龙泉三中网:跑焦问题的系统分析[转帖]

跑焦问题的系统分析
　
老生常谈的问题了，年覆一年，至今似乎仍没有盖棺定论
跑焦的问题在以前胶片时代一样存在，甚至更严重
只不过数码时代在电脑屏幕上看原始图，问题被严重放大而已
对焦性能是高低档机身最大的差别之一
我觉得跑焦是一个复杂的、系统的问题，牵涉很多方面，
并非单一原因形成，无法用单一的理论来分析
但随着对各种现象了解越多，掌握将越深入，直到最后可以无限接近真相
本人试做一个较为系统的分析，希望能和各位探讨出更多的真相
　　
首先将“跑焦”定义为对焦之后焦点偏移的现象，主要分析这个，
然后也顺带提一些人为操作不当造成的对焦不准的情况
总的来说跑焦可分为固定量、非固定量的跑焦
　
　
　
一、固定量的跑焦
　
1、机身装配精度低，比如反光板位置不正、各耦合部件有偏差等，
使得光线到对焦模块的距离和到感光片的距离不一致，这个只能送修微调
　
2、镜头的球差，导致各光圈下聚焦点不一致。
为什么各光圈下球差引起聚焦点不一致？
因为一般的球面像差实际是边缘聚焦较短，中心较长。
但边缘面积较大，大光圈时成像主要靠边缘的进光，此时成像较差，而且综合起来聚焦点偏短；
缩小光圈后，主要靠中心部分的进光，此时聚焦点长一点
现在的AF相机是以最大光圈对焦的，对完拍摄的一瞬间才收缩到指定光圈
如果设定的光圈值与对焦时用的最大光圈差较多，那么对得越准就越偏了
（当然，实际上现在的AF技术是进行了机内补偿的，而且档次高的镜头球差问题小一些）
大光圈广角镜头在这个问题上特别突出
同一个镜头，在不同焦距下跑焦不同，也跟这个有关系
越到长焦端球差越小，所以往往长焦端相对准一点
球差问题还会引起不同色温下跑焦不同，后面再说
　
3、机身与镜头的搭配问题
为什么不同镜头在同一机身上的跑焦不同？
是传闻中的机身误差与镜头误差相加相消的问题吗？
这其实是跑焦问题最重要的一点，可惜我目前恰恰没能搞懂这一点
结合球差和色温的问题
可能机身对这些误差进行了补偿计算，并给出镜头微小的步进量来修正
而这也就是跑焦的根本所在了
当然不修正是绝对跑偏的，只是修正得不好也会跑偏
比如镜头需要补偿-3，而机身作出的判断才-2，那么就仍然不准确
至于为什么同一型号的镜头跑焦表现也不同，应该是多种原因同时引起的，
急剧加大了复杂性，以至于目前的AF技术还不能很好地解决
就像同一支镜头不同人使用跑焦现象也不同
若非严格测试，实际操作的感受并不一样，这跟题材、环境、光圈设置等等有关，原因是复合的
如果能知道DSLR售后维修工程师调跑焦调的是什么，
也许就能接近真相大白了
　
另外，数码早期有不少人讨论的开环闭环检测的问题，
我觉得比较玄，我认为它不能带来固定量的跑焦，
也不能对非固定量跑焦引起足够明显的影响，这里就暂不提了
　
　
　
二、非固定量的跑焦
　
1、机身的设计和档次问题，这个是体现在每一个细节的。
(1)各个对焦点性能不一致，所以应对环境的能力也不一样，
往往中心点的精度高于其他点，十字型应用范围广于一字型；
(2)对于合焦的检测精度，高低档机身有差别；
(3)对焦的测光EV范围，
比如Canon EOS 350D的范围是[1.0 - 20]，450D是[-0.5 - 18]。
这导致450D在暗处的对焦能力明显强于350D。
(4)对焦工作时间。这个问题在手持使用长焦、拍摄动态时比较突出，
抖动引起画面位移，如果快于对焦检测所必需的工作时间，将引起对焦失败
(5)温度引起热涨冷缩的问题，将间接影响机身耦合程度，机身档次高低在这里会有差别
(6)追踪对焦的性能。我觉得这方面目前Canon性能优于Nikon，尤其中低端
　
2、镜头的档次问题
(1)环形超声波比机械的对焦性能要相对稳定一点
(2)防抖镜头比非防抖镜头合焦准确度高一点，因为画面更稳定，更有利于对焦模块工作
（机身防抖并不具备这个优势）
(3)成像好的镜头比成像差的合焦准确度高一点，因为良好的信号更有利于对焦模块检测
　
综合1、2点，买你买得起的最好的器材总是没错的，
器材好坏将直接影响出片率，使用好器材你将会更舒心，可以把更多精力投入艺术创作
　
3、色温的影响。
光线经过2层反光板，进入小透镜再进入对焦模块。小透镜本身也存在球差问题，
这将引起不同色温的跑焦，分析暂略，结论是
色温低跑前(更靠近相机的方向)，色温高跑后。
在3200K标准的演播厅里，如果遇到灯光稍暗，对焦在人脸上，多数会前偏。
中低档器材尤甚。
日常来说遇到低色温的环境远远多于高色温，在这里我也猜想一下，
中低档镜头，应对实际拍摄时跑焦现象Sigma头 > Canon头 略> Nikon头
　
　　
　
最后说一些人为操作不当造成的其他跑焦
1、有些人喜欢先对焦后构图，这会带来余弦误差。有时景深大、画面移动不多，这个问题被掩盖了而已
2、手持不够稳定，或者选择的对焦点反差过低或环境过暗，超出对焦模块工作范围
3、没有及时把握好被摄物体的位移情况，对焦后物体移动或拍摄者自身移动
4、前后景时对焦点把握不当。
对焦点实际上并非一个点，它仍是有一定的检测面积，而且总是优先选择信号强的地方
比如拍摄前景，如果对焦点太靠近前后景交界处，特别是后景反差高于前景，那么很可能穿越前景到达后景
　
　
　
水平不够，本来希望能抛砖引玉，多点人来讨论
不过至今看的人都很少
想来现在的相机技术改进得比较好，跑焦问题的影响已经很小了
对这问题感兴趣或者对本文感兴趣的不多

