das war nicht einmal aktuell für Nikon-DSLRs ab 2014, als es veröffentlicht wurde, aber es war größtenteils bis kurz vor 2014 richtig. Mariannes Aussage hier muss im Zusammenhang mit ihren einleitenden Bemerkungen im ursprünglichen Beitrag zum DPR-Thread verstanden werden :
In diesem Thread wird die schrittweise Entwicklung eines Phasendetektions-Autofokussystems vorgestellt ...
und
"In den folgenden Beiträgen finden Sie Präsentationen der einzelnen Schritte in der Entwicklung. Weitere Beiträge werden später hinzugefügt, sobald ich Zeit habe und / oder als Antwort auf Fragen."
Zu einer Zeit neigte Nikon dazu, alle AF-Messfelder in ihren Kameras bei 1: 5,6 oder 1: 8 funktionsfähig zu machen, und diese Systeme zeigten bei größeren Blenden keine erhöhte Empfindlichkeit. Canon hingegen hat AF-Messgeräte mit verschiedenen Empfindlichkeiten schon viel länger eingebaut. Nikon macht das jetzt auch, obwohl es immer noch nicht in dem Maße ist, wie es bei vielen Canon-Kameras der Fall ist.
Aus einem anderen Kommentar ( kursiv ) von Marianne Oelund später im selben DPR-Thread :
Der AF "arbeitet" nicht mit 1: 5,6 DOF. Es verwendet den 1: 5,6-Kreis der Hauptobjektiv-Austrittspupille als Basislinie zum Triangulieren, aber ja, dies ist keine sehr breite Basislinie, und deshalb bieten einige Kamerafirmen 1: 4- oder 1: 2,8-AF-Messfelder an .
Wenn Sie Weg in gehen den Faden zu Mariannes Beitrag mit dem Titel „EOS-1dx AF - Sensor und Optik“ kann man deutlich den Unterschied zwischen der Nikon D300 sehen (ein 2007 - Modell) und der Canon 1D X (2012). Aber Canon hat es schon vor 2007 gemacht.
Ja, Fokuspunkte für 1: 2,8 sind genauer. Sie funktionieren jedoch nur mit Objektiven mit 1: 2,8 oder mehr, was nicht unbedingt von Vorteil ist. Das heißt, in früheren Kanonen hatten sie einen AF-Sensor mit vertikalen Sensoren bei 1: 2,8 und horizontalen Sensoren bei 1: 5,6 (dh 1D M IV). Das Ergebnis ist, dass bei Linsen, die langsamer als 1: 2,8 sind, die vertikalen Sensorlinien sind ausgeblendet und die Fokuspunkte können nicht als Kreuztypen fungieren.
Der Vorteil, dass sich alle Sensorlinien im Objektivbereich 1: 5,6 befinden, besteht darin, dass die Kreuzleistung für die meisten Objektive erhalten bleibt. Das Negative ist, dass der Winkelversatz geringer ist und daher die Punkte weniger empfindlich sind (die virtuellen Bilder bewegen sich weniger). Ein Fokuspunkt, der für eine kleinere Blende (dh 1: 8) ausgelegt ist, bleibt bei größeren Blenden wirksam (dh "bis zu 1: 2,8 oder breiter"), das Gegenteil ist nicht der Fall. Mein Kommentar bezog sich jedoch nur auf die Lichtmenge am AF-Sensorchip, die von den Separatorlinsen übertragen wird.
Das ursprüngliche (falsche) Zitat oben impliziert, dass alle Kameras zwischen 1: 5,6 und 1: 8 abschalten. Das ist einfach nicht wahr. Auch die weitgehende Vereinfachung des Ansatzes von Canon ist nicht zu stark. Bei den frühen AF-Systemen waren einige der "Punkte" vertikal und einige horizontal. Die frühen Kreuzungspunkte befanden sich typischerweise nur in der Mitte und waren bei 1: 5,6 in einer Richtung und 1: 4 in der anderen Richtung empfindlich. Als Canon f / 2.8-Doppelkreuzungspunkte einführte, handelte es sich um ein diagonales f / 2.8-empfindliches Kreuzlinienpaar, das einem f / 4 / -f / 5.6-Linienpaar in vertikaler und horizontaler Ausrichtung überlagert war.
