Die Welt aus Sicht eines AF Sensors

[pentoptix]

Schau Dir doch einfach mal das von Dir selbst verlinkte Video an - und dann weiche von dem dort dargestellten Idealfall ab und hab das Motiv nicht vor einem nicht existenten Hintergrund freigestellt. Dann darfst Du mal gerne versuchen im unscharfen Bereich eine Korrespondenzentfernung zwischen links und recht ausgerichteten Zellen zu finden. Viel Spass...

http://fc-foto.de/31426612 klar sind irgendwo die Grenzen erreicht um Wasserdampf im Nebel zu fotografieren.

 

[pspilot]

Die Erde ist jetzt keine Scheibe mehr

Cool! Hätte mich sicher auch begeistert, wenn das nicht schon vorher gewusst hätte .

Witzig, ich kann beide Standpunkte nachvollziehen, ihr müsst euch nur auf die Limits einigen .

 

[Georgius]

Was mich wundert ist das der kleine Abstand einen brauchbare Differenzierung gibt.
Prinzipiell hat jeder AF bei dem Bild von FC Probleme.

 

[wumi]

Was mich wundert ist das der kleine Abstand einen brauchbare Differenzierung gibt.

Der kleine Abstand ist eigentlich egal. Entscheidend ist, dass die "rote" Gruppe der Photodioden "von links" durch den Strahlengang des Objektivs schaut, und die "blaue" Gruppen "von rechts" (oder umgekehrt, ist auch egal).

Bei korrekter Fokussierung sehen also beide Gruppen exakt das gleiche Bild des Motivs. Bei Defokussierung verschiebt sich das Bild für die beiden Gruppen jeweils etwas horizontal in die entgegengesetzte Richtung - und zwar auch über mehrere Pixel hinweg!

Was ****************** die ganze Zeit anzusprechen versucht: Das große Problem dieser Methode ist, dass die beiden Phasenbilder mit zunehmender Defokussierung selbst unscharf werden, und zwar viel stärker als bei einem konventionellen Phasen-AF, weil beim konventionelle Phasen-AF ein Sensor nur einen winzig kleinen Teil des Strahlenbündels auswertet, und beim neue Dual-CMOS-Sensor jede der beiden Photodioden eine komplette Hälfte. Darunter muss die Messgenauigkeit einfach leiden.

Ich habe aber die Vermutung, dass die konkrete Implementierung genau wie ein Kontrast-AF iterativ vorgeht. D.h. bei starker Defokussierung wird erstmal ein grobes Steuersignal für einen ungefähren Fokus generiert. Dann wird sofort wieder gemessen, und da der Fokus jetzt einigermaßen stimmt, ist die Messgenauigkeit gleich viel höher. Jetzt vielleicht noch eine dritte Iteration und *peng* der Fokus sitzt perfekt. Der Riesenvorteil gegenüber dem Kontrast-AF ist, dass man pro Schritt definitiv weiß, wie weit und vor allem in welche Richtung (!) man ungefähr verstellen muss und nicht "intelligent raten" muss. Ich kann mir gut vorstellen, dass bei geschickter Implementierung das System erheblich schneller als ein Kontrast-AF sein kann.

Edit: Ich hab mich mal an einer Visualisierung versucht, wie die rote und die blaue Gruppe ein fokussiertes (oben) und ein defokussiertes (unten) Bild sieht. @Nightshot: Vielleicht kannst Du mal einen Blick drauf werfen, ob das so vom Prinzip her korrekt ist. Die Stärke der Unschärfe und die Größe der horizontale Verschiebung ist natürlich nur symbolisch zu sehen. Und beim unteren Bild habe ich die rote über die blaue Gruppe gezeichnet - in Wirklichkeit sind das natürlich zwei voneinander komplett unabhängige Bilder, also zwei komplette unscharfe Abbildungen des Kreises. Was auch nicht ganz stimmt, ist dass die Teil-Bilder der beiden Gruppen gleichmäßig unscharf sind - in Wirklichkeit müssten sie horizontal nur "halb" unscharf sein (da die Blendenöffnung aus sich nur einer Photodioden-Gruppe betrachtet horizontal effektiv halb so groß ist wie vertikal).

 

[Georgius]

und beim neue Dual-CMOS-Sensor jede der beiden Photodioden eine komplette Hälfte

Meinst Du jetzt eine Diode oder alle Dioden einer Hälfte? Ersteres würde ich bezweifeln.

 

[wumi]

Meinst Du jetzt eine Diode oder alle Dioden einer Hälfte?

