Kontrast-AF und Prädiktion

[Gast_308519]

Hallo,

eine Frage ausschließlich an die echten Technikexperten:

Kann man einen prädiktiven Kontrast-AF bauen?

Man liest immer wieder, das ginge pauschal und niemals nicht.

Ich würde gerne mal lesen, was genau geht und was nicht. Dass da nix geht, glaube ich nämlich nicht.

Beispielgedanke:

1. Möwe im Flug knipsen.
2. Der K-AF stellt die Möwe initial einmal scharf.
3. Die Möwe fliegt auf den Fotografen zu.
4. Dann kann doch die Elektronik wieder einmal scharfstellen (vorausgesetzt, die Berechnung und die Fokussierung sind flink genug).
5. Und aus dem Unterschied der beiden Fokusstellungen kann man eine Annäherungsgeschwindigkeit berechnen und vorhersagen.
6. Aus dieser Info kann die Kamera m.E. auch eine Prognose treffen, was sie als nächstes einstellen muss, oder?

Vielleicht kann das ja jemand mal ein wenig ausführlicher beleuchten.

 

[Kalsi]

Kann man einen prädiktiven Kontrast-AF bauen?

Jein, als reinen Kontrast-AF nicht.

Grund: der Kontrast-AF kann nur vergleichen ob der Kontrast beim Abfahren des Fokusbereiches besser oder schlechter wird.

Heißt: Kontrast-AF muß durch "ausprobieren" mehrerer Fokuspositionen herausfinden wo der beste Fokus ist.

Phasenvergleichs-AF misst durch Triangulation die Entfernung und fährt dann die passende Fokusposition gezielt an.

Was man machen kann und das ist auch schon im Gespräch bzw. soweit ich weiß wurde es bei der Nikon 1 bereits realisiert: Sensoren für einen Phasenvergleichs-AF im Bildsensor integrieren.

Damit hat man die Vorteile des Phasenvergleichs-AF (gezieltes Scharfstellen ohne "pröbeln") und des Kontrast-AF (kein Fehlfokus durch Messung direkt auf dem Bildsensor) vereint.

Eigentlich die Optimallösung, nur SLR-Sucher geht natürlich dann nicht mehr, das ist eine reine Lösung für Spiegellose.

Was Du meinst, ist prädiktiver Nachführ-AF, das ginge mit genug Rechenpower auch Heute schon, indem man die Kamera auf Basis der Gesichts-/Motiverkennung auswerten läßt, ob das Motiv größer oder kleiner wird und den Fokus entsprechend nachführt, bzw. anhand der Geschwindigkeit der Größenänderung die Motivgeschwindigkeit zurückrechnet und den Fokus entsprechend vorsetzt.

Zoomen während der Motivverfolgung ist dann natürlich tabu oder müßte als zusätzlicher Parameter in die Berechnung einfließen. Da Zoomobjektive ihre Brennweite allerdings nicht stufenlos an die Kamera melden würde das wieder zu Ungenauigkeiten führen.

Was ich in dem Posting, das zu diesem Thread hier geführt hat, meinte, war allerdings die Prädiktion beim Einzelbild-AF, also das einmalige Messen und gezielte Anfahren der korrekten Fokusposition.

Mir fällt halt immer wieder auf, daß selbst bei meiner als einigermaßen flink bekannten GF1 und dem als sehr schnell beleumundeten 1.8/45 der Fokus immer erst einmal um das Optimum herumpendelt bevor er mir einen Fix meldet. Das ist eben (momentan noch!) ein systembedingter Nachteil.

 

[Gast_308519]

Danke für die Antwort.

Habe eben noch das hier gefunden:
http://www.scandig.info/Autofokus.html

 

[Kalsi]

Habe eben noch das hier gefunden:
http://www.scandig.info/Autofokus.html

Danke für den Link, das ist ein sehr interessanter Text, selbst wenn man sich bereits mit den Grundlagen des AF beschäftigt hat.

