Hoe werkt de communicatie rondom autofocus?

[Veneficus]

Een algemene vraag rond cameratechniek:

In lens reviews lees ik geregeld dat de autofocus sneller/beter is dan van de voorganger. Ik dacht altijd dat autofocus door de camera geregeld werd, en de lens alleen maar verteld werd welke kant de motor op moest. Maar blijkbaar is dat dus niet waar.

Kan iemand uitleggen hoe dit systeem in z'n geheel werkt?

[Garyu]

De lens beweegt, de camera zegt waarheen. Het is een closed-loop systeem, waarbij continue aanpassingen gedaan worden, en vervolgens weer tussen lens en camera gecommuniceerd moet worden.

Het is niet zo dat de camera kan zeggen: "focus op 678cm afstand" en klaar. De camera zegt in principe "nog een stukje", "nog een stukje", "nog een stukje", "te ver, stukje terug", en ga zo maar door. Hoe beter de predictie waar de focus ligt, of naar toe beweegt, hoe minder correcties nodig zijn en dus de focus sneller en stabieler wordt.

[Veneficus]

Garyu schreef op woensdag 20 februari 2019 @ 10:30:
De lens beweegt, de camera zegt waarheen. Het is een closed-loop systeem, waarbij continue aanpassingen gedaan worden, en vervolgens weer tussen lens en camera gecommuniceerd moet worden.

Het is niet zo dat de camera kan zeggen: "focus op 678cm afstand" en klaar. De camera zegt in principe "nog een stukje", "nog een stukje", "nog een stukje", "te ver, stukje terug", en ga zo maar door. Hoe beter de predictie waar de focus ligt, of naar toe beweegt, hoe minder correcties nodig zijn en dus de focus sneller en stabieler wordt.

Het gebruik van een PID-achtige regeling ligt voor de hand, maar welke "intelligentie" zit er in de lens? Welke processing gebeurt in de lens, en wat in de camera?

[Garyu]

Lens doet vooral de motor zelf, en dingen als afstandsinschatting. Afhankelijk van de kwaliteit van de motor kan deze sneller/preciezer werken. Als motor wordt daar meestal een vorm van ultrasone motor ingezet: Wikipedia: Ultrasonic motor

De camera doet de rest.

[Orion84]

Garyu schreef op woensdag 20 februari 2019 @ 10:30:
De lens beweegt, de camera zegt waarheen. Het is een closed-loop systeem, waarbij continue aanpassingen gedaan worden, en vervolgens weer tussen lens en camera gecommuniceerd moet worden.

Het is niet zo dat de camera kan zeggen: "focus op 678cm afstand" en klaar. De camera zegt in principe "nog een stukje", "nog een stukje", "nog een stukje", "te ver, stukje terug", en ga zo maar door. Hoe beter de predictie waar de focus ligt, of naar toe beweegt, hoe minder correcties nodig zijn en dus de focus sneller en stabieler wordt.

Dat ligt nogal aan het gebruikte AF mechanisme. Met Phase Detect AF, zoals gebruikt in DSLRs (en mirrorless camera's die phase detect sensoren op de beeldsensor hebben verwerkt) is het wel degelijk een 1-stap proces, waarbij de phase detect sensor bepaalt hoever en in welke richting de focus moet worden aangepast, die opdracht aan de lens geeft en die in een klap naar dat punt springt.

Daarbij speelt de snelheid (en nauwkeurigheid) van de aandrijving in de lens dus een belangrijke rol voor de algehele AF snelheid en precisie.

Bij contrast detect AF is het inderdaad meer het 'trial and error' concept dat jij beschrijft. Wederom bepaalt de snelheid van de AF aandrijving in de lens daarbij dus een belangrijk deel van de AF snelheid.