Je nachdem, wie man es sieht:

Eine einzelne "rote/blaue" Diode sieht die komplette linke/rechte Hälfte des Strahlenbündels für einen Motiv-Punkt.

Die Gesamtheit der "rote/blaue"-Dioden-Gruppen sieht jeweils ein Bild, das nur aus der linken/rechten Hälfte des gesamten Strahlengangs des Objektivs gebildet wird.

Man könnte im Grunde das Äquivalente machen, in dem man zwei Bilder aufnimmt und mit einer halbseitigen Aperturblende oder zur Not vorne am Objektiv mit einer DIY-Blende (siehe hier) die rechte/linke Hälfte des Strahlengangs abdeckt. Dann müsste man auch zwei versetzte Bilder bekommen. Muss ich bei Gelegenheit direkt mal ausprobieren!

Edit: So, hab das mit der DIY-Blende mal quick&dirty ausprobiert. Die beiden Bilder im Anhang sind aus exakt der gleichen Kameraposition mit den gleichen Einstellungen aufgenommen (M, Stativ, Kabelauslöser), wobei ich einmal in etwa die linke Hälfte und einmal die rechte Hälfte der Frontlinse (EF 50mm 1,8 bei Offenblende) abgedeckt habe (ohne das Objektiv zu berühren). Durch das "in etwa" ist die Unschärfe bei beiden auch etwas unterschiedlich, und wegen der tiefen Frontlinse sieht man auch schon starke Abschattungen, aber egal: Man kann wunderbar den Phasenversatz sehen, wenn man die beiden Bilder nacheinander in einem Viewer öffnet (sind 100%-Crops). Auch interessant ist der "3D-Effekt" oben bei der Nadel - man schaut wirklich mit zwei unterschiedlichen Schrägen auf die Seite der Nadel. Aufnahmeabstand war übrigens ca. 1,5 Meter. Ach ja: Man kann den Effekt auch schon direkt im LiveView sehen!

Genau so sehen die beiden Photodioden-Gruppen ein defokussiertes Motiv. Und aus dem Phasenversatz kann man eindeutig den benötigten Objektivverstellweg und dessen Richtung berechnen - wobei eben wie gesagt die relativ starke Unschärfe ein Problem darstellt, siehe mein vorheriger Post.

 

[Frank Klemm]

Der Sensor muss mindestens zwei verschiedene Readout-Modi unterstützen.

Im Photo-Readout werden linke und rechte Sensoren kombiniert, im AF-Readout werden mit hoher Wahrscheinlichkeit
die Signale nach Farbe getrennt, vertikal gemittelt und für linke und rechte Fotodioden getrennt übertragen.

Das sieht dann etwa so aus:

 

[pspilot]

Das sieht dann etwa so aus:

Nachdem ich mir das 2 Minuten angesehen habe, schuldest du mir eine Kopfschmerztablette ... .

 

[achim_k]

Nachdem ich mir das 2 Minuten angesehen habe, schuldest du mir eine Kopfschmerztablette ... .

wenn die Linien wenigstens mit dem Lineal gezogen wären! Alles krumm und schief!


Achim

 

[Prometheus]

Gerade erst diesen Thread entdeckt.

Eine tiefe, respektvolle Verneigung vor Nightshot!

Vielen Dank für Deine Mühen und meine Hochachtung vor Deinem Wissen & Deiner Leistung es uns auf diese Art zur Verfügung zu stellen.

...sowie an alle so aktiven Nutzer die ih lebendig halten

*verneig*




Gruß

Prometheus

 

[HI_VOL]

Ich hab mich jetzt mal bis Seite 10 durchgekaut.
Traumhafte arbeit

Ich habe jetzt noch ein paar Verständnisfragen:

1) Aus Seite 6 und 7 leite ich ab, dass weiter weg laufen um eine größere Brennweite zu verwenden den AF positiv beeinflusst? Also dass ein 85mm Objektiv technisch gesehen klare AF-Vorteile gegenüber einem 50mm oder gar 20mm Objektiv hat?

2) Je größer die Blende, umso besser hat es der AF, da mehr Sensoren heran gezogen werden können? Jedoch Blenden größer f/2.8 (also zB 1.8; 1.4; 1.2) bringen kein Mehrwert (außer Helligkeit?).
(Bezogen auf [m]eine 7D)

3) Im Grunde ist ein Liniensensor nicht sofort schlechter als ein Kreuzsensor. Nur das man bei Liniensensoren aufpassen muss, dass die Linien keine Kontrastkante findet? Muss ein Horizontaler Liniensensor eine Horizontale Kontrastkante finden oder eine Vertikale?

