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Frage zur Funktionsweise Autofokus allgemein

Sterngucker

Themenersteller
Hallo Forumsgemeinde,

ich hätte da mal eine Verständnisfrage zum Autofokus bei DSLR. Das ist jetzt vielleicht nicht speziell auf Pentax bezogen, aber da ich nur mit Pentax fotografiere stelle ich sie mal hier.

Der AF Sensor sitzt ja in der Kamera und sollte im Idealfall genau mit der Fokuslage des Bildsensors übereinstimmen. Wenn ich den jetzt einmal mit einem x-belibigen Objektiv kalibriert habe, sollten doch alle anderen Objektive auch passen. Wieso ist das nicht so? Es geht ja sogar soweit, das ich den Controller im Objektiv parametrieren kann und für jede Brennweite eine eigene Korrektur hinterlegen kann. Z.B. gibt es ja von Sigma diesen USB Adapter, wo man Fokusparameter anpassen kann. Wozu das ganze? Die Kamera weiß doch wann scharf sein sollte und wenn es nicht passt, wird eben solange nachfokussiert bis es passt. Es kann doch egal sein ob ein Objektiv front- oder backfokus hat, da wir der Motor eben 1/10mm mehr oder weniger weiter gedreht.

Gruß, Steffen
 
Der AF Sensor sitzt ja in der Kamera und sollte im Idealfall genau mit der Fokuslage des Bildsensors übereinstimmen. Wenn ich den jetzt einmal mit einem x-belibigen Objektiv kalibriert habe, sollten doch alle anderen Objektive auch passen. Wieso ist das nicht so?

Das "Bild" auf dem Bildsensor wird ja durch unendlich viele Strahlwege durch das Objektiv erzeugt, das Bild auf dem AF-Sensor nur über vergleichsweise ganz kleine Flächen auf einem Ring der Eintrittspupille bei etwa f/5,6. Diese Bilder sind nicht zwingend alle übereinander (sphärische Aberration, Koma, Astigmatismus etc.), das auf dem AF-Feld kann also durchaus eine Abweichung zum wahrgenommenen Mittelwert auf dem Bildsensor haben. Ist der Unterschied konstruktiv bedingt (also bekannt) werden sie per festem offset im LensROM berücksichtigt, aber durch Produktionstoleranzen, Dezentrierungen und anderem Murks kann ein Objektivexemplar auch davon abweichen. Bei Neukäufen empfiehlt sich deshalb imho auch meist der Komplettumtausch und keine Korrektur.

mfg tc



mfg tc
 
Zuletzt bearbeitet:
Klings soweit erst mal nachvollziehbar. Wenn ich jetzt aber ne AF Punktmessung mache, sollte die Objektivkorrektur nicht wirksam sein. Die würde mir ja dann den Fokus verschieben.

Und wie ist das bei Objektiven mit Stangenantrieb. Stellen die ausschließlich nach dem AF Sensor scharf? Soweit ich weiß, haben die kein LensROM. Wenn die Kamerakorrektur auf 0 steht, sollte der Fokus exakt an dem Punkt liegen, welcher auch im Sucher aktiv war. Zumidest theoretisch.
 
die Korrekturen werden in der Kamera abgelegt. Für jedes Objektiv einzeln und extra noch für alle gemeinsam.
 
Hallo Steffen!

