LiveView速度微单相机AF技术进化

1、LiveView 速度 微单相机 AF 技术进化在 2015 年第一期新潮电子上，我们曾总结了近 年来微单相机的发展，无论是产品数量、布局，或者镜头等 配件的支持，抑或拍摄性能的进步，还是从对比数码单反相 机的销售数据尤其是 2014 年 12 月的数据显示，微单相 机当月的出货量已经非常接近数码单反相机的1/3 ，即便一整年的出货量也很接近这个比例！这些无不彰显出微单相机 市场的成熟。 当然，这个原因是多方面的： 机身的轻巧灵动、 配套镜头的完善更重要的是，在实时取景状态下，微单 相机在感光元件上 “大做文章” ，大大提升了自动对焦性能， 让每个用户都能体验到媲美单反相机的专业应用。直视无距

2、离 在传统胶片时代，拥有快速自动对焦性能还只是那些较 高端的单反相机，普通用户所使用的消费类相机及低端单反 却大都不支持。在进入数码影像时代之后，液晶屏幕的出现 实现了真正的实时取景，让取景变得更加容易，对比式自动 对焦得到广泛应用一一虽然还有些慢，但用起来还是很方便， 配合变焦镜头，可轻松完成拍摄一一既然都是采用实时取景 方式，我们不妨从早期的消费类数码相机谈起。应该说，所见即所得的实时取景方式很符合大众用户的 拍摄习惯和需求，这是数码相机产业能够很快被大众摄影用 户接受的一个重要原因，备受关注的高端相机也随之得到推 广一一在入门级数码单反相机开始普及之前，因为技术支持 不够的缘故，各厂商还

3、没法解决数码相机在实时取状态下实 现快速自动对焦的问题，即便注重专业性能的一些进阶用户 也只能习惯这样的拍摄性能。但不容置疑，仅仅具备对比式自动对焦功能一成为了数 码相机的一大短板在入门级数码单反相机崛起之后，高 端相机很快衰落。而现在，当拥有不错拍照性能的智能手机、 平板电脑等出现之后，又在快速分享方面战胜了紧凑型数码 相机，使其市场前景岌岌可危。不过，在高端相机开始走下坡路之后，各相机厂商就开 始展开自救，特别是那些没有数码单反相机，或者在专业相 机领域处于弱势的品牌，最先推出混合式自动对焦技术。或 许是成本的局限，在过去的几年时间里，混合式自动对焦技 术几乎都只出现在高端相机上（事实上，

4、第一代微单相机也 并没能在这方面做出突破），仅有极少的一些消费类相机上 会采用这种配置。向相位对焦看齐数码相机几乎都采用的是被动式自动对焦系统，包括相 位侦测和对比侦测两种，只要被摄体有一定亮度，相机就能 侦测。对比度侦测自动对焦（ Contrast Detection ）又称反差式自动对焦，其原理是分析被摄体上很小一块面积的明暗对比 度，镜片前后移动，直到相机感应到的图像达到最高对比度 （清晰细节往往有更高对比度） 。因为相机并不知道每次镜 片的距离要改变多少，只能一点点“盲目”试验，我们可以 感受到镜头前后伸缩的变化， 即我们常说的 “拉风箱”现象， 对焦速度较慢。如果被摄体的不太明亮，对

5、焦点的明暗对比 度较低，或者相机没有较大光圈，拍摄距离较远，都会拖慢 自动对焦的速度甚至无法对准，在移动跟焦方面也是弱项。相位侦测（ Phase Detection ）对焦采用了截然不同的原 理。数码单反相机采用独立的对焦感应器来实现，被摄体上 的一个点投影穿过镜头的两个不同位置后形成两个点，通过 副反光镜反射到机身下方， 再由一组单独的棱镜 / 透镜分离光 线给不同的相位侦测感应器，再据此计算聚焦镜片需要移动 的距离。对焦迅速，一般不会有“拉风箱”现象。处于实时取景状态下的混合型自动对焦系统的相位对 焦模式与此同原理，几乎都将相位侦测感应器融合在感光元 件上。与数码单反相机，混合型自动对焦系

6、统让相机结构变 得简单（没有反光板结构，也可以取消取景器） ，更加轻巧 便携，这也是微单相机能够大行其道的重要原因。富士在 2010 年率先将混合型自动对焦系统应用于F300EXR和Z800EXR上一一用于自动对焦的像素点（有几千个）位于CCD感光元件的中间区域，与像素点一体，通过把像素点挡住一半，于是有的只能感应到镜头一侧的光线，有 的只能感应另一侧，透过计算后就能进行相位侦测对焦。当 光线不足至不能对焦时，相机会自动启用对比侦测对焦模式。 富士透露，在光线足够的情况下，两款相机完成对焦仅需 0.158s。随后理光在 2011 年推出了另外一种解决方案，即在机 身上加入外置自动对焦感应器混合

