主题：关于对焦的那点儿事儿 [主题管理员:iZaZaD]
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只要跟对焦相关，都来这聊吧。不局限于佳能品牌，也不局限于单反，无反片上对焦的也可以。
可以聊对焦原理，精度，使用感受，发展等等。
发言尽量不要带着品牌喜好情绪。
如果有人的观点被别人推翻，大方承认考虑不周就行了，大家都不是专业从业人员，错了不代表水平低，闲杂时间的聊资而已。
首贴内容随时更新，欢迎关注
单反的相位对焦原理，可能很多网友不是很明白；原理不清楚，论坛上所谓的对焦精度，跑焦问题，自然得不到正确的解释，各种说法层出不穷，一些禁不住推敲的说法到处泛滥； 有这些疑惑的朋友，何不先撇开那些争端，一起研究一下照相机的对焦原理？
一些最容易遇到的问题，论坛上有些讨论，比如：
主题：说一说全开光圈对焦
[002233LXY]https://forum.xitek.com/thread-1282994-1-1-1.html
主题：有人懂这个吗？关于佳能的61个对焦点分布和传感器布局
[iZaZaD]https://forum.xitek.com/thread-1732058-1-1-1.html
关于全开光圈对焦这个话题，有人会有疑惑，相机最大支持到F2.8 ，那么大于2.8的光线参与对焦吗？
看这个图：
大于F2.8的光线，可能连反光板都过不去。 即使能过去，副反光板也没那么大还是会丢掉很多。M0透镜不够大，又要丢一部分。。。
取景器中物体在对焦模块上的样子
慢慢看，是动画的
/pics/201801/96122/9612254/thumb_9612254_1516596762.gif
对焦框与传感器对应关系：
未完待续。。
相关的话题：
主题：所谓的相位对焦“测距”说是怎么来的？
[园艺 ]https://forum.xitek.com/thread-1730825-1-1-1.html
主题：关于单反相位对焦 微单片上相位对焦、跑焦相关的一些原理性东西
[iZaZaD]https://forum.xitek.com/thread-1723793-1-1-1.html
主题：【原创翻译】尼康D300 AF微调功能的使用方法
[nickwolfe ]https://forum.xitek.com/thread-526553-1-1-1.html
“AF微调”功能完全是应客户的要求而做的,其实是用不着这个功能的。
与主题相关的外文资料：
Busted! The Myth of Open-loop Phase-detection Autofocus 打破开环相位检测自动对焦的神话
[园艺提供] https://www_dpreview_com/articles/5402438893/busted-the-myth-of-open-loop-phase-detection-autofocus
Autofocus Systems Part II
[玩的差 提供] http://www_exclusivearchitecture_com/?page_id=1291
这个网站很好玩，可以做一些简单的光路模拟：
[玩的差 提供] https://ricktu288.github.io/ray-optics/simulator/
一大堆关于对焦的专利文件：
https://patents_google_com/patent/US6496225B1/en
本帖最后由 iZaZaD 于 2018-2-2 17:19 编辑
可以聊对焦原理，精度，使用感受，发展等等。
发言尽量不要带着品牌喜好情绪。
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单反的相位对焦原理，可能很多网友不是很明白；原理不清楚，论坛上所谓的对焦精度，跑焦问题，自然得不到正确的解释，各种说法层出不穷，一些禁不住推敲的说法到处泛滥； 有这些疑惑的朋友，何不先撇开那些争端，一起研究一下照相机的对焦原理？
一些最容易遇到的问题，论坛上有些讨论，比如：
主题：说一说全开光圈对焦
[002233LXY]https://forum.xitek.com/thread-1282994-1-1-1.html
主题：有人懂这个吗？关于佳能的61个对焦点分布和传感器布局
[iZaZaD]https://forum.xitek.com/thread-1732058-1-1-1.html
