Ist bei Fehlfokus nicht immer die Kamera schuld?

[lhiapgpeonk]

Hallöchen,

man liest ja hier oft, dass Leute Probleme mit der Fokussierung bei einem bestimmten Objektiv haben und dieser "Fehlfokus" je nach dem vom Service oder selbst (durch einstellen an der Kamera oder z.B. USB-Dock) behoben wird.
Jetzt frage ich mich aber, wo kommt ein solcher Fehlfokus her? Meiner Auffassung nach läuft das ganze doch folgendermaßen ab:
Licht wandert durch das Objektiv auf den Spiegel. Der schickt das Licht durch den Sucher und lässt einen Teil durch, auf den AF-Sensor. (Live-View lassen wir mal außer acht) Dieser sucht sich dann im gewählten Fokus-Bereich (Der größer sein kann, als das auf der Mattscheibe angezeigte Kästchen (ich war beim Umstieg von einer D3100 auf die D7100 erstaunt, wie groß die Kästchen sind)) eine Kontrastkante an die er sich dann ranarbeiten kann. Dazu gibt die Kamera Steuerbefehle an den AF-Motor (in der Kamera oder im Objektiv) um dem Sensor einen neuen Eindruck zum Auswerten zu geben.
Nach diesem Verfahren sind nun ein paar Szenarien möglich:

• Das anvisierte Objekt bietet keine ausreichenden Kontrastkanten, somit wird entweder gar nicht fokussiert, oder auf das was der AF meint, sei am besten (aber halt im gewählten Bereich)
• Das anvisierte Objekt bietet eine ausreichende Kontrastkante, die der AF als solche erkennt und die Einstellung darauf optimiert, das Objekt ist scharf gestellt.

Für den AF ist das Bild also an irgendeiner Stelle scharf. Das einzige was das Objektiv dazu machen musste, war hin- und herfahren, bis der AF (an seiner Position im Gehäuse) zufrieden ist. Wenn jetzt von Fehlfokus gesprochen wird, kann dieser doch eigentlich nur durch einen unterschiedlichen Abstand von AF-Modul zu Objektiv und Sensor zu Objektiv entstehen, oder liege ich da falsch? Und dieser müsste dann doch bei allen Objektiven gleichermaßen auftreten. Oder habe ich etwas grundsätzliches der Scharfstellung missverstanden?

 

[Gast_324133]

Oder habe ich etwas grundsätzliches der Scharfstellung missverstanden?

Ja. Du beschreibst das Prinzip des Kontrast-Autofokus, wie er bei Live-View verwendet wird (und der tatsächlich prinzipiell keine Dejustierung kennt). Das AF-Modul arbeitet nach einem anderen Prinzip: Stichwort "Phasen-AF" (Beschreibung des Prinzips sollte leicht zu finden sein).

PS: Hier sind die verschiedenen Prinzipien beschrieben: http://www.scandig.info/Autofokus.html

 

[burkhard2]

Das Problem ist, dass sich der Fokuspunkt besonders bei lichtstarken Objektiven abhängig von der eingestellten Blende verschiebt. Da der Phasen-AF nur einen Teil der Strahlen vom Objektiv berücksichtigt, kann er nur den Punkt finden, wo dieser Teil sich trifft, aber das ist nicht unbedingt der optimale Fokuspunkt. Also braucht der AF die Info, wie weit er den gemessenen Fokuspunkt vor oder hinter die Sensorebene legen soll –*entweder vom Objektiv selbst oder per AF-Finetuning.

Dieses Problem hat der Kontrast-AF nicht – dafür kann er im Gegensatz zum Phasen-AF den Abstand des Fokuspunktes vom Sensor nicht messen.

L.G.

Burkhard.

 

[lhiapgpeonk]

OK, Verwechslung Phasen-AF zu Kontrast-AF sehe ich ein, ich wusste, dass es auch einen Phasen-AF gibt *grummel*.