Hier mein sicherlich nicht ganz lückenloses, angelesenes Verständnis dazu:
Der AF Sensor sitzt ja in der Kamera und sollte im Idealfall genau mit der Fokuslage des Bildsensors übereinstimmen.
Ja
Wenn ich den jetzt einmal mit einem x-belibigen Objektiv kalibriert habe, sollten doch alle anderen Objektive auch passen.
Wenn du die AF-Korrektur für ein bestimmtes Objektiv verwendet hast: Nein (wenn, dann zufällig)
Wenn du die allgemeine AF-Korrektur verwendet hast: Schon eher, aber auch nicht unbedingt
Wieso ist das nicht so?
Einfach gesagt: Weil jedes individuelle Objektiv anders ist.
Es geht ja sogar soweit, das ich den Controller im Objektiv parametrieren kann und für jede Brennweite eine eigene Korrektur hinterlegen kann. Z.B. gibt es ja von Sigma diesen USB Adapter, wo man Fokusparameter anpassen kann. Wozu das ganze?
Weil "Produktionstoleranzen, Dezentrierungen und anderer Murks" (um tabbycat zu zitieren :)) bei jeder Brennweite anders zuschlagen können. Sogar die Lichttemperatur kann eine Rolle spielen. So etwas soll die Kamera heute selbst ausgleichen. Pentax hatte bei Einführung dieser Technik (mit der K-5) anfangs Probleme. Fokusfehler können z.B. meiner Erfahrung nach auch bei Hochformat- und Querformataufnahmen unterschiedlich auftreten, wenn die Mechanik an entscheidender Stelle zuviel Spiel hat.
Die Kamera weiß doch wann scharf sein sollte und wenn es nicht passt, wird eben solange nachfokussiert bis es passt.
Das mit dem "Nachfokussieren bis es passt" macht der Phasen-AF eigentlich gar nicht. Seine Stärke ist, dass er "auf einen Blick" weiß, was zu tun ist. Es sieht, berechnet und stellt quasi mit einem Satz scharf. Dadurch ist er so schnell. Das Fokusmodul der Kamera "weiß", wann es etwas scharfgestellt hat und wann nicht. Dies kann aber aus den o.g. Gründen von der Schärfe des Bildes auf dem Bildsensor abweichen.
Es kann doch egal sein ob ein Objektiv front- oder backfokus hat, da wir der Motor eben 1/10mm mehr oder weniger weiter gedreht.
Genau diese Abweichung zwischen der Schärfe, die das AF-Modul sieht und der Schärfe, die auf dem Sensor landet, definiert ja erst den Front- oder Backfocus.
Wenn ich jetzt aber ne AF Punktmessung mache, sollte die Objektivkorrektur nicht wirksam sein. Die würde mir ja dann den Fokus verschieben.
Verstehe nicht, was du meinst.
Und wie ist das bei Objektiven mit Stangenantrieb. Stellen die ausschließlich nach dem AF Sensor scharf? Soweit ich weiß, haben die kein LensROM. Wenn die Kamerakorrektur auf 0 steht, sollte der Fokus exakt an dem Punkt liegen, welcher auch im Sucher aktiv war.
Doch, die Stangen-Objektive haben auch ein LensROM. Ich glaube, jetzt verstehe ich deinen Gedanken: Du denkst, der Autofokus gibt eine Anweisung und der SDM-Motor setzt die Anweisung falsch um, was beim Stangenantrieb nicht passieren könnte (weil der einfach so lange läuft, bis alles scharf ist)? Das würde so aber nicht stimmen. Tatsächlich ist es eher so, dass vom AF-Modul eine Anweisung ausgeht. Ich sage jetzt mal ganz salopp als Beispiel "238 Einheiten nach links!". Die Kamera kann mit der Angabe alleine nichts anfangen. Erst durch die Kommunikation mit dem Objektiv zusammen entsteht dabei ein Vorgang. Das Objektiv sagt der Kamera also z.B. "100 Einheiten heißen bei mir 35 Umdrehungen des Stangenantriebs". Und dann kann die Kamera errechnen, was zu tun ist. Das Problem an der Sache ist aber nicht, dass diese Ausführung falsch oder ungenau sein kann, sondern die Tatsache, dass die Schärfe auf dem AF-Modul manchmal nicht = Schärfe auf dem Sensor entspricht. Das AF-Modul gibt also etwas vor, die Kamera führt das genau so aus und dadurch entsteht erstmal ein scharfes "Bild" auf dem AF-Modul. Dieses Modul ist dann zufrieden und muss keine weitere Anweisung geben. Dennoch kann die zu fokussierende Stelle auf dem Bildsensor dann u. U. trotzdem nicht scharf sein (Ursache ist der oben zitierte "Murks"). Dann soll also eine AF-Korrektur eben diesen Abweichungswert dort reinrechnen. Somit kann das AF-Modul dann sagen "Gehe 238 Einheiten nach links!" und die Kamera sagt "Okay, 238 Einheiten aber noch 7 dazu...weil das der Korrekturwert ist". Das AF-Modul sieht am Ende zwar ein unscharfes "Bild", aber es wird von der Kamera überstimmt. Es sagt dann vielleicht "Hey, falsch! Gehe 7 Einheiten nach rechts" und die Kamera sagt "Okay, 7 nach rechts und dann wieder 7 abziehen (Korrekturwert)...also bleibt es so wie es ist".