关于全开光圈对焦这个话题，有人会有疑惑，相机最大支持到F2.8 ，那么大于2.8的光线参与对焦吗？
看这个图：
取景器中物体在对焦模块上的样子
慢慢看，是动画的
对焦框与传感器对应关系：
相关的话题：
主题：所谓的相位对焦“测距”说是怎么来的？
[园艺 ]https://forum.xitek.com/thread-1730825-1-1-1.html
主题：关于单反相位对焦 微单片上相位对焦、跑焦相关的一些原理性东西
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主题：【原创翻译】尼康D300 AF微调功能的使用方法
[nickwolfe ]https://forum.xitek.com/thread-526553-1-1-1.html
“AF微调”功能完全是应客户的要求而做的,其实是用不着这个功能的。
与主题相关的外文资料：
Busted! The Myth of Open-loop Phase-detection Autofocus 打破开环相位检测自动对焦的神话
[园艺提供] https://www_dpreview_com/articles/5402438893/busted-the-myth-of-open-loop-phase-detection-autofocus
Autofocus Systems Part II
[玩的差 提供] http://www_exclusivearchitecture_com/?page_id=1291
这个网站很好玩，可以做一些简单的光路模拟：
[玩的差 提供] https://ricktu288.github.io/ray-optics/simulator/
一大堆关于对焦的专利文件：
https://patents_google_com/patent/US6496225B1/en
本帖最后由 iZaZaD 于 2018-2-2 17:19 编辑
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一篇国内研究人员关于驱动镜头的常用方法“爬山搜索法”的论文：
https://wenku.baidu.com/view/403c2067783e0912a2162a1d.html
从前边的论文看，爬山搜索法是对焦系统的基础性原理，对于相位对焦和反差对焦都适用。
https://wenku.baidu.com/view/403c2067783e0912a2162a1d.html
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从前边的论文看，爬山搜索法是对焦系统的基础性原理，对于相位对焦和反差对焦都适用。
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qumiq3 发表于 2018-02-20 03:09研究的越来越深入的
基本上可以说：对焦测量物距是无稽之谈，对焦准否是机身决定的，跑焦是机身的事儿。
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iZaZaD 发表于 2018-2-20 10:55
从最近看的资料上看，各家的对焦驱动算法基本上都是基于“Hill-climbing”的爬山法算法，相位差算法和反差对焦算法都一样的步骤。 两个方法的第一步都是查找驱动方向。 反差对焦算法是根据接收到的图像数据进行纯软件的计算；相位差可以认为是从硬件上就给出了方向信息，但是相位差硬件电路也有检测范围，当失焦比较严重超出检测范围时，就需要驱动镜头随机转一下根据两次图像的反差变化去确定方向~跟反差对焦一模一样，等进入硬件电路检测范围内再按相位差硬件电路的信号去驱动。登录后可直接显示原图
可以认为，相位对焦本质上是按反差对焦的执行步骤工作的，只不过是用执行效率高、算法简洁的硬件电路解决了大部分的纯软件计算，效率高而且快。
解决了驱动方向问题，每一步的驱动量计算上也有明细的计算量优势，原始的相位差计算可以认为就是简单的查表法：解释一下这个图。
图中A,B是同一个图像通过分光透镜后落在检测线上的的两个信号字符串，从最上边的-20对应这组看，A图像落于检测条的 0组0-9和1组0-9上，B落于2组0-9到3组0-9上，两者错位20个像素，A组靠左B组靠右， 这种情况 ...