Zumindest für den Phasen-AF (jetzt aber der richtige ) ist es ja so, dass das Objektiv immer bei einer bestimmten Blende autofokussiert. Wenn ich für die Aufnahme die Blende ändere... => Logisch, dass sich da dann Probleme ergeben.
Aber letztendlich ist es ja die Kamera, die dem Objektiv sagt: "Bewege die Linsen SoUndSo" um dann beim Abblenden auf die Arbeitsblende den Fokuspunkt auf dem Sensor zu haben. Das Objektiv macht doch erst mal nur das, was die Kamera ihm sagt. Folglich müsste es am Unwissen der Kamera liegen, wenn sie dem Objektiv nicht genau sagt wo es hinfahren soll.
Tritt das Problem nur bei Objektiven von Fremdherstellern auf?

Vor dem Hintergrund macht es Sinn, für ein bestimmtes Objektiv in der Kamera einen anderen "Fokusveränderungsfaktor" zu speichern. Wenn ich das Objektiv mit z.B. dem USB-Dock anpasse (Das müsste ja dann die Interpretation der Kamerasignale verändern), würde nach diesem Ansatz das Objektiv ja nur mit einer bestimmten Kamera(-Baureihe? -Firmware?) funktionieren. Oder?

 

[km28]

Tritt das Problem nur bei Objektiven von Fremdherstellern auf?

Nein!

Gruß
Klaus

 

[Gast_169861]

Zum gefühlt Hundertsten mal.

In z.B. der Fotoespresso 3/11 gibt es eine Beschreibung, wie der Phasen AF funktioniert. In diesem und auch in späteren Beiträgen über Objektive gibt es Erläuterungen, die das unterschiedliche Verhalten erklären bzw. beschreiben.
http://www.fotoespresso.de/fotoespresso-32011/

Gruß, Uwe.

 

[BigMischa]

Das habe ich auch noch nie wirklich verstanden. Ich denke mir auch immer, die Kamera misst (egal ob über Phasen- oder Kontrastautofokus) ob das Bild im Fokus ist oder nicht. Falls nicht, wird das Objektiv zum Nachsteuern gebracht, solange bis das Bild eben im Fokus ist.

Ich glaube der Knackpunkt findet sich im Fotopressoartikel, Seite 8, erste Spalte, Punkt B ff.

Zweitens braucht das System eine Abstimmung der Firmware. Ich habe bereits erwähnt, dass die Kamerahersteller sehr komplexe Algorithmen und Datenbanktabellen für jedes Objektiv und jede Kamera programmiert haben, die diese Informationen enthalten und die nicht veröffentlicht werden. So weiß eine Nikon D3 beispielsweise genau, wei viel Strom über welche Zeitspanne zum Ultraschallmotor eines 70-200 mm, F/2,8 VR Objektivs fließen muss, um den Fokus von einer Entfernung von 2 m auf 4 m Abstand zur Kamera zu bewegen. Und dass ein anderer Strombedarf entsteht, um es von 4 m auf 10 m zu bewegen oder den Fokus eines 50 mm F1.4 Objektivs über eine gleiche Distanz zu bewegen etc. etc.

Ich schätze mal, dass es so läuft, dass der Phasenautofokus misst, feststellt dass sich das Objekt nicht im Fokus befindet und anhand der Unterschiede der beiden Fokussensoren weiß, wie weit und in welche Richtung das Objektiv noch gesteuert werden muss, um einen sitzenden Fokus zu erreichen - das ist ja gerade der große Vorteil des Phasenautofokus: der weiß eben wie weit es noch bis zum Fokus ist und in welche Richtung fokussiert werden muss. Das weiß die Kamera aus den oben erwähnten integrierten Tabellen und dem Chip im Objektiv. Es schickt nun das genau errechnete Steuersignal für den Weg zum Fokus (Strom an den AF-Motor im Objektiv über eine gewisse Zeitspanne) zum Objektiv und geht dann davon aus, dass der Fokus jetzt sitzen müsste und piept. Scheinbar misst die Kamera danach nicht noch mal nach (wie es beim Kontrastautofokus der Fall ist, da es ja hier quasi keinen Fehlfokus gibt). Die Kamera geht einfach davon aus, dass sie mit dem Steuersignal aufgrund der Tabellen und des Chips den korrekten Fokuspunkt angesteuert hat, man kann nun abdrücken.