 

[n.nescio]

da wäre ich mir nicht so sicher in der antwort, kalsi.

1) prädiktiver af heißt doch, daß der af vorausberechnet, wo sich das motiv zukünftig (in ein paar zehntel sekunden) befinden wird, damit der af nicht die derzeitige motivposition anfährt und dabei das motiv dann, wenn die fokusposition erreicht wurde, berits wieder fort ist.

das kann der phasenkontrast-af auch nicht so einfach ohne mehrmalige messung und motivpositionsextrapolation.

2) für einen kontrast-af wäre die ähnliche aufgabe: mehrmaliges messen der schärfe/kontrastveränderung und aus dieser veränderung heraus berechnen, wie weit das motiv weg ist und wo es in ein paar zehntel sekunden sein wird.
wenn der kontrast-af die objektivcharakteristik (delta kontrast je entfernung und zugehörigem delta entfernung) kennt, zusätzlich die allgemeinhelligkeit weiß und darauf basierend eine vermutung über den objektkontrast hat, läßt sich das mit ausreichender rechenpower theoretisch machen. über genauigkeit ist es zu früh zum spekulieren. kannst aber sicher sein, daß die hersteller daran arbeiten.

lg gusti

 

[stopwideshut]

d

das kann der phasenkontrast-af auch nicht so einfach ohne mehrmalige messung und motivpositionsextrapolation.

Nenee, die Motivposition kennt der Phasen-AF. Und fuer die Geschwindigkeitsberechnung genuegt eine zweite Positionsmessung nach delta_t.

Der Kontrast-AF weiss nicht, was wie weit entfernt ist. Er weiss nichtmal, welche Richtung. Er weiss nichtmal, wenn was scharf ist.
Er kann nur durch try-and-error lokale Maxima finden.

Aus diesem Grund wird er auf ein sich (schnell) bewegendes Motiv eh keinen Fix bekommen, er wuesste nichtmal, dass er in der Naehe von scharf ist.

 

[n.nescio]

ja, stopwideshut, deine antwort ist präzise. aber sie sagt nichts über die findige zukunft aus ---> spekulation. und möglicherweise bleibt es ja bei dem, wie es heute ist.
lg gusti

 

[stopwideshut]

ja, stopwideshut, deine antwort ist präzise. aber sie sagt nichts über die findige zukunft aus

Da gibt es natuerlich Loesungswege, das waere dann aber kein (reiner) Kontrast-AF mehr. Der Kontrast-AF kann prinzipbedingt nicht nachfuehren, er kann nichtmal einen Fix auf hinreichend schnell bewegte Objekte erreichen.

 

[n.nescio]

natürlich nicht. aber menschen sind findig und man kann aus einem stück fleich einfach wurst machen, oder köstliche wurst. und ein kleiner quadcoregigaherzprozessor in der cam kann wunderbare dinge gespeichert haben, auswertungen fahren und zukunftsprognosen erstellen. und wenn man ihm noch hirn dazu gibt, wer weiß?

ich glaube auch vor jedem projekt nie, daß ich die konkurrenz schlagen könnte, aber es gelingt mir immer wieder sehr schön.
und: eine kunst ist natürlich auch, fehlentwicklungen zu vermeiden. wenns also wirklich nicht geht, muß eine andere lösung her.

lg gusti

 

[messenger]

Nun, denn muß der Kontrast-AF mit dem Objektiv kommunizieren:

Wenn der Prozessor die Position des Stellmotors beim Kontrastmax bei t1 und die bei t2 weiß, kann er schon daraus die vorraussichtlich notwendige Position bei t3 bestimmen.

Also wenn es die Optik der Kontrast-AF-Kamera schafft, den auf einen zulaufenden 100m-Sprinter zweimal scharf zu haben sollte die Steuerung des Stellmotors durchgehend errechenbar sein.