Schaue auch mal hier rein:
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=979864
 
Zuletzt bearbeitet:

Wow, Danke für den Link! Wirklich sehr erhellend. Das der AF so arbeitet konnte ich mir überhaut nicht vorstellen. Dachte eher, das ist so eine closed Loop Geschichte, wo so lange gedreht wird bis der größte Kontrast erreicht ist.

Das selbst der Stangenantrieb mit Kommunikation zur Linse arbeitet war mir auch nicht klar. Ich war in meiner Naivität davon ausgegangen, das man jedes manuelle Objektiv mit Stangenaantrieb nachrüsten könnte und schon hat man AF. Also nur so als theoretische Überlegung... aber da scheint ja dann doch wesentlich mehr dahinter zu stecken als eine einfache mech. Kopplung.

Wieder was gelernt, Super! (y)
 
Closed-Loop wäre ideal für die Schärfe - nur dauert das auch eine gewisse Zeit - es gab auch Kameras, die das umsetzten, wurden aber meist zerrissen weil Fokussieren so lange dauert.

Schließlich pumpt der Fokus erst eine weile um die richtige Schärfe (größter Kontrast). Der Phasen-AF kennt ja die Richtung und auch die "Schrittweite" wenn alles richtig justiert und über Kommunikation zwischen Objektiv und Kamera die Korrekturwerte für so manche Situation berücksichtigt wurden. Das ist schlicht schneller als den höchsten Kontrast noch exakt anzufahren und zu testen, ob man richtig liegt.
 
Ich habe das mit dem "Open Loop" und "Closed Loop" beim Phasen-AF zuletzt anders verstanden, nämlich so:

Open Loop heißt, der AF misst den Versatz der Stereobilder, errechnet (anhand der Objektivparameter, die vom Objektiv mitgeteilt werden) den nötigen Verfahrweg des Fokus' und gibt diesen Befehl an die Kamera weiter. Diese stellt den Fokus so ein, wie vorgegeben. Fertig. Wenn das Foto dann scharf ist, ist alles gut.

Closed Loop heißt, [...genau das gleiche...] ... stellt den Fokus so ein, wie vorgegeben. Danach guckt der AF nochmal, ob es auch stimmt. Stimmt es nicht, macht er eine weitere Rechnung und Vorgabe. Der AF-C ist ein Closed Loop. Im AF-S sollte ein Closed Loop im Grunde genommen nicht nötig sein. Liegt ein genereller Fehlfokus vor (Backfocus- oder Frontfokusproblem) bringt das nämlich eh nichts, wie am Ende meines langen Beitrags oben geschrieben.

Ich dachte, Pentax hätte bis heute oder hatte mal einen Closed Loop im AF-S (während andere das nicht hatten), weshalb es bei Pentax immer einen Augenblick länger dauert, bis es "Piep" macht. Aber das ist natürlich kein Beweis. :D Habe das aber auch nicht mehr genauer recherchiert. :angel:
 
Ich dachte, Pentax hätte bis heute oder hatte mal einen Closed Loop im AF-S (während andere das nicht hatten), weshalb es bei Pentax immer einen Augenblick länger dauert, bis es "Piep" macht.
Ich weiß zwar nicht wie andere Hersteller das handhaben und auch nicht, ob und warum es bei Pentax mal wieder länger dauert... aber den closed loop beim AF-S kann man ja leicht testen. Und sieht ihn auch bestätigt. Wenn man es schafft, während des Fokussiervorganges auf ein neues Target umzuschwenken, und während dieses Fokussiervorganges dann wieder... und so weiter und so weiter... dann hat man den Beweis. Ich habe es jetzt mal auf die Schnelle bis zu 3 mal hin und zurück geschafft, bis es den AF endgültig verriegelt hat. Mit einem Makro bei höheren ABM auch kein Problem den AF-S etwas zu beschäftigen :D:D.

mfg tc
 
IchIch dachte, Pentax hätte bis heute oder hatte mal einen Closed Loop im AF-S (während andere das nicht hatten), weshalb es bei Pentax immer einen Augenblick länger dauert, bis es "Piep" macht.

Ich hab das gleich mal probiert. Ein Objektiv mit Frontfokus, stellt im AF.C scharf. Im AF.S bleibt der Frontfokus. Also es scheint tatsächlich, das die Kamera im AF.C nachregelt bis es passt.
 
