关于AF系统你需要知道的

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昨天发布的尼康D5、D500刷新了相位检测AF模块的新纪录。关于AF系统的概念，你都清楚么？

AF的检测方式

名词：相位检测、对比度检测、混合检测

AF的检测方式与相机的类型息息相关，具体来说：

- 单反相机在光学取景下大多是相位检测，在实时取景下是对比度检测或混合检测；

- 无反相机多为混合检测，少部分产品只有对比度检测；

- 固定镜头相机多为对比度检测，少部分产品支持混合检测。

那么3种检测方式有何区别，各自的优缺点又是什么呢？

- 对比度检测：由感光元件直接完成对焦。不需要额外部件，不影响成像质量，不存在跑焦风险，并且能在整个画面任意位置对焦。借助空间识别算法等技术，新一代对比度检测AF相机的单次AF速度已经足够快了，只在高速连拍+连续对焦时还会有拉风箱的问题。

- 相位检测：与对比度检测相比，相位检测可以更快获知相机到被摄对象的距离，从而在更短的时间内完成对焦。然而速度、精度、灵活性难以兼顾：单反相机依赖独立AF模块（位于反光板下方）完成相位检测AF，实际测量的并不是到达感光元件的光线，带来了跑焦风险；独立AF模块只能提供有限数量的对焦点，对全画幅相机来说，覆盖面积难以扩大。

- 混合检测：混合检测全称相位/对比度混合检测，也就是兼具两种检测模式。它的基础同样是感光元件，只不过负责相位检测的部件从独立AF模块变成了感光元件上的专用像素。与前两种检测模式相比，混合检测既解决了高速连拍、短片拍摄时的连续对焦问题，也不存在跑焦风险或对焦范围限制。金无足赤，混合检测的问题是会影响画质（相位检测专用像素在成像时要当作坏点），因此混合检测的相位对焦点数量受到CMOS像素数量、像素密度的限制。

混合检测技术领先的相机：

索尼A7RII、三星NX1/NX500、尼康1系列

佳能70D、7D2等产品采用的全像素双核CMOS AF技术，技术原理与混合检测不同，但目的和效果相近。

AF的工作亮度

名词：EV

无论采用哪种检测方式，都需要有足够的亮度才能完成对焦。

目前，对比度检测和相位检测的极限工作亮度都是-4EV（ISO 100），即在F1.0光圈、4秒，ISO-100感光度正确曝光的环境下完成对焦。这已经超越了人眼的极限。

需要说明的是：

1.单反相机通常只有中心对焦点才能达到最低工作亮度；

2.采用混合检测的相机，最低工作亮度通常是在对比度检测模式下达成的。

低亮度AF能力领先的相机：

尼康D5/D500、松下GH4等、索尼A7S/A7SII

如何评价独立AF模块

名词：对焦点、对焦点类型、对焦点覆盖范围

这部分内容主要针对相位检测，即单反相机在光学取景下使用独立AF模块进行的对焦。

一看对焦点数量

对焦点是AF的瞄准器。对焦点数量多，可以瞄准的位置就多。当代单反相机普遍将对焦点排布成阵列式，以提高拍摄运动对象时的连续对焦锁定能力。

对焦点数量领先的相机：

尼康D5/D500、索尼A77II、佳能7D2

二看十字型对焦点数量

对焦点是由1条或若干条线型对焦传感器组成的。每条对焦传感器可以检测与它方向相切的线条，即水平传感器检测垂直线条、垂直传感器检测水平线条。根据对焦传感器的组合方式，对焦点具体又分成“一”字型对焦点、“十”字型对焦点、“米”字型对焦点等类型。

“一”字型对焦点面对单一线条对象时容易出现拉风箱情况。“十”字型对焦点可以从容应对各种线条，对焦精度也有保证。所以，评价独立AF模块时，十字型对焦点数量同样非常重要。

十字点数量领先的相机：

尼康D5/D500、佳能7D2、佳能5D3/5DS(R)