Gibt es aber nun Probleme, z. B. der Motor im Objektiv würde etwas mehr Strom für den benötigten Weg zum Fokus benötigen, oder die Tabellen in der Firmware oder dem Chip wären veraltet oder falsch, dann kommt es zu einem Fehlfokus. Die Kamera geht davon aus, dass sie einen Fokus hat, der aber physikalisch nicht da ist.

So erkläre ich mir als Laie das Problem, dass ein Phasenautofokus mal daneben liegen kann, ein Kontrastautofokus im Live View aber nicht. Bitte beachten, ich behaupte nicht, dass es wirklich so ist!

Warum nicht einfach vor dem abdrücken nicht auch noch mal der Phasenautofokus nachmisst ob die vorige Korrektur gegriffen hat, weiß ich allerdings auch nicht. Vielleicht dauert es zu lange?

 

[Kpathsea]

Unter den angepinnten ist ein Thread namens Die Welt aus der Sicht des AF-Sensors! Vielleicht hilft der ja auch!

 

[BigMischa]

Die einzige Frage die der TO doch stellt ist:
Egal wie der Sensor feststellt ob ein Bild scharf ist (egal ob Kontrast- oder Phasen-AF), warum regelt die Kamera nicht so lange nach, bis das Bild wirklich scharf ist?
Beide Messmethoden gehen ja ThroughTheLens, sollten also beide feststellen können, wenn das gewünschte Objekt nicht im Fokus ist und entsprechend so lange nachregeln, bis es im Fokus ist.

 

[rupcha]

Ich schätze mal, dass es so läuft, dass der Phasenautofokus [...] weiß, wie weit und in welche Richtung das Objektiv noch gesteuert werden muss, [...] Es schickt nun das genau errechnete Steuersignal [...] zum Objektiv und geht dann davon aus, dass der Fokus jetzt sitzen müsste und piept

Deine Schätzung stimmt aber ganz offensichtlich nicht mit der beobachtbaren Wirklichkeit überein und ist daher falsch. (Beim Fokussieren kann man immer wieder beobachten, dass sich das Objektiv am Ziel "festruckelt" -- die Messung wird also ganz offensichtlich solange überprüft und es wird nachgeregelt, bis die Kamera entweder zufrieden ist oder aufgibt.)

 

[Romanse]

Deine Schätzung stimmt aber ganz offensichtlich nicht mit der beobachtbaren Wirklichkeit überein und ist daher falsch. (Beim Fokussieren kann man immer wieder beobachten, dass sich das Objektiv am Ziel "festruckelt" -- die Messung wird also ganz offensichtlich solange überprüft und es wird nachgeregelt, bis die Kamera entweder zufrieden ist oder aufgibt.)

Genauso beobachte ich es auch. Es kann ja aber auch an der Kamera liegen, dass sie das Fokussieren fehlerhafter realisiert als andere Kameras, oder?

 

[BigMischa]

Deine Schätzung stimmt aber ganz offensichtlich nicht mit der beobachtbaren Wirklichkeit überein und ist daher falsch. (Beim Fokussieren kann man immer wieder beobachten, dass sich das Objektiv am Ziel "festruckelt" -- die Messung wird also ganz offensichtlich solange überprüft und es wird nachgeregelt, bis die Kamera entweder zufrieden ist oder aufgibt.)

Ja, vielleicht ruckelt sie so lange hin und her bis sie einen Punkt findet, von dem sie definitiv weiß, wie sie den Fokus zu korrigieren hat.
Sie versucht zu fokussieren, stellt fest: Out of focus und kann aber leider nicht hundertprozent genau feststellen, wie weit es noch bis zum Fokus ist, weil die Fokusmessung einen uneindeutigen Wert ausgibt --> Kamera "ruckelt" nach in die wahrscheinlichste Richtung und misst erneut --> immer noch kein eindeutiger Wert --> Kamera ruckelt erneut --> Kamera kann nun eindeutig feststellen wie weit sie vom Fokus weg ist und wie viel genau gegengesteuert werden muss um den Fokus zu bekommen --> Steuerdaten zum Fokus werden ans Objektiv geschickt --> Kamera geht von einem Fokustreffer aus und piept.

