Autofocus is al in gebruik sinds 1986. Polaroid paste toen een vorm van sonar toe voor actieve autofocus. Scherpstelling met geluidsgolven. Een andere succesvolle methode was, en is nog altijd, actieve AF met behulp van een infrarode lichtstraal. In beide gevallen kaatst de golf of straal van het onderwerp terug naar de sensor in de camera. Tegenwoordig zit de AF-meting in de beeldsensor en/of daaraan gekoppelde sensoren. Men noemt dat passieve AF omdat er niets gestraald of gekaatst wordt, maar er berekeningen (in een AF-processor) met algoritmen op de sensor zelf of diens sensoren plaatsvinden. Bijvoorbeeld op een Charge Coupled Device (CCD) met een strip van onderling vergeleken pixels. Er zijn meerdere AF-technieken en gebruikersinstellingen die elk zo hun voordelen en nadelen hebben. Wij geven een overzicht.
De AutoFocus (AF) ontbreekt nog zelden op een hybride systeemcamera of camcorder. Vroeger werd handmatig scherpstellen (MF) als het handelsmerk van de professional gezien. Automatisch scherpstellen was voor ‘watjes’. Dat is inmiddels behoorlijk veranderd. Wie niets van het onderwerp of actie missen wil ontkomt niet aan AF. En daar is het volgen, tracken later bij gekomen. Kunstmatige intelligentie bij de AF luidt een nieuw scherpsteldecennium in. Zeker in relatie met 3D en VR/AR/MR.
Verschillende AF-instellingen
Op de body van de hybride systeemcamera, camcorder en/of het objectief vind je verschillende knopjes voor het instellen van de focussering. Als eerste de keuze tussen Automatisch (A) en Manueel (M). Handmatig is nog altijd niet uitgespeeld. Dat ontdekken ook amateurs en prosumers die op bepaalde creatieve momenten de scherpstelling echt geheel naar hun eigen hand willen zetten.
Dan is keuze tussen scherpstellen in één keer, one shot AF, en continue AF. De one shot, AF-S, is bedoeld voor stilstaande onderwerpen. De AF-C of servo voor het continu met de scherpstelling volgen van het onderwerp. Bij video is deze keuze regelmatig reden tot onzekerheid. Als het onderwerp weinig tot niet beweegt kan je gewoon met eenmalig goed scherpstellen volstaan. Zeker als er bij een kleinere diafragmaopening nog voldoende scherptediepte aanwezig is.
Dat verandert als het onderwerp er de pas in zet. Het loopt dan regelmatig uit de scherpte. Dan komt de continue AF in beeld. Een probleem kan daarbij een tragere AF zijn. Die holt met de scherpte het onderwerp achterna. Dat kan storend werken bij de opname. Moderne AF-systemen zijn gelukkig razendsnel en intelligent. Toch altijd van te voren even uittesten of het allemaal wel naar tevredenheid werkt! Dan is er op sommige camera’s ook nog de AF-A, het systeem kiest zelf tussen S en C. Dit al naar gelang de activiteit van het onderwerp.
Welk deel en kaders?
Welk deel van het beeld wordt er in de scherpstelling meegenomen? Als eerste het aantal scherpstelpunten. Hoe meer scherpstelpunten des te nauwkeuriger kan het AF-systeem scherpstellen op de objecten die zich in het beeldkader bevinden. Zo’n 45 punten is voldoende en meer dan 400 scherpstelpunten is in de praktijk echter vaak overdone. Er is een verschil tussen verticale lijn- en kruissensorpunten. Een kruis meet het contrast tweedimensionaal en is daardoor nauwkeuriger dan het lijntype. Doorgaans zie je een combinatie van lijn- en kruissensorpunten in het opnamekader. De keuze van de meegenomen scherpstelpunten gaat via het menu en/of het touchscreen.
Dan het deel van het beeldkader dat de AF voor de scherpstelling benut. Het gehele kader, bepaalde zones of kleine (spot-)gebieden. Instelling via een schakelaar menuoptie of touchscreen. Het gekozen scherpstelgebied is van groot belang voor de beoogde videoshots.