三看对焦点覆盖范围

如果对焦点、十字型对焦点可以在整个画面范围中均匀分布，我们就可以从容地先构图再对焦，确保对焦精度和拍摄效率。理想很丰满，现实很骨感。受到机械结构、光学原理等诸多限制，目前最先进的全画幅单反相机（尼康D5）对焦点覆盖范围只能达到整个画面约20%区域；APS-C画幅单反相机（尼康D500）的对焦点覆盖范围也不过50%。

对焦点覆盖区域领先的相机：

全画幅：尼康D5、佳能EOS-1D X/5D3/5DS(R)

APS-C画幅：尼康D500、索尼A77II、佳能7D2

对焦传感器与光圈

名词：光圈联动方式

无论是独立AF模块上的对焦传感器，还是感光元件上的相位检测专用像素，它们的工作条件和工作精度都与镜头光圈紧密相关。

目前，绝大多数对焦传感器（和相位检测专用像素）都能支持F5.6光圈的镜头（或镜头+增距镜组合）。实际产品往往会有一点弹性，至少能在F6.3光圈下工作。其他情况则是：

- 搭配F2.8或更大光圈（如F1.4、F2）镜头（或镜头+增距镜组合）时，F2.8对焦传感器开始工作，它具有比F5.6对焦传感器更高的精度；

- 搭配F7.1、F8光圈镜头（或镜头+增距镜组合）时，F8对焦传感器可以正常工作，F2.8、F5.6对焦传感器则不能正常工作。

简单来说：对焦传感器对应的光圈大，则其精度高；对应的光圈小，则其兼容性强。

需要特别指出的是：单反相机全部采用全开光圈对焦，即在镜头最大光圈下对焦，按下快门按钮后光圈收缩到曝光设定值；无反相机默认工作在收缩光圈对焦模式，即镜头光圈随曝光设定值同步变化。

所以，单反相机独立AF模块上的对焦传感器是否工作要看镜头（或镜头+增距镜组合）的最大光圈；无反相机相位检测专用像素是否工作要看曝光设定光圈。

对大光圈镜头友好的相机：佳能，尤其是EOS-1D X/5D3/5DS(R)

对小光圈镜头友好的相机：尼康，尤其是D5/D500

对焦模式与对焦点选择模式

初学者最容易搞混的就是对焦模式、对焦点选择模式与曝光模式，这3个模式里面都有A（自动）和M（手动）。

对焦模式名词：手动对焦、自动对焦

手动对焦：由拍摄者手动调节画面中的清晰位置。

自动对焦：由相机自动调节画面中的清晰位置。具体又分成单次自动对焦（AF-S）、连续自动对焦（AF-C）和自动选择自动对焦（AF-A）。

对焦点选择模式名词：单点对焦、扩展对焦、区域（组选）对焦

单点对焦：1次选择1个对焦点，可以是中心点也可以是非中心点。

扩展对焦：选择1个对焦点时，它周围的若干个对焦点进入待命状态。被摄对象脱离初选对焦点时，待命对焦点立刻接替工作。

区域（组选）对焦：1次选择多个对焦点，这几个对焦点无主次关系。

以上3种都属于手动选择对焦点。除此之外，我们还可以让相机在全部对焦在全部对焦点中选择1个或若干个进行对焦，这被称作自动选择对焦点。

需要强调的是，对焦的本质是确定被摄对象到相机的距离。在自动选择模式下，相机可能显示多个对焦点合焦。意味着这些对焦点到达相机的距离是一样的，并不比单点对焦更高级或者更清晰。

AF模块和AE模块联动

AF是自动对焦，AE则是自动曝光。在过去，这两个功能彼此不相往来；而在今天，相机的连续对焦性能也会受到AE模块的影响。AF模块和AE模块联动，根本原因在于新一代高像素RGB测光模块可以识别物体的形状、颜色，甚至判断出人物面部位置。

传统的连续对焦必须保证对焦点紧紧锁定在被摄对象上，这要求拍摄者有足够高的注意力、足够多的经验。结合高像素RGB测光模块实现的锁定对象对焦（佳能EOS iTR、尼康3D），可以识别对焦初始位置，并自动调整对焦点位置确保被摄对象始终保持清晰——简单来说，具备此功能的相机，你将会看到对焦点在取景器中上下跳动的情况。

一般来说，RGB测光模块的像素越高，锁定对象对焦性能越强。