Ich kann mir das ganze auch nicht wirklich schlüssig erklären, aber das ist das einzige was mir dazu einfällt. Als alter Informatiker der früher auch schon mal für Regelungstechnik entwickelt hat ist es mir ein Rätsel, warum nicht einfach in immer kleineren Schritten auf ein gewünschtes Ziel hinkorrigiert wird bis das Ergebnis optimal ist. Wird das Ergebnis durch eine Korrektur wieder schlechter, korrigiert man in kleineren Schritten wieder zurück, bis das Ergebnis nur noch schlechter wird (das macht der Kontrast-AF ja auch so, hier gibt es ja keinen Back- oder Frontfokus). Der Phasen-AF scheint hier aber eindeutig anders vorzugehen, sonst hätte man ja hier nicht das Problem des nachweisbaren Front- oder Backfokus. Und das ist ja auch das, worauf der Threadstarter hinaus will.

Ich lese den Fotopresso Artikel so:
Während der Kontrastautofokus sich auf den Bildsensor verlassen muss, im Nicht-Fokus-Fall keine Ahnung hat wie weit er vom eigentlich Fokus entfernt ist und sich dann einfach mit den immer gleichen Schritten solange an den Fokus herantasten bis der Kontrast auf dem Bildsensor den Höchstwert erreicht, nutzt der Phasen AF seine eigenen Sensoren und benötigt im Idealfall nur eine einzige (!!!) gute Messung. Diese Messung muss nicht gleich sagen: Bild im Fokus, es reicht eine Messung die sagt: Um den Fokus zu erreichen musst du definitiv 4 Schritte in folgende Richtung machen. Dieses Signal wird dann an den Objektivmotor gesendet und der AF geht davon aus, dass es jetzt passt und gibt den Fokuspiep.
Ist diese Messung des Phasen AF nicht aussagekräftig, im Sinne von "Du bist vom Fokus noch ungefähr 3-6 Schritte in diese Richtung entfernt, für eine genauere Aussage ist die Messung leider zu ungenau" misst die Kamera einfach nach einer kurzen Bewegung des Objektivmotors noch mal und schaut, ob der jetzige Wert "aussagekräftig" für eine perfekte Korrektur ist. Wenn ja, wird perfekt korrigiert, falls nein, wird weiter geruckelt.

Der Große Unterschied also ist: Beim Kontrast-AF misst die Kamera wirklich am Bildsensor ob Fokus vorliegt und korrigiert mit festen, kleinen Schritten. Beim Phasen-AF schickt sie ein angepasstes Korrektursignal zum Objektiv und geht davon aus, dass dieses Signal treffsicher zu einem Fokus führt. Ist nun dieses Signal nicht perfekt ausgerechnet (Tabellen in der Firmware) oder der Objektivmotor setzt das Signal falsch um (Höherer Widerstand im Motor, Bauteiltoleranz...) liegt die Kamera mit dem Phasen-AF in diesem Fall bei dieser Situation mit dem Fokus reproduzierbar daneben.

Wie gesagt, alles meine Hypothesen. Aber das ist die einzige Möglichkeit wie ich mir das Verhalten aus technischer Sicht erklären kann.

 

[tewahipounamu]

Moin,

zu der in den letzten Beiträgen diskutierten Fragestellung gibt es einige gute Hinweise in der vierteiligen Artikelserie Autofocus Reality von Roger Cicala bei Lens Rentals. Die Teile 1 bis 3A folgen aufeinander, dann kommt ein anderer Artikel und schließlich Teil 3B – nur für den Fall, dass jemand den vierten Teil nicht findet. Für ein einigermaßen gutes Verständnis dessen, was da in den Kameras vorgeht, lohnt es auch, die (umfangreiche) Diskussion zu lesen, da der Autor dort noch einiges klarstellt, was in den Artikeln nicht ganz klar oder missverständlich war.

