拒绝“脱靶”，相机自动对焦那些事儿

Ringcao

我们购买相机，经常看到厂商标注：对焦性能最为强大的机器，具备F8下多少个对焦点可用。要是一台机器在F8小光圈下所有的对焦点都能用，那必定是强悍了。

所谓对焦点支持F8，是指相机所匹配镜头的最大光圈至少要达到F8，才能保证准确对焦，否则可能对焦不准甚至无法对焦。有的摄友认为，所谓对焦点支持F8，那么镜头光圈小于F8，就无法对焦了，这个概念也是错误的。

相机对焦点之所以对镜头最大光圈有限制，原因如下：

1.相位对焦的前提是预设对焦像素点充分受光。单反相机的原理是相位对焦，相位对焦的前提是有精确的位置及距离数据支持。因此，单反相机在感光元件的特定位置上会预设一些对焦专用像素点，用于相位检测，为相机对焦系统提供数据支持。

受相位对焦原理限制，这些预设点的受光情况对相位对焦的精度和效率有着至关重要的影响，如果受光不足，就可能导致对焦迟疑甚至对焦失败，比如暗光环境下有时遇到的拉风箱现象。

2.相机对焦是在最大光圈下完成的，对焦结束才会调至设定光圈大小。为确保预设像素充分受光，相机对焦是在最大光圈下完成的，在按下快门瞬间，相机将镜头光圈调至最大进行对焦，对焦结束后恢复设置光圈，计算曝光参数并拍摄。

明白了以上原理，就可以理解为什么对焦点性能是以最大光圈为限了，提示以下两点：  （1）标称的支持光圈越小（对应光圈值越大），对焦点兼容性越强。（2）在兼容性上，支持F8的对焦点要强于只支持F5.6、F2.8的对焦点，不要理解颠倒了。

支持F值大，对焦兼容性一定更强，但不一定对焦性能就最强。

3.采用增距镜时，最大光圈会大幅下降，可能出现无法对焦的情况。什么时候可能出现最大光圈很小的情况呢？最典型的就是使用增距镜的时候。

依据光圈F值的计算公式，由于焦距倍增，光圈也随之缩小，如原最大光圈F2.8，倍增后缩减一挡，变为F4。如果原最大光圈只有F5.6甚至F8，那么增倍后就可能出现无法对焦或对焦失准的情况。

4.相机电子测距仪也要用到对焦专用像素点，因此也受最大光圈限制。相机电子测距仪也是通过预设像素点作用的，所以也受此限制。为何不同位置的对焦点支持参数不同，一是商家的产品策略导致的；二是高精度高兼容对焦点很多都是十字对焦点，成本较高，对感光面积的占用也相对大些；三是不同位置的光强也不完全一样，依据光强分布不同性能的对焦点，有利于提高整体对焦性能。

相位检测 AF（也称为相位差检测 AF 或相位差 AF）是单反相机取景器拍摄中使用的自动对焦系统。它的主要特点在于其快速的自动对焦速度。下面，我们将详细介绍相位检测自动对焦，以及佳能双像素 CMOS 自动对焦如何利用最新的自动对焦技术，即使在实时取景中也能实现相位检测自动对焦。

相位检测AF 

对比度反差式自动对焦

前面提到了相位检测自动对焦，这是用于单反相机取景器拍摄的自动对焦系统。它的工作原理是将进入镜头的光线分成两部分，从而形成两个图像。相机根据这两幅图像对焦点位置的差异，计算出为合焦所需的方向（朝向相机，或远离相机）和移动镜头的量（距离），并移动相应的镜头。

相位检测 AF 可以快速建立自动对焦，因为相机确切地知道移动对焦镜头的幅度和方向。然而，这种形式的 AF 需要专用的 AF 传感器以及在 AF 传感器和图像传感器之间分离光线的机制，图像传感器将进入镜头的光线转换为图像。这使得难以使相机机身紧凑。

相位检测自动对焦能够快速对焦，因为它知道与拍摄对象的距离和方向。还有一种对焦方式是对比度反差式对焦。对比度反差式对焦是通过检测对比度来进行对焦的，所以多数情况下反差对焦更为精准，而相位对焦更迅速，各有优劣。另外，数码时代，对比度反差对焦的硬件门槛比较低，而想实现相位对焦，要么需要独立的对焦模块，要么需要对传感器进行一定的改造，相对困难一些。

为了更好地理解，让我们想象一下切西瓜的情况。相位检测 AF 就像不戴眼罩去切西瓜一样。你已经知道自己到西瓜的距离和方向，因此能够快速切到西瓜。

对比度反差式自动对焦就像试图蒙上眼睛去切西瓜一样，由于捕捉不到光线，无法知道西瓜的距离和方向，因此必须四处移动才能嘗试定位它的位置。这就是为什么与相位检测 AF 相比，对比 AF 需要更多时间来实现对主体的对焦。

在单反相机的AF传感器上，有两种传感器：线传感器和十字传感器。线传感器要么是垂直方向的，要么是水平方向的，因此，它们只能检测对象的水平或垂直线。然而，由十字形线组成的十字型传感器能够检测到被摄体的垂直线和水平线，因此在实现对焦时具有更高的准确度。

入门级相机或者老一代相机（5D2）通常只有一个位于中央的十字型自动对焦点，较新的相机型号一般有数十个（比如45个）自动对焦点配备了十字型传感器。这种设计甚至适合高级用户，他们希望能够安排他们的构图，以便他们的主体可以放置在框架中的任何位置。使用更多的十字型传感器，即使拍摄对象位于画面边缘附近，也可以快速对焦。

大家采用实时显示拍摄，知道此时反光镜会升起，因此这时候无法使用光学取景器拍摄时所用的相位检测自动对焦。所以到目前为止，大多数数码相机在实时显示拍摄时都使用反差检测自动对焦，根据图像感应器成像的对比度检测合焦位置。

但是相对于能够预测合焦时的镜片位置并驱动镜片的相差检测自动对焦，反差检测自动对焦是通过前后移动镜片来搜寻合焦位置的，因此自动对焦速度较慢。

于是佳能650D上采用“Hybrid CMOS AF”，在像面上应用了与相差检测自动对焦同样原理进行高速对焦的图像感应器相差检测自动对焦，并配合反差检测自动对焦来提高自动对焦速度。为了实现更快的自动对焦速度，只要能增加自动对焦像素的数量并提高相差检测自动对焦的精度，就不再需要反差检测自动对焦了。但是，兼顾画质令自动对焦像素在数量上有所限制，让“全像素双核CMOS AF”这种对焦模式诞生。

在配备双像素 CMOS AF的相机上，无须使用单独的 AF 传感器，相位检测 AF 可在红色标记的宽区域内用于实时取景，即使在移动的物体上也可以实现快速准确的对焦。

由于可自动对焦的像素分布于整个CMOS图像感应器，因此在覆盖实时显示屏幕约80%（垂直）×80%（水平）的宽范围区域内都能使用相位检测自动对焦完成最终合焦。这样不仅提高了自动对焦速度，在夜景环境中对点光源的对焦精度也得以提高，而这曾是反差检测自动对焦的难点。

虽然对焦技术一直在进步，帮助摄友更加快捷、便利地去捕捉生活中的场景，但是大家也要牢记，摄影的目的还是以出优秀的作品为准则，切不可沦为器材党的理论派。