Die frühesten 1: 2,8-AF-Punkte von Cannon waren tatsächlich vier Sätze von Linien - eine horizontale Linie, die für den vertikalen Kontrast bei 1: 5,6 oder breiter empfindlich ist, eine vertikale Linie, die für den horizontalen Kontrast bei 1: 4 oder breiter empfindlich ist, und zwei gekreuzte diagonale Linien, die nur bei 1: 2,8 oder breiter empfindlich sind. Die Leistung solcher AF-Systeme ist einer der Gründe, warum Canon das Sport- / Action-Segment dominiert.
Sie funktionieren jedoch nur mit Objektiven mit 1: 2,8 oder mehr, was nicht unbedingt von Vorteil ist.
Es sicherlich ist ein Vorteil , wenn Sie ein f / 2.8 oder schnelles Objektiv verwenden!
Ein 1: 8-AF-Punkt kann bei Verwendung mit einem 1: 2,8-Objektiv funktionsfähig bleiben, ist jedoch bei Verwendung mit einem 1: 2,8-Objektiv oder einem breiteren Objektiv keineswegs so effektiv wie ein 1: 2,8-AF-Punkt.
Ein bisschen mehr Hintergrund, um hoffentlich einige Missverständnisse auszuräumen, die immer noch in dieser Community herumschwirren.
Die einfache Tatsache ist, dass das PDAF-Modul kleine Bilder verwendet, die aus kleinen Bereichen der Objektivlinse aufgenommen wurden, wodurch eine "virtuelle Apertur" erzeugt wird, wie im DPR-Artikel beschrieben. Es kann einfach nicht der maximalen Blende des Objektivs entsprechen.
Niemand sagt, dass irgendein Teil des AF-Moduls das gesamte Licht durch die Linse lässt. Selbst 1: 8-AF-Messfelder lassen nicht das gesamte Licht durch ein 1: 8-Objektiv fallen! Die Position der kleinen untersuchten Bereiche ist jedoch breiter. Das heißt, die abgetasteten Positionen sind für einen Satz von Mikrolinsen und AF-Sensorlinien, die von einem 1: 2,8-AF- "Punkt" verwendet werden, weiter voneinander entfernt auf gegenüberliegende Seiten der Linse gerichtet als die Positionen der kleinen Bereiche für einen Satz von Mikrolinsen und AF-Sensor Linien, die von einem f / 4-, f / 5.6- oder f / 8-AF-Punkt verwendet werden, selbst auf demselben PDAF-Sensor.
AFAIK, alle PDAF-Systeme sind in erster Linie um eine Blende von 1: 5,6 ausgelegt, so dass bei 1: 5,6 oder mehr keine Schattierung / Vignettierung / Lichtverlust auftritt ... dh 1: 5,6 ist das maximale Lichtpotential für das Modul.
Das ist nicht richtig. Das spezifische AF-System der Nikon D300, auf das in den ersten Informationen in Marianne Oelunds DPR-Post verwiesen wird, war ein solches System, das der obigen Beschreibung entspricht. Aber wie wir oben bereits gezeigt haben, hat Marianne selbst weiter in der Diskussion anerkannt, dass nicht alle PDAF-Systeme von einem AF-Messfeld zum nächsten gleich eng oder gleichförmig sind.
Wenn die obige Aussage richtig wäre, würden 1: 2,8 AF "Punkte" mit einem 1: 5,6 Objektiv immer noch bis zu einem gewissen Grad funktionieren. Die Tatsache der Angelegenheit ist, wie f / 2,8 „Punkte“ nicht funktioniert überhaupt mit f / 5.6 Linsen. Warum? Denn wenn ein 1: 5,6-Objektiv mit einem PDAF-System verwendet wird, das 1: 2,8-empfindliche Linien enthält, sind die 1: 2,8-Mikrolinsen auf einen Punkt außerhalb des Lichtrandes gerichtet, den das 1: 5,6-Objektiv passieren lässt.
Aus diesem Grund enthalten AF-Punkte mit diagonalen Kreuzlinien vom Typ 1: 2,8 auch einen weiteren Satz horizontaler / vertikaler Kreuzlinien für denselben AF-Punkt. (Ein kreuzartiger "Punkt" ist tatsächlich ein horizontaler und ein vertikaler Satz von Sensorlinien, die beide auf denselben Punkt im FoV der Linse zeigen, so dass die Empfindlichkeitsbereiche für beide Linien demselben Bereich überlagert sind und a bilden Wenn ein diagonaler "Punkt" vom Typ "Doppelkreuz" hinzugefügt wird, ergeben sich insgesamt vier Sätze unabhängiger Linien, die alle auf dieselbe Stelle im Sichtfeld der Kamera gerichtet sind.)