Wenn man es schafft, während des Fokussiervorganges auf ein neues Target umzuschwenken, und während dieses Fokussiervorganges dann wieder... und so weiter und so weiter... dann hat man den Beweis.
Habe ich auch eben probiert und das gleiche beobachtet. Aber: Meine Nikon* D7000 verhält sich genauso. Beide DSLRs agieren also bis zum Abschluss des Fokussiervorgangs im AF-S-Modus wie ein AF-C und nehmen quasi neue Motivinformationen während des Vorgangs entgegen. Ich habe auch darauf geachtet, dass das defokussierte Motiv nur eine geringe Unschärfe ausweist, so dass man davon ausgehen kann, dass das AF-Modul vor dem Fokussieren den Versatz komplett erkennen und errechnen kann (bei sehr starker Unschärfe läuft der AF ja einfach blind los, bis er was sieht).

*In diesem Artikel steht etwas (Knappes und nicht sicher belegtes) über die Loop-Techniken. " ("AF-S" for Nikon and Sony) is widely believed to be a "one measurement, one movement" open-loop control process [...])
https://en.wikipedia.org/wiki/Autofocus
 
Du beschreibst doch was ich mit closed-Loop gemeint habe - wenn immer nachgeprüft wird, ob es stimmt, dann überfährt der AF auch mal das Ziel und fährt zurück bis zum Maximum - und auch prüfen braucht etwas Zeit. Schneller AF ist aber auch eine Frage der Ansteuerung ins Objektiv rein und wie schnell der AF-Antrieb dann dort auch funktioniert. Wie der Phasen-AF funktioniert, wurde ja verlinkt - im Liveview gibts dann noch den Kontrast-AF weil ja das Phasen-AF-Modul nichts mehr zu sehen bekommt bzw. Phasen-AF auf Sensorebene über verschiedene Techniken.
 
Du beschreibst doch was ich mit closed-Loop gemeint habe - wenn immer nachgeprüft wird, ob es stimmt, dann überfährt der AF auch mal das Ziel und fährt zurück bis zum Maximum - und auch prüfen braucht etwas Zeit.
Nein, was ich beschrieb, entspricht nicht diesem von dir beschriebenen "Durchfahren des Kontrast-Maximums" und einem anschließenden zurückfahren. So funktioniert prinzipiell nur ein Kontrast-AF. Der Phasen-AF kommt prinzipiell ohne dieses "Durchfahren" aus. Wenn ich es mit meiner Schnittbildmattscheibe (die auch per Phasenvergleich funktioniert) beschreibe, wäre es nach meinem Verständnis so:

Open loop: Ich visiere eine senkrechte Kontrastkante an. Im Schnittbild (waagrecht gesplittet) erkenne ich, dass die Kanten um den Betrag X versetzt sind. Nun wüsste ich (wenn ich Autist oder so wäre) ich, dass ich am Fokusring z.B. 38° drehen muss. Ich mache die Augen zu, drehe den AF-Ring und drücke nach Erreichen der 38° Drehwinkel "blind" ab.

Closed loop: Ich visiere eine senkrechte Kontrastkante an. Im Schnittbild (waagrecht gesplittet) erkenne ich, dass die Kanten um den Betrag X versetzt sind. Nun wüsste ich (wenn ich Autist oder so wäre) ich, dass ich am Fokusring z.B. 38° drehen muss. Ich mache die Augen zu, drehe den AF-Ring und öffne nach erreichen der 38° Drehwinkel noch einmal die Augen, um zu prüfen, ob die Kanten nun wirklich übereinander liegen. Dann drücke ich ab. Ein Überfahren dieser Position ist funktionell unnötig....könnte aber durch Fehler in meiner Berechnung vorkommen.

Wie meine Tests mit der Pentax und Nikon allerdings zeigen, scheinen die Kameras während des Drehens die "Augen" eben doch nicht zuzumachen. Ob das jetzt beweist, dass es Closed loop-Systeme sind, kann ich nicht sicher sagen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Alleine die Tatsache, das ein Objektiv wild hin und her fährt, wenn es zu dunkel ist oder keine klaren Kontrastkanten gefunden werden, zeigt ja, dass das Fokussieren ein kontinuierlicher Vorgang ist, der halt bei AFS mit einem Phasen-Versatz von Null ( noch Auffassung Kamera) abgeschlossen wird, beim AF C wird dann trotzdem weiter kontinuierlich der Phasen-Versatz kontrolliert und nachgeregelt.