研究的越来越深入的
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qumiq3 发表于 2018-2-20 09:55
最近我发现，单反在严重失焦的情况下，也是无法准确判断焦点的方向的，要试错才行。
我在A77+腾龙720F2.8上，在200mm焦段，先对焦到近处约1.5米远的目标上，然后瞄准约10米的目标，镜头都是先向最近端0.95米处对焦，然后才翻转到往远端对焦，每次都这样，无论AFC、AFS都这样。但比较有意思的是，如果先对焦到10米的目标然后再对焦1.5米的目标，都能第一次判断准确的对焦方向。
我换了另一种55-300小光圈（F4.5-F5.6）、带机身马达的镜头，同样在200mm焦段，情况也是完全一样，当焦点在近处时，切换到远端目标会出现判断方向错误。
但如果实验条件改变一些，让失焦的情况变得不那么严重，比如同在200mm焦段，开始瞄准3-5米的目标，然后再对焦10米的目标，或者反过来，则每次都能准确判断出焦点方向。
从最近看的资料上看，各家的对焦驱动算法基本上都是基于“Hill-climbing”的爬山法算法，相位差算法和反差对焦算法都一样的步骤。 两个方法的第一步都是查找驱动方向。 反差对焦算法是根据接收到的图像数据进行纯软件的计算；相位差可以认为是从硬件上就给出了方向信息，但是相位差硬件电路也有检测范围，当失焦比较严重超出检测范围时，就需要驱动镜头随机转一下根据两次图像的反差变化去确定方向~跟反差对焦一模一样，等进入硬件电路检测范围内再按相位差硬件电路的信号去驱动。
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可以认为，相位对焦本质上是按反差对焦的执行步骤工作的，只不过是用执行效率高、算法简洁的硬件电路解决了大部分的纯软件计算，效率高而且快。
解决了驱动方向问题，每一步的驱动量计算上也有明细的计算量优势，原始的相位差计算可以认为就是简单的查表法：
图中A,B是同一个图像通过分光透镜后落在检测线上的的两个信号字符串，从最上边的-20对应这组看，A图像落于检测条的 0组0-9和1组0-9上，B落于2组0-9到3组0-9上，两者错位20个像素，A组靠左B组靠右， 这种情况下设计成需要反方向驱动镜头，驱动量-20(如果AB离的更远也是驱动量-20，这是最大驱动量)； 然后往下看，当AB逐渐接近，驱动量逐步减小，当AB重合时驱动量为0，马达停止。
这种算法非常简单，就是每一步看看差多少，差的多就按最大速度转动马达，等接近了就减速慢转。
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实用精确 发表于 2018-2-9 19:34
我提出的问题，是想印证自己对DSLR的AF及裂像对焦原理的认知。
今天把八十年代用的老胶片DF1相机拿出来看看光学对焦：
1.无论是否合焦（无论磨砂玻璃上图像是否清晰），中心两块裂像透镜上总有一对清晰的图像，只不过失焦时图像是错开的。
那么相对于DSLR，“无论是否合焦，总有一对以上的光点（光斑）是清晰地打在对焦像素上，只不过失焦时偏离了基准点”。
2.限制条件是，对焦范围必须在中心裂像透镜区域内，偏离这个区域对焦无从谈起。
虽然现在的DSLR有各种区域对焦模式，但原理依然如上，且边缘对焦点的不如中心高。
3.个人认为，参与对焦运算的是模拟量，且光斑覆盖一个以上像素。理由是：
对着白墙等纯色目标对焦，理论上“总有一对以上的光点（光斑）是清晰地打在对焦像素上”，但即使高端原厂机身镜头组合，也会抽风对不上焦。
所以，有“跑焦”现象的，检查一下对焦方式和对焦点的选择是否合适。
讨论这些问题的现实意义在于：
1.多使用上心对焦点，运用“对焦锁定”构图。
2.选择有反差的目标对焦。 ...
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裂像屏的原理，实际上是沙姆定律的原理。 在等效焦平面上放置两个与焦平面有夹角的玻璃平面，这样，在像平面与焦平面不重合的时候，两个玻璃面上的清晰位置是分开的，就像玩移轴镜头倾斜造成浅景深一样效果； 当像平面与焦平面重合时，两个清晰位置正好重合。
但是，对于CCD成像的传感器来说，并不需要这两个成像是否清晰，因为只需要判断两组图像是否错位就可以了。传感器上得到的，有可能只是这样的图，而且还不是彩色的：
参与计算的，肯定不只一个像素。典型的一对相位传感器检测条，各有40个像素 ，对称分布。传感器上是检测这40个像素上的亮度信号值在相对位置上的分布是否重合来判断对焦方向和是否合焦。
处理器内存里的数据，可能是这样的：
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实用精确 发表于 2018-2-9 01:32
又看了次说明书。个人对AF的认识：
整个对焦模块是基于裂像对焦原理。
1.对焦时，相机（通过镜头参数）已经知道用对焦传感器的哪些组像素了（2－8组，根据镜头确定）。
2.所有对焦模式的功能都是基于 定点（或理解成单点）自动对焦的扩展，无论是AI人工智能伺服还是AF区域选择模式。
也就是，无论模块有多少个对焦点，最终参与对焦的只有一个点（这个点有若干组像素）。
这也可以从一张照片上只能有一个焦平面来理解。
所以，“离轴对焦”是个伪命题。否则就没有“对焦锁定”这一说了。
3.大于F2.8的大光圈采用双十字对焦的初衷恐怕不是为提高精度，而是解决大光圈对焦难的问题，除非有资料显示斜向像素有别于单十字像素，或证明其光路不同。
在传感器上提高对焦精度的方法有增加像素密度和增加组像素列长度，这在5D4相较于5D3上有所体现。
4.经过聚焦镜、光栅，分光透镜后，在对焦传感器表面最终形成的结果应该理解成“光点”或“光斑”，不应该理解为“像”。
我现不了解的：
1.三块区域透镜（field lens)是否有方向选择性（是球面还是柱面）？
2.各组的像素数是否相同，是多少（也就是楼主所引用的A[]数组下标是多少）？
3.最终光斑能覆盖几个像素，参与运算的是数字量还是 ...