 

[Balaleica]

warum nicht einfach in immer kleineren Schritten auf ein gewünschtes Ziel hinkorrigiert wird bis das Ergebnis optimal ist.

Das wird auch gemacht, nur kann der AF auch nicht stundenlang nachkorrigieren, sondern muß irgendwann zu einem Ergebnis kommen ("Abbruchbedingung").

Beispielsweise rast bei meiner 5D3 der Fokus in die Trefferzone und wird dann in kleineren Schritten zum eigentlichen Ziel gebracht, weshalb der AF zwar ungemein treffsicher (siehe auch verlinkte Artikel in tewahipounamus Antwort), aber auch etwas langsamer als der meiner 7D ist. Die hat umgekehrt aber das Problem, deutlich mehr Fehlfokus zu produzieren. Witzigerweise ist die 1Dx auch schneller als die 5D3, was daran liegt, daß die 1Dx "mehr Saft" auf die Objektive gibt (wie alle 1er Canons). Trotzdem verwenden sowohl die 1Dx als auch die 5D3 in den Grundzügen das gleiche AF-System.

Am Ende ist es ein hochkomplexes System, an dem etliche Komponenten beteiligt sind. Da gibt es an jeder Stelle irgendwelche Designentscheidungen und Kompromisse, die am Ende zu einem mehr oder weniger guten AF-Verhalten führen. Das bezahlt man am Ende auch beim Kauf einer Kamera/Objektivs.

Der andere Punkt, weshalb es immer mal wieder zum Fehlfokus kommt, und der hier noch gar nicht erwähnt wurde: Die im Sucher angedeuteten Fokuspunkte sind nicht unbedingt deckungsgleich mit den eigentlichen Fokuspunkten. Dabei geht es mir nicht mal um die Abdeckung der Fläche selbst, sondern die Position der eigentlichen AF-"Sensel". Die Kamera seht u.U. etwas anderes als das einem über die Einblendungen suggeriert wird, siehe z.B. einen Artikel zur 7D zu diesem Thema. Soll heißen: Realität und Erwartungshaltung laufen auseinander, weil die Kamera zwar alles richtig, aber nicht unbedingt so macht, wie erwartet.

 

[whr_]

Hat irgendjemand hier schon den Hauptgrund für Fehlfokus eines Objektivs erwähnt, nämlich den objektivbedingten Messfehler des Phasen-AF durch leichte Dezentrierung?

 

[uli 68]

Hat irgendjemand hier schon den Hauptgrund für Fehlfokus, den Fotograf (Bediener) erkannt

wenn ich mir die Fragen der Benutzer hochwertiger Kameras so anhöre, sollten manche in der Tat lieber eine Kompakte nutzen. Nicht weil ich es ihnen nicht gönnen würde den Wert eines alten Autos mit sich rum zuschleppen, sondern weil Ihnen schlicht die Grundlager zur Fotografie fehlen oder weil sie nur am Testen sind und Kameras / Objektive tauschen, in der Hoffnung bessere Bilder zu machen.
Ich hab für meine Jobs meine Kameras und Objektive, gehe raus und mach meine Bilder, die ich dann auch verkaufe. Ich würde überhaupt nie dran denken, dass die eine Festbrennweite nur mit dem Body funktioniert, oder eben nicht.
Hab ich überhaupt keine Zeit dafür ;-)

 

[BigMischa]

wenn ich mir die Fragen der Benutzer hochwertiger Kameras so anhöre, sollten manche in der Tat lieber eine Kompakte nutzen. Nicht weil ich es ihnen nicht gönnen würde den Wert eines alten Autos mit sich rum zuschleppen, sondern weil Ihnen schlicht die Grundlager zur Fotografie fehlen oder weil sie nur am Testen sind und Kameras / Objektive tauschen, in der Hoffnung bessere Bilder zu machen.
Ich hab für meine Jobs meine Kameras und Objektive, gehe raus und mach meine Bilder, die ich dann auch verkaufe. Ich würde überhaupt nie dran denken, dass die eine Festbrennweite nur mit dem Body funktioniert, oder eben nicht.
Hab ich überhaupt keine Zeit dafür ;-)