Muss es nochmal betonen: Absolut traumhafte Ausarbeitung

 

[schubbser]

Ich habe jetzt noch ein paar Verständnisfragen:

1) Aus Seite 6 und 7 leite ich ab, dass weiter weg laufen um eine größere Brennweite zu verwenden den AF positiv beeinflusst? Also dass ein 85mm Objektiv technisch gesehen klare AF-Vorteile gegenüber einem 50mm oder gar 20mm Objektiv hat?

Lies Dir nochmal die ersten Beiträge von Nigthshot durch. Er schreibt hier, dass das zwar so ist, aber gleichzeitig würde der Vorteil in der größeren Schärfentiefe (die eine kleinere Brennweite bringt) wieder unter gehen.


2) Je größer die Blende, umso besser hat es der AF, da mehr Sensoren heran gezogen werden können? Jedoch Blenden größer f/2.8 (also zB 1.8; 1.4; 1.2) bringen kein Mehrwert (außer Helligkeit?).
(Bezogen auf [m]eine 7D)

Lies auch hier noch einmal. Nightshot beantwortet auch hier diese Frage
Er schreibt eigentlich deutlich, dass es keinen Helligkeitsgewinn auf dem AF-Sensor gibt. Weiter muss man bedenken, dass die verwendete Kamera auch einen AF-Sensor haben muss der im "2.8er Blendenkreis" angeordnet ist.


3) Im Grunde ist ein Liniensensor nicht sofort schlechter als ein Kreuzsensor. Nur das man bei Liniensensoren aufpassen muss, dass die Linien keine Kontrastkante findet? Muss ein Horizontaler Liniensensor eine Horizontale Kontrastkante finden oder eine Vertikale?

Theoretisch ja, aber in der Praxis bei "unbedachter" Anwendung ist dann der Kreuzsensor doch irgendwie im Vorteil.


Muss es nochmal betonen: Absolut traumhafte Ausarbeitung

Dem kann ich nichts hinzufügen

---

 

[HI_VOL]

1)Lies Dir nochmal die ersten Beiträge von Nigthshot durch. Er schreibt hier, dass das zwar so ist, aber gleichzeitig würde der Vorteil in der größeren Schärfentiefe (die eine kleinere Brennweite bringt) wieder unter gehen.


2)Lies auch hier noch einmal. Nightshot beantwortet auch hier diese Frage
Er schreibt eigentlich deutlich, dass es keinen Helligkeitsgewinn auf dem AF-Sensor gibt. Weiter muss man bedenken, dass die verwendete Kamera auch einen AF-Sensor haben muss der im "2.8er Blendenkreis" angeordnet ist.


3)Theoretisch ja, aber in der Praxis bei "unbedachter" Anwendung ist dann der Kreuzsensor doch irgendwie im Vorteil.

1) Dann muss ich das wohl in meinem Eifer überlesen haben. Das ergibt Sinn. Gibt es evtl. eine Formel (muss nicht die akkurateste sein) mit der ich mir anhand Brennweite, Blende und ggf. Entfernung die Größe des Schärfebreichs ausrechnen kann?
Kurzum: Das 85mm hat eindeutige Vorteile im AF, diese sind aber schnell wieder weg da die Schärfentiefe geringer ist..?

2) Keine Ahnung warum ich das mit der Helligkeit geschrieben habe. Auf der ersten Seite sieht man ja sehr schön am Gif, dass es immer gleich hell ist bis die Vignette einsetzt.
Sind die 2.8er denn zwangsweise besser/genauer? Sie stehen ja weiter auseinander und daher bewegt sich das Motiv stärker auf ihnen.
Auf Seite 7 ist ein schönes Bild, wo welcher Sensor ansetzt. Ist das aber nicht gefährlich sich auf die 2.8er Diagonal zu verlassen, da sie am Objektiv sehr weit außen "entlangstrahlen"? Gehen wir davon aus, dass das Objektiv außen extrem matsche ist. Dann kann es doch passieren, dass es zwar außen scharf ist, jedoch die Mitte komplett daneben liegt?

3) Theorie und Praxis liegen immer recht weit auseinander. Steht immer noch die Frage im Raum, welcher Sensor was braucht. Horizontaler Liniensensor braucht einen Horizontalen oder Vertikalen Kontrast?

 

[Graukater]

3) Theorie und Praxis liegen immer recht weit auseinander. Steht immer noch die Frage im Raum, welcher Sensor was braucht. Horizontaler Liniensensor braucht einen Horizontalen oder Vertikalen Kontrast?

Vereinfacht gesagt: Ein horizontaler Liniensensor braucht einen "vertikalen" Kontrast.