Gruß messi

 

[n.nescio]

danke messi, das zeigt, daß der mensch begrenzt ist durch seine denkfähigkeit und erfahrung, daß sich das aber sofort ändern kann, wenn mehrere menschen das ihre einbringen.
lg gusti

 

[Gast_194966]

Wenn der Prozessor die Position des Stellmotors beim Kontrastmax bei t1 und die bei t2 weiß, kann er schon daraus die vorraussichtlich notwendige Position bei t3 bestimmen.

Wenn dann aber der Kontrast-AF sowohl bei t1 als auch bei t2 erst durch vor- und zurücktasten erfassen muss, wo denn genau die Schärfeebene liegt, dürfte das zuallererst ein rein mechanisches Trägheits- und Geschwindigkeitsproblem sein. Das kann man durch intelligentere Algorithmen teilweise abfangen, die typische Bewegungsmuster kennen, aber es fehlt dem Kontrast-AF einfach die Tiefeninformation.


Gruß, Matthias

 

[n.nescio]

ja, masi, aber deshalb habe ich ja um 18:30 u.a. folgendes geschrieben "wenn der kontrast-af die objektivcharakteristik (delta kontrast je entfernung und zugehörigem delta entfernung) kennt, zusätzlich die allgemeinhelligkeit weiß und darauf basierend eine vermutung über den objektkontrast hat" ...

aber da brüten die technikspitzen der konzerne bestimmt längst drüber.

mir ging es ja nur darum, dieses absolute "geht nicht" etwas aufzuweichen.
lg gusti

 

[Frank Klemm]

Der Kontrast-AF weiss nicht, was wie weit entfernt ist. Er weiss nichtmal, welche Richtung. Er weiss nichtmal, wenn was scharf ist.

Er will ja auch gar nicht wissen, ob das Bild scharf ist. Er will nur wissen, in welche Richtung es schärfer wird.

Er kann nur durch try-and-error lokale Maxima finden.

Gott sei Dank 100% falsch. Sonst gäbe es keine CD-Spieler.

Aus diesem Grund wird er auf ein sich (schnell) bewegendes Motiv eh keinen Fix bekommen, er wuesste nichtmal, dass er in der Naehe von scharf ist.

Für vieles, was angeblich nicht gehen soll, gibt es seit mehr als einem halben Jahrhundert bekannte Lösungen. Für einen Kontrast-AF braucht man einen schnellen Versteller für die Fokusebene. Am besten implementiert man den in den Sensor. Dann steuert man diesen einem Sinus an und korreliert das Signal mit der Schärfe. Frequenz und Hub macht man davon abhängig, ob man in der Nähe des Maximums liegt. Das ganze nennt man Lock-In.

Schwächen hat das Verfahren, wenn man weit vom Optimum entfernt ist. Liegt man in Nähe, faßt das genauso zuverlässig wie ein Phasenkontrast-AF.
Der wesentliche Vorteil ist, das ca. 4 1/2 Größenordnung mehr Licht für den AF verwendet werden können, was leichte Schwächen gut kompensieren kann.

Alles alte Regeltechnik, die Anfang der 1940er Jahre das erste Mal zur Anwendung kam. Keine Hexerei.

 

[Gast_194966]

ja, masi, aber deshalb habe ich ja um 18:30 u.a. folgendes geschrieben "wenn der kontrast-af die objektivcharakteristik (delta kontrast je entfernung und zugehörigem delta entfernung) kennt, zusätzlich die allgemeinhelligkeit weiß und darauf basierend eine vermutung über den objektkontrast hat" ...

Kennst Du die "bildseitige Schärfentiefe" (auf englisch auch "DoF", aber jetzt Depth of Focus)? Spielt im Grunde auch keine Rolle. Aber der Haken ist, dass ein Kontrast-AF einfach nicht unterscheiden kann, ob etwas unscharf abgebildet ist, weil es vor oder hinter der Schärfeebene liegt. Die Tiefeninformation fehlt einfach. Und Dein "delta kontrast je entfernung und zugehörigem delta entfernung" ist in erster Näherung bei jedem Objektiv und nach vorn und hinten gleich (deshalb "funktionieren" ja Doofrechner). Er muss sich also zwangsläufig die Information über "Tiefe" und erst recht "Bewegung in der Tieferichtung" von woanders holen.