Aber Zeit dafür, Leute die gerne den technischen Hintergrund ihrer hochwertigen Gerätschaften hinterfragen und mehr wissen wollen als evtl. schon im Handbuch steht, zu kritisieren hast du? Überlege mal wie weit du hättest raus gehen und wie viele Bilder du in der Zeit hättest machen können...

Warum darf man nun nicht ein Mal mehr die technische Arbeitsweise seiner Kamera hinterfragen ohne kritisiert zu werden?
Und wo fehlen hier bitte die Grundlagen der Fotografie? Ich glaube die Grundlagen wie Blende, Belichtungszeit, ISO und Brennweite hat hier jeder verstanden. Wenn du die Arbeitsweise des Phasen-AF auch zu den Grundlagen zählst, greifst du meines Erachtens ziemlich hoch...

Und die Frage die der Threadstarter stellt, ist in meinen Augen mehr als berechtigt.

Hat irgendjemand hier schon den Hauptgrund für Fehlfokus eines Objektivs erwähnt, nämlich den objektivbedingten Messfehler des Phasen-AF durch leichte Dezentrierung?

Meinst du damit, dass durch die Denzentrierung die Sensoren des Phasen-AF "ein anderes Bild" zur Fokusmessung bekommen als dann tatsächlich auf dem Sensor landet? Dies wäre in der Tat auch eine schlüssige Erklärung dafür, dass das Problem beim Kontrast-AF nicht auftritt.

 

[Gast_385556]

Nicht selten ist die Ursache der Fehlfokussierung hinter der Kamera zu finden. Bei mir war unlängst ein Hobbyfotograf, der klagte immer wieder über Fehlfokussierungen. Er war mit Kamera und Objektiven bei mir....und in meinen Händen hat alles sang- und klanglos funktioniert. Ich hab ihm dann mal selber fotografieren lassen...und schnell war die Ursache der Fehlfokussierung gefunden: Autofocus auf AF-S...Auslöser gedrückt, sodass auf's Motiv scharfgestellt wurde....und dann verging eine halbe Ewigkeit bis ausgelöst wurde.
In dieser Zeit hatte sich das Objekt längst aus der Schärfeebene bewegt...sei es durch die eigene Bewegung oder durch die Bewegung des Fotografen, der inzwischen auch gewackelt und geatmet hatte. Gerade bei Situationen, in denen es auf cm oder mm ankommt (Portrait mit weit offener Blende), entscheidet so ein Verhalten darüber, ob die Augen oder Ohren scharf sind...

 

[whr_]

Meinst du damit, dass durch die Denzentrierung die Sensoren des Phasen-AF "ein anderes Bild" zur Fokusmessung bekommen als dann tatsächlich auf dem Sensor landet? Dies wäre in der Tat auch eine schlüssige Erklärung dafür, dass das Problem beim Kontrast-AF nicht auftritt.

So ähnlich - der Phasen-AF wertet ja die Differenz zweier Bilder aus, die jeweils aus den Randstrahlen einer fiktiven 5,6er-Optik bestehen. Eine geringe Dezentrierung verändert diese Differenz deutlich, auch wenn sie auf das viel stärker von Zentralstrahlen bestimmte Bild nur einen geringen Einfluß hat. Das Bild sieht dann immer noch recht scharf aus, aber der AF-Sensor mißt falsch.

Andere Ursachen, die mit dem Objektiv in Zusammenhang stehen: zusätzliche chromatische Fehler der Optik vor den AF-Sensoren in Verbindung mit ungünstiger Lichtfarbe (typ. bei warmem Kunstlicht) und mit der CA des Objektivs. Fokus-Shift eines Objektivs durch sphärische Aberration bei offenen Blenden, von der der AF-Sensor nichts mitbekommt.