找到一个专利文件中的插图，很少见的用图像来标识对焦原理的：
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这个可以用模拟软件模拟出来：
网址：https://ricktu288.github.io/ray-optics/simulator/
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实用精确 发表于 2018-2-9 01:32
又看了次说明书。个人对AF的认识：
整个对焦模块是基于裂像对焦原理。
1.对焦时，相机（通过镜头参数）已经知道用对焦传感器的哪些组像素了（2－8组，根据镜头确定）。
2.所有对焦模式的功能都是基于 定点（或理解成单点）自动对焦的扩展，无论是AI人工智能伺服还是AF区域选择模式。
也就是，无论模块有多少个对焦点，最终参与对焦的只有一个点（这个点有若干组像素）。
这也可以从一张照片上只能有一个焦平面来理解。
所以，“离轴对焦”是个伪命题。否则就没有“对焦锁定”这一说了。
3.大于F2.8的大光圈采用双十字对焦的初衷恐怕不是为提高精度，而是解决大光圈对焦难的问题，除非有资料显示斜向像素有别于单十字像素，或证明其光路不同。
在传感器上提高对焦精度的方法有增加像素密度和增加组像素列长度，这在5D4相较于5D3上有所体现。
4.经过聚焦镜、光栅，分光透镜后，在对焦传感器表面最终形成的结果应该理解成“光点”或“光斑”，不应该理解为“像”。
我现不了解的：
1.三块区域透镜（field lens)是否有方向选择性（是球面还是柱面）？
2.各组的像素数是否相同，是多少（也就是楼主所引用的A[]数组下标是多少）？
3.最终光斑能覆盖几个像素，参与运算的是数字量还是模拟量（信号的有无还是信号的幅度）？
三个区域的透镜，我觉得应该有方向性的，不过这个问题太过于细节了，资料很难找到。但我我觉得至少得保证像场的平整吧，画质太差了可能不行。 美能达有个专利提到这个问题了：
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各组像素我初步估算是40个。前一阵子跟一位研究尼康固件破解的朋友聊天，说看到代码里有个40个元素的数组用于处理对焦像素。
如果单个检测线是40个，那么可以算算尼康D850的那个对焦模块总像素数：40*（99*4+54*2）=20160 ，正好跟它型号Multi-CAM 20K 的像素数相符合。
点光源在检测传感器上是点光斑的图像，但是实际拍摄时是一幅图像，可以理解成是无数个点光源叠加起来的。一般是用点光源去解释原理，但是实际计算时候都是按图像处理的，只不过这个图像只有1个像素宽，40个像素长。单个像素在某个资料里写的，大概7~8微米直径。
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实用精确 发表于 2018-2-9 01:32
又看了次说明书。个人对AF的认识：
整个对焦模块是基于裂像对焦原理。
1.对焦时，相机（通过镜头参数）已经知道用对焦传感器的哪些组像素了（2－8组，根据镜头确定）。
2.所有对焦模式的功能都是基于 定点（或理解成单点）自动对焦的扩展，无论是AI人工智能伺服还是AF区域选择模式。
也就是，无论模块有多少个对焦点，最终参与对焦的只有一个点（这个点有若干组像素）。
这也可以从一张照片上只能有一个焦平面来理解。
所以，“离轴对焦”是个伪命题。否则就没有“对焦锁定”这一说了。
3.大于F2.8的大光圈采用双十字对焦的初衷恐怕不是为提高精度，而是解决大光圈对焦难的问题，除非有资料显示斜向像素有别于单十字像素，或证明其光路不同。
在传感器上提高对焦精度的方法有增加像素密度和增加组像素列长度，这在5D4相较于5D3上有所体现。
4.经过聚焦镜、光栅，分光透镜后，在对焦传感器表面最终形成的结果应该理解成“光点”或“光斑”，不应该理解为“像”。
我现不了解的：
1.三块区域透镜（field lens)是否有方向选择性（是球面还是柱面）？
2.各组的像素数是否相同，是多少（也就是楼主所引用的A[]数组下标是多少）？
3.最终光斑能覆盖几个像素，参与运算的是数字量还是 ...