Etwas genauer: Ein Liniensensor ist 'blind' für Kontrastkanten, die exakt parallel zur jeweiligen Linie verlaufen (ganz einfach, weil eine Fokus-Verschiebung dann keine für ihn 'sichtbare' Kontraständerung entlang seiner 'Achse' zur Folge hat), ein Maximum an Kontraständerung ergibt sich für ihn bei solchen Kontrastkanten, die sich im rechten Winkel zur Linie befinden. Alles andere ergibt Werte irgendwo dazwischen. Oder anders gesagt: Der Liniensensor registriert bei Kontrasten immer nur den Anteil im 90°-Winkel (die zur Linie rechtwinklige "Komponente").

Stell Dir' zur Veranschaulichung den Versuch vor, mit einem Schnittbildindikator auf einen Laternenmast zu fokussieren - einmal horizontal und einmal vertikal. Was gelingt besser?

Gruß, Graukater

 

[schubbser]

.. Gibt es evtl. eine Formel (muss nicht die akkurateste sein) mit der ich mir anhand Brennweite, Blende und ggf. Entfernung die Größe des Schärfebreichs ausrechnen kann?

Im Netz findest Du sogenannte DOF-Rechner, da gibst Deine Werte ein und lässt rechnen.

Sind die 2.8er denn zwangsweise besser/genauer? Sie stehen ja weiter auseinander und daher bewegt sich das Motiv stärker auf ihnen.
......

Hm? Diese Frage kann ich Dir nicht mit Sicherheit beantworten.
Ich vermute, dass hier wirklich die Qualität/Toleranz der Linse, bzw. sogar der gesamten Kombination eine Rolle spielt.

 

[HI_VOL]

Stell Dir' zur Veranschaulichung den Versuch vor, mit einem Schnittbildindikator auf einen Laternenmast zu fokussieren - einmal horizontal und einmal vertikal. Was gelingt besser?

Perfekt. Genau die Antwort die ich gebraucht habe, danke

@schubbser: Dir auch schon mal ein großes Danke

Steht immer noch die Frage im Raum:

Auf Seite 7 ist ein schönes Bild, wo welcher Sensor ansetzt. Ist das aber nicht gefährlich sich auf die 2.8er Diagonal zu verlassen, da sie am Objektiv sehr weit außen "entlangstrahlen"? Gehen wir davon aus, dass das Objektiv außen extrem matsche ist. Dann kann es doch passieren, dass es zwar außen scharf ist, jedoch die Mitte komplett daneben liegt?

Oder ist das Bild "Dramatisiert" und die Sensoren liegen eigentlich sehr eng beieinander, so dass das nicht ins Gewicht fällt?

 

[Georgius]

Das ist einer der Gründe warum Objektive fokussiert werden müssen.

 

[HI_VOL]

Das ist einer der Gründe warum Objektive fokussiert werden müssen.

Du meinst Justiert?
Gut, dann weiß ich bescheid. Dank euch allen

Wobei dann hätte ich eigentlich noch ne Frage:

Wenn der AF-Sensor Optisch prüft, ob das Motiv im Fokus liegt, wie kommt dann ein FrontFokus/BackFokus eines Objektives zu Stande?
Die Strahlen des AF-Sensors laufen doch im Objektiv die gleichen Wege wie die die zum Bildsensor gehen.
Das hat sich mir noch nicht erübrigt.
Der AF-Sensor müsste doch merken, dass das Motiv nicht fokussiert ist und den Fokus dementsprechend anpassen?

 

[Georgius]

Wenn die Linse auf der Stelle eben eine Ungenauigkeit hat kann es zu fokusfehlern kommen.

 

[whr_]

Wenn der AF-Sensor Optisch prüft, ob das Motiv im Fokus liegt, wie kommt dann ein FrontFokus/BackFokus eines Objektives zu Stande?
Die Strahlen des AF-Sensors laufen doch im Objektiv die gleichen Wege wie die die zum Bildsensor gehen.

Wenn z. B. eine Linse leicht dezentriert oder vekippt ist, wirkt sich das beim Bild als leichte Unschärfe aus, weil sich nicht mehr alle Strahlen in einem Punkt (idealisiert) treffen. Beim AF-Sensor aber so, daß zwischen den beiden Sensoren eines Paares eine zusätzliche Verschiebung entsteht, und das AF-System deshalb danebenzielt.

Durch die "Justierung" wird dem AF-System nur ein Korrekturwert beigestellt, so daß es dann trotz des optischen Fehlers trifft, der Fehler selbst und seine Auswirkungen auf das Bild bleiben aber.