Contrastdetectie
Deze vorm van AF behoort tot de oudere en vaak enigszins minder snelle AF-systemen. De contrastdetectie komt van de spiegelloze camera. Contrastdetectie is gebaseerd op het principe dat het beeld het scherpst is als het contrast tussen aangrenzende pixels het hoogst is. In de praktijk moet een systeem met contrastdetectie de scherpstelling vaak een paar keer snel achter elkaar aanpassen om het punt met het hoogste contrast te bepalen. En dat kan net tot een minder snelle AF leiden. Niettemin zullen voor menig videofilmer de snelheid en accuratesse meer dan genoeg zijn. Hetzelfde geldt voor de niet-actie-fotograaf.
Fasedetectie
Deze techniek maakt gebruik van verschillen tussen fotodiodes en pixels in speciaal daartoe ontworpen beeldchips. In principe, er zijn verschillen tussen cameramerken en beeldsensoren, werkt dat zo: Elke pixel op de beeldsensor heeft twee onafhankelijke fotodiodes. Die fotodiodes zijn de onderdelen van de sensor (Photosites genoemd) die de intensiteit of helderheid van het licht opnemen. De cameraprocessor vergelijkt de signalen van de twee fotodiodes en als deze overeenkomen (in fase zijn), is het desbetreffende gedeelte van de afbeelding scherp.
Verschillen deze signalen dan worden de paren fotodiodes van een groep pixels vergeleken. Vervolgens wordt berekend in welke richting en in hoeverre het objectief moet worden aangepast om goede scherpstelling te bereiken. Er zijn camera’s die alleen (een bepaald deel) van de beeldsensor voor de FD-scherpstelling gebruiken. Canon past bij haar Dual Pixel-techniek de fasediodes van elke pixel toe. Dat zie je bij meer merken zoals bijvoorbeeld Fujifilm. De fasedetectie wordt geroemd om zijn snelheid. Verder scoort fasedetectie goed tijdens pull-focus-effecten. N.B.: Fasedetectie is afkomstig van de spiegelreflexcamera en werd later omarmd door de spiegelloze systeemcamera.
Combinatie Fase- en Contrastdetectie
Cameramerken zoals Canon, FujiFILM, Sony en recentelijk ook Panasonic combineren fasedetectie en contrastdetectie in één AF-systeem. Het beste van twee scherpstelwerelden en meestal ook nog een onderlinge versterking bij de snelheid en accuratesse van de AF. Zo kan je fase gebruiken voor de eerste snelle scherpstelling en contrast voor de verdere verfijning daarvan.
AF-sensoren met fasedetectie meten de scherpstelling vele malen per seconde. Dat kan de op dat moment plaatsvindende beeldbewerking kortdurend in de wielen rijden. Slimme algoritmen zorgen er voor dat de rekenprocessen voor image processing en scherpstelen niet conflicteren. Zij schakelen tussen de verschillende scherpstelmethoden zodat er op elk moment ongestoord opgenomen en gefocusseerd kan worden.
Bij Canon gebruikt de hybride CMOS AF in het centrum de fase- en daarom heen de contrasttechniek. In geval van de Dual Pixel -techniek is elke pixel opgedeeld in twee diodes voor de fasedetectie. Zo heeft elke grote fabrikant wel zijn eigen variant.
Snel en accuraat
Talloos zijn de discussies over hoe snel en accuraat een AF-systeem wel niet dient te zijn. Bij de snelheid hebben wij het tegenwoordig over tienden van tot milliseconden. Dat is echt heel snel en niet tot nauwelijks merkbaar in de opname. Er woedt een ware strijd tussen fabrikanten over wiens AF nu de snelste is. Kleine verschillen zijn in de praktijk echter nauwelijks zichtbaar. Dat is echter wel het geval als het scherpstellen meer dan een seconde duurt of het AF-systeem twijfelend heen en weer schiet met de scherpstelling.
Hoe accuraat is de AF nu eigenlijk? Alles altijd scherp is natuurlijk een illusie. Er zullen incidenteel gewoon missers tussen zitten. Reken in het veld op 90-95% precies scherp. Wel een dingetje blijft waarop er werd scherp gesteld. Er is een verschil tussen de ogen en het hele gelaat bij een geringe scherptediepte. Let er wel goed op dat het onderwerp in het juiste focusseerkader staat (groen omringd) voordat je de ontspanknop helemaal doordrukt.
Niet vergeten mag worden dat het bij AF scherpstellen om de combinatie van camerabody en het objectief gaat. Een snel AF-systeem in de camera gecombineerd met een trage scherpstelmotor in het objectief gaat het hem regelmatig niet worden. Kijk goed naar de specificaties en het type scherpstelmotor. Duurdere objectieven scoren veelal beter. Bij voorkeur die met lineaire motoren.