本来也不应该只是这样的泛泛而谈，
只不过有些东西我还没搞清楚，所以不多说，打算边讨论边交流
不过既然如此，我也就干脆说白了，错了也就错了

下面重点说一下在实际使用中会遇到什么样的跑焦问题
我用的器材比较泛，不过最熟悉的是佳能系列，所以主要分析佳能的情况
我认为在实际使用中，镜头的球差、相机本身对合焦的检测精度，和镜头的做工
这3者是最主要的引起跑焦的根源

（一）镜头的球差
相机对焦都是以镜头的最大光圈对焦的，在拍摄一瞬间才收缩到指定光圈
我们在实际使用时，往往都不是以最大光圈拍摄的
球差问题主要引起对焦偏后
有多严重？天塞Tessar结构这方面比较突出，举个例子吧
CZ的Tessar 45/2.8
物理焦距46.2mm，光圈F/2.82，球差最大处0.16mm，F5.6处0.14mm
这只镜头的MTF和分辨率看起来都不错，但球差很大，
在F/5.6时焦点漂移量达到了0.14mm，这意味着如果全开光圈下对准了3米远的物体，
可光圈收到5.6时，实际焦点在3.8米

普通镜头的话，球差问题比较小，
而且主要在广角端比较突出。中长焦段随着像场越来越平，问题逐渐不明显
像28-105、24-70L之类的较早期的全幅头，这样的问题比较多见
有些人可能会觉得它们广角端肉。其实我相信很大原因是焦点偏后引起的
特别是有时候前后景相隔远，对焦在前景，没有参照物的话，很难发现焦点偏后的问题
这种问题有时难以解决，因为校准了一端，另一端又偏了。这样的事情时有听闻。

（二）相机本身对合焦的检测精度
在低反差或者光线比较阴暗的环境下，拉风箱是常见的事
但即使不拉风箱，检测精度仍可能大幅脱离景深，即是说，
人眼虽然能看得到清楚的焦点位置，但相机的相位检测模块无法感应到足够强的信号
在焦点前后一大块范围内，相位检测模块“看”到的是一片分辨不出强弱的灰信号
而它提示合焦的地方，在这里我有经验、无根据、无责任地猜想一下
佳能的算法，可能是尽量的选择靠近近端的位置

zjufan提到的初始位置的影响，单次对焦是有这样的规律
如果对焦步进的行程是自近而远，那么停留在相机认为合焦范围的近端
如果行程是自远而近，那么停留在合焦范围的远端或更靠近近端一些的位置
但无论如何，在多次反复对焦之后，最终会趋向并停留在近端
遇到这种现象的同志，不妨去测试一下
看是否低反差、阴暗的场合，相机近偏的几率比较大
有个解决的办法是...看能不能松动一下对焦环，让它向远端步进一点，然后再单次对焦
这个办法可能可以提高一些准确度。对长焦镜头拍摄远景可能更为见效
在阴暗的场合下，人脸的反差是非常低的，
所以喜欢拍人像、对焦在人脸上的同志，看看是否有这样的现象