[Wormaap]

Wat @Orion84 zegt. Het is ten eerste belangrijk om te beseffen dat in principe lichtstralen van elk punt van je frame door elk punt van de lens gaan. Hou voor de grap maar eens je hand voor de lens, waarbij je een klein spleetje vrij laat en een beetje ver weg focust. Je krijgt gewoon het volledige beeld, maar flink donkerder. 'Hand'matig diafragma
Dat is relevant, omdat een phase detect AF systeem (sterk vereenvoudigd) het zelfde stuk beeld van verschillende stukken lens op de AF-sensor projecteert. Als de lens op dat punt in focus is, zijn de beelden het zelfde. Aan een eventuele afwijking kan de AF-sensor berekenen wat de afwijking is. Die wordt naar de lens gestuurd, en de focusmotor zorgt ervoor dat de lens focust. In 'traditionele' phase detect AF is dat een one-shot proces, een open loop. Er wordt dus geen daadwerkelijke bevestiging van de focus gezocht.
Als de focusmotor van de lens niet accuraat is, zal de lens niet exact focussen waar de camera zegt dat dat moet gebeuren. Als er wat elasticiteit in de lens zit, zal'ie na het focussen weer verplaatsen. Daarnaast is een snelle/sterke motor natuurlijk prettig, anders zit je lang te wachten.

Als contrastdetectie gebruikt wordt, wordt de focus feitelijk steeds een beetje opgeschoven, waarna de camera bepaalt of we ondertussen in focus zijn. Daardoor is contrastdetectie (in theorie) nauwkeuriger, maar wel langzamer. Ik geloof (weet even niet zeker) dat mirrorless camera's met phase detect op de beeldsensor vaak wel een confirmatie doen via contrastdetectie, best of both worlds.

[Orion84]

Wormaap schreef op woensdag 20 februari 2019 @ 16:55:
Ik geloof (weet even niet zeker) dat mirrorless camera's met phase detect op de beeldsensor vaak wel een confirmatie doen via contrastdetectie, best of both worlds.

Dat wordt wel toegepast ja, verschilt een beetje van camera tot camera en ook nog afhankelijk van welke AF modus gebruikt wordt.

[Veneficus]

Maar dit alles kan prima door de body gedaan worden. Welke knoppen hebben lens-fabrikanten om aan te draaien? Puur en alleen AF motor specs? Wat doet de chip die in de lens zit?

Bijvoorbeeld de Tamron 70-200 2.8. De G2 focust volgens Tamron sneller. Is dat puur de motor?

[ Voor 21% gewijzigd door Veneficus op 20-02-2019 17:21 ]

[Orion84]

Dat zal denk ik met name in de motor zitten ja. Of een ander lens ontwerp waardoor er minder glas verplaatst hoeft te worden of over kleinere afstand.

[Ventieldopje]

Veneficus schreef op woensdag 20 februari 2019 @ 17:20:
Maar dit alles kan prima door de body gedaan worden. Welke knoppen hebben lens-fabrikanten om aan te draaien? Puur en alleen AF motor specs? Wat doet de chip die in de lens zit?

Bijvoorbeeld de Tamron 70-200 2.8. De G2 focust volgens Tamron sneller. Is dat puur de motor?

Lijkt mij stug omdat elke lens weer anders is en ook elke motor weer anders is in aansturing. Ze zullen wel een protocol bedacht hebben waar ze een standaard maat hebben aangehouden wat in de lens omgerekend wordt. Zo kun je iedere lens er op schroeven en toch de juiste focus halen en die precisie hangt af van hoe veel er omgerekend moet worden, hoe precies dit gebeurt, hoe nauw het protocol gevolgd wordt en hoe precies de motor aangestuurd kan worden, wat ook weer heeft te maken met hoe precies de focus constructie is.

Met contrast AF detectie hoeft dit niet want dan is het gewoon telkens stapjes zetten in de richting die de camera aangeeft en wachten op bevestiging.

Geen idee of het echt zo gebeurt, het protocol is niet openbaar. Maar als programmeur en fotograaf is gok ik dat het zoiets moet zijn.