对于第3点，同意你的意见。做成双十字，双十字不是目的，是恰巧有空间可以做，跟传感器对焦点布局有关。
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尼康的相机就没有F2.8的，精度也不差。
对焦精度这个问题，机器相位对焦算法上有容差度，可惜不开放给用户自己调节：
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实用精确 发表于 2018-2-9 01:32
又看了次说明书。个人对AF的认识：
整个对焦模块是基于裂像对焦原理。
1.对焦时，相机（通过镜头参数）已经知道用对焦传感器的哪些组像素了（2－8组，根据镜头确定）。
2.所有对焦模式的功能都是基于 定点（或理解成单点）自动对焦的扩展，无论是AI人工智能伺服还是AF区域选择模式。
也就是，无论模块有多少个对焦点，最终参与对焦的只有一个点（这个点有若干组像素）。
这也可以从一张照片上只能有一个焦平面来理解。
所以，“离轴对焦”是个伪命题。否则就没有“对焦锁定”这一说了。
3.大于F2.8的大光圈采用双十字对焦的初衷恐怕不是为提高精度，而是解决大光圈对焦难的问题，除非有资料显示斜向像素有别于单十字像素，或证明其光路不同。
在传感器上提高对焦精度的方法有增加像素密度和增加组像素列长度，这在5D4相较于5D3上有所体现。
4.经过聚焦镜、光栅，分光透镜后，在对焦传感器表面最终形成的结果应该理解成“光点”或“光斑”，不应该理解为“像”。
我现不了解的：
1.三块区域透镜（field lens)是否有方向选择性（是球面还是柱面）？
2.各组的像素数是否相同，是多少（也就是楼主所引用的A[]数组下标是多少）？
3.最终光斑能覆盖几个像素，参与运算的是数字量还是 ...
问题好多啊
，一个个说吧。说说我的理解：
先说第1,2 条：挺复杂的，涉及到组对焦的算法和场景识别，这部分内容在专利文件中我还没找到，但是从一些文件上看，在失焦比较严重任何一组对焦点都不能检测出失焦量的信息的情况下，机器一开始是不知道用哪些对焦点的，只是随机的移动一下镜头，等有对焦点能够检测出失焦量了，再精确控制镜头的步进速度；
图：
有可能同时几组对焦点都参与评估，当有一个合焦或者多个合焦了就结束对焦，最近出的高级相机在取景器的测光模块上也有人脸识别之类的高级功能了，会有些智能的算法去选择对焦点。
图：取景器中有场景识别的设备
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一种反差对焦检测算法
http://www_csl_cornell_edu/~cbatten/pdfs/batten-image-processing-sem-slides-scanning2001.pdf
另外一种，更典型的
https://camtest.eu/technology/knowledge/64-contrast-and-phase-detection-autofocus
http://www_csl_cornell_edu/~cbatten/pdfs/batten-image-processing-sem-slides-scanning2001.pdf
另外一种，更典型的
https://camtest.eu/technology/knowledge/64-contrast-and-phase-detection-autofocus
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绿野仙踪X 发表于 2018-1-26 11:54
如果边缘对焦点也做成F2.8的话，对焦模块就要做的很大，也许容纳不下，也许是觉得没必要，我用1DXII+35L\85L\135L，最大光圈边缘十字对焦点都很准。
还有一点，因为对焦点太密，如果一个对焦点做F2.8、F4、F5.6、F8等几种对焦精度感应器的话位置会冲突。对焦点太稀追焦成功率又会降低。
单反的对焦系统受限制太多，迟早会被无反淘汰。
至于算法，我对那个没兴趣，知道它能算准就行了。
我只想知道结论和大致的论证过程，具体细节没能力研究。
确实没什么需要研究这个，用好手中器材拍出来好片才是正确玩法。
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iZaZaD 发表于 2018-1-25 18:32
真看明白了？
出两个问题： 为什么F2.8只有中间那5个为什么不在其它位置多做几个？ 对焦模块是怎么个算法指挥镜头动作判断合焦的？