Ein Front/Backfokus entsteht, wenn das Objektiv bei der gewählten Blende eine andere Fokusebene hat, als es der AF denkt - Gründe dafür gibt es viele, von Fokusshift beim Abblenden, sphärischen Abberationen etc
 
Hier mal mein Wissen über die grundsätzlichen Unterschiede der Fokussierung bei Kameras, hoffentlich verständlich formuliert.
Die exakte Funktion kann sich jeder ja im Netz suchen, da steht dann genau erklärt was im Einzelnen passiert.:

Ein Grund für die Unterschiede zwischen Phasen- und Kontrastfocus liegt daran, dass der Phasen-Focus über einen eigenen Sensor arbeitet, der Kontrastfocus aber über den Aufnahme-Sensor.

Daher regelt der Kontrastfocus exakter nach und kann eigentlich Objektivfehler ignorieren. Er misst ja das Ergebnis des Strahlengangs durch das Objektiv auf dem Aufnahmesensor, und was da scharf ist, ist dann auch auf dem Bild genauso scharf.
Beim Kontrastfocus wird einfach so lange der Focus verstellt bis der maximale Kontrast erreicht wird.
Dabei ist in der gesamten Zeit des Regelvorgangs eine Prüfung notwendig. Es gibt inzwischen auch Erkennungen, dass das Objektiv nicht gleich am Anfang in die falsche Richtung läuft. Das war zu Anfangszeiten des Kontrastfokus öfters ein Problem.

Beim Phasenfocus wird schon mal der Strahlengang zusätzlich gespiegelt und er trifft dann auf einen eigenen Phasensensor.
Da dieser einen wesentlich kleineren Erfassungsbereich hat, wirken sich allein schon durch die unterschiedlichen Objektivkonstruktionen und Lichtstärken die Abweichung stärker aus.
Und ist der Sensor nicht absolut exakt auf den gleichen Schärfepunkt wir der Hauptsensor justiert, ist der Focus halt auch nicht mehr so exakt.
Da der Spiegel dabei auch im Strahlengang liegt, ist auch da die exakte geschlossene Stellung bei der Phasen Messung extrem wichtig.
Beim Phasen-Focus wird von Anfang an die Richtung der Fehl-Fokussierung erkannt. Deshalb kann da ein Großteil des Verstellweges ohne Prüfung 'blind' erfolgen.
Erst kurz vor dem Ziel wird da noch mal nachgeprüft und angepasst.
Fehlt zur Messung Licht, ist halt die erste Messung ziemlich ungenau und womöglich fährt das Objektiv bis zur Kontroll Messung zu weit und muss dann zurück regeln; daher das Pumpen.
Die Eigenarten und Fehler der Objektive sind ja grundsätzlich schon bei der Konstruktion bekannt und können daher beim Phasen AF mit eingerechnet werden.
Darum gibt es ja auch keine Möglichkeit, alte Objektive ohne Datenchip individuell anzupassen, weil diese Infos da fehlen.

Erkenne ich als Anwender das mein Objektiv einen Fehlfocus hat, kann ich da dann über die Focus-Justierung für das Objektiv noch nachjustieren.
Beim Kontrastfocus wird die individuelle Focus-Feinjustierung wahrscheinlich überhaupt nicht berücksichtigt, weil ja der Focus direkt auf dem Aufnahmesensor ermittelt wird.

Was mir noch nicht klar ist, wie eigentlich beim Verwacklungsschutz die Bewegung des Sensors mit der ermittelten Schärfe abgeglichen wird.
Denn die Bewegung erfolgt ja erst bei der Belichtung, wo alle Fokusregulierungen schon abgeschlossen sind.
Das scheint aber kein Problem zu sein, weil ich bis auf die Abschaltung des SR bei Stativen noch keine nennenswerte Probleme dazu mitbekommen habe.
 
Hier mal mein Wissen über die grundsätzlichen Unterschiede der Fokussierung bei Kameras, hoffentlich verständlich formuliert.
Die exakte Funktion kann sich jeder ja im Netz suchen, da steht dann genau erklärt was im Einzelnen passiert.:

Ein Grund für die Unterschiede zwischen Phasen- und Kontrastfocus liegt daran, dass der Phasen-Focus über einen eigenen Sensor arbeitet, der Kontrastfocus aber über den Aufnahme-Sensor.

Nein, der Phasen-AF misst einen Phasen-Versatz, das kann auch auf dem Sensor direkt passieren. Nur bei einer DSLR ist das nicht möglich, da dort ja der Spiegel im Weg ist und daher das Hilfskonstrukt genutzt werden muss
 
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