7、传统的CCD对比自动对焦模式。GRD IV和CX5应用了这种对焦系统，官方宣称任何焦 距下均可提供低至 0.2s的自动对焦速度。随着感光元件技术的进步，现在的混合型自动对焦性能 得到了巨大进步，自动对焦速度越来越快，并已经普及到高 端相机及微单相机上，甚至一些消费类相机上也有配置。对 于微单相机来说，混合型自动对焦技术的卓越表现更是其不 断开发中高端产品、能够挑战数码单反相机的根本原因之一。微单相机都有哪些 AF 技术？ 与数码单反对焦系统的相位对焦系统大都位于中间区 域（也是自动对焦性能最强的位置）相比，微单相机的对焦 点更多，覆盖范围可以更广有的甚至可以覆盖大部分的取景 画面，且每个对焦点

8、都能保持同样的对焦水准，能够让用户 更好地实现精确构图：国外的对比视频显示，GH4、A6000的追焦都接近尼康 D4s的水平，这是一个非常了不起的进步，让微单相机获得了更广泛用户人群的支持。同时，配合支持静音变焦、对焦的镜头，微单相机也可以摇身的“数码摄像 机”，能实现不错的跟焦拍摄效果，较数码单反相机能够更 好地满足普通用户的需求。虽然大家都已经清楚混合型自动对焦的原理，不过，备 家在具体的技术应用上还是有较大的区别事实上松下、 奥林巴斯的微单相机并未完全往这条路走，而是另辟蹊径， 依然在对比侦测对焦技术上有了突际表现性能相当不俗。我 们有必要对它们逐一介绍，让大家更清楚微单相机拍摄技术 的

9、发展现状。富士在 X 系列相机上的混合型自动对焦系统，延续了我们前 面介绍的富士解决方案，即在部分对焦感光点上采用半遮技 术。这需要强大的计算能力支持，因此富士在产品介绍时都 特别强调其新一代 EXR处理器的作用，不仅缩短了巨动时间、 拍摄间隔和快门时滞，最快自动对焦速度也得到进一步提升， 比如X-T1可达0.08s，在弱光环境下也有不俗表现。 康、三星从国外媒体曝光的专利信息显示，尼康在对焦区域插入 一些专门用来对焦的像素，其形状为上下半圆形，这样可以 产生对焦误差信号。从原理上来说，这种设计与富士的差不 多。同时，专利中还有另外一种结构，即用于自动对焦的单个像素点采用了如两个水平条的设计，

10、同样可以产生误差信号，这和佳能的全像素双核 CMOS AF十分接近（我们在后面 会讲到）。考虑到尼康微单相机都配置了索尼提供的CMOS，虽然尼康也对其进行了改造，但很大程度上是采用了前一种 设计。从我们体验的尼康 1 相机来看，其自动对焦速度是相 当优秀的，与采用混合对焦技术的富士和索尼微单相机（ 2014 年前） 相当。 三星并没有特别介绍其微单相机所搭载 的混合型自动对焦技术，但实际表现也是不错的，尤其是 2014年底发布的旗舰机 NX1,自动对焦速度更是达到了业界 领先水平。松下、奥林巴斯 与其他微单相机品牌相比，松下、奥林巴斯并没有刻意 在图像传感器上“动手脚” ，而是以“简单” 、“

11、粗暴”的方 式，加快CMOS的刷新速度，缩短“尝试”阶段所花费的时 间！这种方式非常有效，令微单相机在AF 性能方面有了明显提升，到现在依然处于业界领先水平，奥林巴斯和松下已 将其推广到旗下所有微单相机上。在 2014 年，松下又提出 了 “DFD空间识别对焦技术”的概念，虽然说本质上依然还 是对比度检测，但它可以通过内置的镜头数据和对被摄画面 的预捕捉来模拟相位检测的对焦效果，自动对焦性能又一次 有了提升，GH4、FZ1000、LX100及今年发布的 GF7均采用 了该技术。官方数据显示， GH4 的最快自动对焦速度较 GH3 的 0.09s 快了约 0.02s。佳能 虽然第一代微单相机因为对焦速度较慢而受人诟病，但佳能随后从650D开始为APS-C画幅单反相机和微单相机应 用“全像素双核 CMOS AF技术。通常情况下，每个像素点 只配置 1 个光电二极管，以将光信号转换为电子信号。全像 素双核CMOS AF技术则为每个像素点上集成了两个相互独 立的