沿着这个问题去考虑一下，保证你踏上我这贼船 免票
如果边缘对焦点也做成F2.8的话，对焦模块就要做的很大，也许容纳不下，也许是觉得没必要，我用1DXII+35L\85L\135L，最大光圈边缘十字对焦点都很准。
还有一点，因为对焦点太密，如果一个对焦点做F2.8、F4、F5.6、F8等几种对焦精度感应器的话位置会冲突。对焦点太稀追焦成功率又会降低。
单反的对焦系统受限制太多，迟早会被无反淘汰。
至于算法，我对那个没兴趣，知道它能算准就行了。
我只想知道结论和大致的论证过程，具体细节没能力研究。
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谁能帮忙找找nikon AM 200 对焦模块的资料，看这个图挺有意思，看上去最早的相位对焦就是直接检测裂像屏上的图像
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绿野仙踪X 发表于 2018-01-25 09:35看了你主贴的图，画的很清晰了
谢谢！
真看明白了？
出两个问题： 为什么F2.8只有中间那5个为什么不在其它位置多做几个？ 对焦模块是怎么个算法指挥镜头动作判断合焦的？
沿着这个问题去考虑一下，保证你踏上我这贼船
免票
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iZaZaD 发表于 2018-1-25 17:24
这个看下189楼这个图，不知道能不能看懂？
通过镜头的光线，在反光板后经过一个聚光透镜后被分光透镜分成对称的两部分，其中边缘的光线被边缘的透镜折射的更靠近边缘。主帖中已经对这边分有说明了。
看了你主贴的图，画的很清晰了
谢谢！
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226 帖
绿野仙踪X 发表于 2018-1-25 17:17
从19楼开始就看不懂了，后面就没法继续看下去了
取景框里，F2.8精度的对焦点在中间一条竖线上，对焦感应器却在四个角上，对应关系肯定不是两个图简单的叠加
这个看下189楼这个图，不知道能不能看懂？
通过镜头的光线，在反光板后经过一个聚光透镜后被分光透镜分成对称的两部分，其中边缘的光线被边缘的透镜折射的更靠近边缘。主帖中已经对这边分有说明了。
本帖最后由 iZaZaD 于 2018-1-25 17:29 编辑
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225 帖
iZaZaD 发表于 2018-1-25 14:37
多谢关注，我会陆续整理。
从哪儿看不懂了？可以说说，我正不知道从哪儿开头说呢。。
从19楼开始就看不懂了，后面就没法继续看下去了
取景框里，F2.8精度的对焦点在中间一条竖线上，对焦感应器却在四个角上，对应关系肯定不是两个图简单的叠加
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224 帖
绿野仙踪X 发表于 2018-1-25 10:35
看不懂，希望楼主能用通俗易懂的语言总结一下放在首楼
多谢关注，我会陆续整理。
从哪儿看不懂了？可以说说，我正不知道从哪儿开头说呢。。
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222 帖
iZaZaD 发表于 2018-1-24 13:04
今天研究个新话题： 追焦时，在反光板翻飞中断对焦的情况下，机身怎么保证马达准确跟踪目标的？
伺服对焦模式下，半按快门启动对焦时，马达会随着被摄物移动而跟踪转动；比较理想的状态是当被摄物匀速移动时，马达也是匀速转动，避免频繁的加减速；这样，经过对焦模块的若干个周期计算，可以得到一个稳定的马达速度；
当反光板抬起拍摄时，对焦模块得不到来自镜头的光线自然不能再继续对焦，但是此时马达并未停止而是继续沿着原有速度继续前进，这样能够保证在反光板抬起时与被摄物大体上保持同步； 直到对焦模块重新开始对焦再次确定新的速度。
这样的好处显而易见，在运动场上，多数的运动在反光板落下的间隙时间内可被看做是匀速运动，在反光板抬起落下时，马达能够很接近的与被摄物移动而同步转动，保证在高速连拍模式下不至于脱焦太多。
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回复主题： 关于对焦的那点儿事儿
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