Bij compactcamera’s en modellen zonder een verwisselbaar objectief kunnen de verschillen qua snelheid en accuratesse groot zijn. Opvallend is dat een aantal Sony vlogcamera’s in deze verrassend goed presteert. Een verschil tussen spiegelloze systeemcamera en spiegelreflexen is dat de laatstgenoemde camera’s aparte sensoren voor de AF gebruiken. De spiegel zit tot deze opklapt voor de beeldsensor en dan is deze niet optimaal (ook niet bij half doorlaatbare spiegels) bruikbaar.
AI AF
Artificial intelligence speelt een steeds grotere rol bij AF. Dit verloopt via slimme algoritmen en is deels ook zelflerend (machine learning) Er zijn drie belangrijke toepassingsgebieden. Als eerste de herkenning van het onderwerp. Dat wil zeggen op welk (en deel van het) onderwerp wordt er scherp gesteld? Bekend zijn personen, gezichten, ogen, dieren en vliegende vogels. Tegenwoordig echter ook vliegtuigen, auto’s vaartuigen en producten van influencers. De AI herkent het voorkeursonderwerp en stelt daar verder op scherp. Dit al of niet in combinatie met tracking. Naar keuze verloopt de beeldherkenning via een speciaal menu of automatisch.
Anticiperende AI AF is een nieuwe loot aan het AF-firmament. De AI probeert daarbij de komende beweging, trajecten, versnelling of juist vertraging van het scherp te houden object op voorhand al te berekenen. In de praktijk dus: ‘Wat gaat het object van de focussering straks doen?’ Dan is de AI AF er op tijd bij. Mocht het objectief in kwestie toch iets anders gaan doen dan er verwacht werd dan corrigeert de AI bliksemsnel terug naar vorige instelling(en).
De derde toepassing van AI AF is afkomstig uit de Vlogwereld. Daar is het belangrijk dat het besproken object of de videoblogger zelf optimaal scherp in beeld blijven. Daar is dan ook een aparte Vlog-modus voor aan boord. In de meeste gevallen is AI A nauw verbonden met de tracking van de het onderwerp door de systeemcamera of camcorder.
Tracking
Het met de scherpsteling in focus blijven volgen van objecten heet tracking. Op het eerste gezicht lijkt dit gewoon op slimme AF maar is toch net wat meer. De definitie is ‘Het met video volgen van een of meerdere objecten gedurende een bepaalde tijd.’ En daarbij dient het gevolgde object scherp in beeld te blijven. Voor doorsnee videodoeleinden is het volgen en lekker scherp in focus blijven door de AF meer dan voldoende. Gaan we echter de wereld van Virtual, Augmented en Mixed Reality of die van volumetrische opnamen betreden dan gaat het allemaal een heel stuk verder. Het volg & scherpstelsysteem dient bewegende objecten realtime en realistisch te volgen. Het moet net echt lijken. Alleen voor high-end professionele camera’s dus? Niets daarvan. Je treft deze vorm van tracking tegenwoordig ook gewoon in duurdere smartphones, de betere hybride systeemcamera’s en camcorders aan.
Weinig licht en geen duidelijk onderwerp
De AF kan bij ongunstige omstandigheden de mist in gaan of gewoon dienst weigeren. Dat kan gebeuren bij te weinig licht, geen faseverschil of detecteerbaar contrast. Videolampje er bij zetten helpt. Een aantal camera’s of flitsers kan overgaan op een IR-afstandsmeting.
Is er geen duidelijk onderwerp om op scherp te stellen dan gaat het eveneens mis. Contrastloze of qua structuur verwarrende oppervlakten. Objecten die elkaar in de weg staan. Neem een andere compositie of camerastandpunt in. Tal van camera’s maken gebruik van een zichtbaar licht- of IR-assistentiestraal. Die geeft net wat meer licht of contrast op het onderwerp. Echter geen snelle methode en alleen inzetten bij echt lastige AF-situaties.
Tot slot
De AF is technisch hoog geëvolueerd en vrijwel onmisbaar geworden voor de moderne camcorder en videofilmende systeemcamera. Bliksemsnel, heel accuraat en slim genoeg om specifieke onderwerpen en bewegingen te herkennen. Let er wel op dat objectieven de scherpsteltechniek van de camerabody kunnen bijbenen!
Reacties (0)