Gruß, Matthias

 

[Gast_194966]

Dann steuert man diesen einem Sinus an und korreliert das Signal mit der Schärfe. Frequenz und Hub macht man davon abhängig, ob man in der Nähe des Maximums liegt. Das ganze nennt man Lock-In.

In Achsrichtung? Bei welcher Kamera gibt es so was?


Gruß, Matthias

 

[n.nescio]

also, wenn es nur um die richtung, in die das bild schärfer wird, geht, genügen zwei samples und die richtung ist bekannt.

und fährt der af zu weit, genügt ein sample und er weiß, woran er ist.

wieviele 100 mikrosekunden hat der af dafür zeit?

lg gusti

 

[stopwideshut]

Er will ja auch gar nicht wissen, ob das Bild scharf ist. Er will nur wissen, in welche Richtung es schärfer wird.

Und genau *das* weiss ein Kontrast-AF *nicht* (o.B.d.A.)

Gott sei Dank 100% falsch. Sonst gäbe es keine CD-Spieler.

Aeh.. die machen genau das: lokales Maximum (ueber den gesamten Verstellweg) finden. Und dann einen lock drauf.

Für vieles, was angeblich nicht gehen soll, gibt es seit mehr als einem halben Jahrhundert bekannte Lösungen. Für einen Kontrast-AF braucht man einen schnellen Versteller für die Fokusebene. Am besten implementiert man den in den Sensor. Dann steuert man diesen einem Sinus an und korreliert das Signal mit der Schärfe. Frequenz und Hub macht man davon abhängig, ob man in der Nähe des Maximums liegt. Das ganze nennt man Lock-In.

Jein.
Damit das geht, muesste man ja erstmal wissen, wo es ueberhaupt scharf sein soll. Das *kann* ein Kontrast-AF aber nunmal einfach nicht wissen, er sucht sich wirklich immer nur das lokale Maximum. Und das wird er in der Betriebsart "Objekt kommt auf mich zu" nichtmal finden, wenn das Objekt schnell genug ist. Demnach nichtmal ne Chance fuer ne zweite Messung.

Sehe ich ueberigens immer ganz gut an meinem Handy: Wenns kein Bock auf lock hat, faehrts bis unendlich, und lockt da. Weil dort zwangslaeufig ein lokales Maximum herrscht. Klar, *das* koennte man dem Ding mittels Software austreiben... aber das aendert doch nix am grundlegenden Problem... Ohne Fix keine Messung, ohne mind. 2 Messungen keine Praediktion.

 

[stopwideshut]

Ah, OK, ich hab grad nochmal gelesen: Ja, ein Lock-in wuerde (eingeschraenkt) funktionieren. Wie gut, sieht man ja am Video-AF gaengiger Cams. Hier ging es aber um Praediktion, also um lock-in ohne lock... das kann ein Kontrast-AF schlicht nicht. nie. Er weiss naemlich ohne lock nie, wo das objekt ist. nichtmal in etwa.

 

[Gast_308519]

Ohne Fix keine Messung, ohne mind. 2 Messungen keine Praediktion.

Warum könnte man nicht aus zwei Messungen, seien es auch unscharfe, ableiten, in welche Richtung weiter fokussiert werden muss?

Es es doch schon so, dass die grafischen Eigenschaften von Unschärfe feststellbar sind und ich mutmasse, kluge Software kann das auch erkennen und bewerten (natürlich vorausgesetzt, dass es nicht nur ein Brei ist).
Also aus zwei halbscharfen Motiven könnte man m.E. eventuell schon etwas ableiten. Hängt halt sehr von der Verarbeitungsgeschwindigkeit ab.

Ein Mnesch kann ja auch durch reine Ansicht eines Fotos sagen, wo die Fokusebene ist und wo sie hingehört.