Hier ist eine Grafik, die zeigt, welche Teile jedes AF- "Punkts" bei welchen Öffnungen für das EOS 1D X / 5D Mark III PDAF-System empfindlich sind:
Bei PDAF-Systemen gibt es mehrere Sätze von "Splitter" -Mikrolinsen. Hier ist das Mikrolinsenarray, das über dem AF-Sensor für das einfache "9-Punkt"-AF-System der ursprünglichen Canon 5D sitzt:
Vergleichen Sie das mit dem viel einfacheren Splitter-Array auf der Vorderseite des Nikon D300 AF-Sensors (die Kamera, auf die in Marianne Oelunds DPR-Beitrag verwiesen wird ):
Es sollte ziemlich klar sein, dass nicht alle AF-Sensoren auf die gleiche Weise mit den gleichen Eigenschaften hergestellt werden.
Obwohl PDAF-Systeme mit einer höheren Anzahl von "Punkten" häufig Teile längerer Sätze von Sensorlinien und die Mikrolinsen, die Licht auf sie zwischen mehreren "Punkten" projizieren, gemeinsam nutzen, werden die komplexeren Systeme mit 19, 45, 61 oder 65 "Punkten" immer noch verwendet komplexere Sätze von Mikrolinsen als das oben abgebildete Array für ein 9-Punkt-System. Jeder Satz von Mikrolinsen und Sensorlinien kann restriktiver, gleich oder weniger restriktiv sein als andere Sätze von Mikrolinsen und Sensorlinien, die von demselben PDAF-Array verwendet werden. Es hängt alles davon ab, wie breit jeder Satz von Mikrolinsen (in Richtung der Linse) zeigt und wie lang und wie weit jeder Satz von Sensorlinien auf dem eigentlichen PDAF-Sensor unter den Mikrolinsen voneinander entfernt ist.
Der 65-Punkt-AF-Sensor für die Canon EOS 7D Mark II. Beachten Sie, wie weit die diagonalen Linien voneinander entfernt sind. Sie sind für die diagonalen Bereiche des f / 2.8 empfindlichen diagonalen Doppelkreuz-Typ-AF-Mittelpunkts vorgesehen.
Wie aus dem Text im obigen Bild hervorgeht, der in einer Pressemitteilung von Canon zur Ankündigung der EOS 7D Mark II enthalten ist, wird die Grenze des gesamten Kamera- / Objektivsystems durch die maximale Blende des Objektivs bestimmt, wenn es schmaler als die ist Basislinie des PDAF-Arrays für bestimmte AF-Messfelder.
Der 61-Punkt-AF-Sensor für die Canon EOS 1D X und die Canon EOS 5D Mark III. Der Sensor für die EOS 1D X Mark II und die EOS 5D Mark IV ist sehr ähnlich.
Beachten Sie, dass die zehn Sätze diagonaler Sensorlinien weiter voneinander entfernt sind als andere Sätze von Linien am 1D X / 5D III AF-Sensor. Sie sind für die 1: 2,8-empfindlichen diagonalen Elemente der fünf doppelten "Kreuzungspunkte" in einer vertikalen Linie in der Mitte des AF-Sensors. Diese AF- "Punkte" enthalten auch unabhängige f / 5.6-empfindliche horizontale und vertikale Linien für denselben AF- "Punkt".
Hier ist eine Grafik, die die verschiedenen AF- "Punkte" für die PDAF-Sensoren Canon EOS 7D Mark II (65 Punkte) und Canon EOS 1D X / EOS 5D Mark III (61 Punkte) zeigt.
Einige haben zusätzliche Punkte, die die Objektivbereiche f / 8 oder f / 2.8 verwenden können, aber dies hat keinen Einfluss auf die Lichtmenge / Größe der virtuellen Blenden.
Dies wirkt sich jedoch auf den Unterschied im Abstand zwischen den beiden von jeder Seite der Linse entnommenen Proben aus. Mikrolinsen und Sensorlinien für 1: 2,8-AF-Punkte sind breiter ausgerichtet als diejenigen für 1: 4-, 1: 5,6- oder 1: 8-Objektive. Dies ermöglicht es ihnen, empfindlicher zu sein, da der Unterschied von einer Seite des Objektivs zur anderen bei gleicher Defokussierungsentfernung größer ist als bei Punkten, bei denen zwei Bereiche näher beieinander und in der Mitte des Objektivs abgetastet werden.