我乱猜想，之所以选择近端的算法，原因一个是后景深大于前景深，这样的算法更有利
还有刚好可以补偿一点球差

（三）镜头的做工
如果说前面两个问题还稍微有规律的话，那这一个就要命了
如果你用过佳能的低端镜头，你就知道什么叫松垮...
18-55、50/1.8
前镜组稍微碰一下都能让焦点跑到不知道哪里去
这样的镜头，跑前跑后没规律的
关键时刻给你来一下，让你无所适从



以上三大原因，在实拍的时候往往是混在一起的...也就无从分析了
以前的跑焦王
300D、350D、10D本身检测精度就低
特别是前2者，再搭配那个18-55的套头，而50/1.8又是很多人的选择
跑起来那是一个惊天地泣鬼神

在我看来，对焦性能是区分高低档单反的第一性能
再狗的头，只要对上焦了，也差不到哪里去，题材、环境的影响更大
再牛的头，对不上焦也跟狗头没差别
顺便提一下18-55is。这个头我一拿到手，感觉做工比18-55好了很多，改进了不少
（不过色彩很淡，比18-55还要淡）

好机配好头是最好的
烂机配好头、或者好机配烂头，问题一般也不大
但是中档机配中档头，问题可能就来了，特别是配那些早期的全幅头。但一般跑起来相对有规律点
至于烂机配烂头...可靠度不高。有时能不能出片就看运气了

现在的机器改进得比较好了，新出的镜头更优良，特别是针对APS的专用镜头
所以跑焦的问题比以前少了很多
早期调跑焦一般是固定量的偏移，现在的不清楚
因为我听说现在的机身芯片有算法对球差等问题进行补偿。相信是更加好了，调起来也更加复杂。


我觉得佳能的低档机配合中低档镜头，跑焦问题比Nikon严重一点
原因可能主要在于前文提到的
（二）相机本身对合焦的检测精度
（三）镜头的做工
Nikon D50、D80我用得比较熟，有种感觉是对焦比3位数的Canon都要慢半拍
即使配AF-S镜头，启动时总是稍微迟疑一下
如果在阴暗的环境下使用跟踪对焦，可以观察得更明显，有时甚至完全没反应
但是只要提示合焦，偶尔跑焦也不会偏离焦点太远
传说中佳能为了速度降低精度，我认为是有道理的

而Nikon的低端头，比Canon做工好太多了
18-70、18-135，中档的24-85ED等
至少拿上手，不会像Canon的18-55和50/1.8那么糟糕
一定程度上，减少了无规律的偏前偏后

顺便提一下，“对合焦的检测精度”和“5.6精度、2.8精度”
不是一回事...此精度非彼精度
（如果对后者理解不了，可以先搜索一下相位检测的原理，
这个懂了立刻就知道所谓2.8、5.6精度是怎么回事）
后者我认为有时不是绝对必要的，只起到一定的改善作用
Nikon就很少提什么2.8精度，但跑焦问题就是比佳能少

为什么烂机配好头，反而问题不大？
在300D、350D横行的年代，想来它们是跑焦王，又不支持2.8精度，
应该无法驱动大光圈牛头才对？
但实际上有些人认为机身不保值，喜欢买牛头烂机身，反而什么问题也没有
现在想来，
一个是牛头做工好，原因（三）几乎没影响
而即使是5.6精度去驱动70-200/2.8L IS乃至328这样的大炮
也未必如想象中那么糟糕，
大光圈反而提供了低照度低反差下的通光量，弥补了机身对合焦的检测精度的不足

如果一个镜头在同个焦距跑焦没规律，往往是做工不好，不关机身的事
如果在某些低反差的情况下有规律的跑前，可能是机身检测精度不够
如果有规律地跑后，可能是镜头的球差问题
跑焦，有时并非镜头或机身的问题，
单看哪一样可能镜头、机身都没有故障，但配合以后就会出问题

测试的时候注意看环境，特别是那些喜欢拍报纸的同志
一些广角大光圈头，收不收光圈会引起球差问题
但有时，测试的光线环境太低、光源的色温问题，造成跑偏也是可能的
别以为黑白线条就一定没事哦。最好还是去实拍。

此帖转自太平洋电脑网http://itbbs.pconline.com.cn/dc/10132334.htmlhttp://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=622860