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分析數碼攝像機拍攝的對焦技術

時間：2022-04-26 04:43:02 數碼我要投稿

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分析數碼攝像機拍攝的對焦技術

　　攝像機的自動聚焦機構

分析數碼攝像機拍攝的對焦技術

　　在動態圖像的拍攝過程中，攝像機與被攝體之間的距離是經常變動的，因此常常會超出景深范圍而導致圖像模糊。為了使圖像保持清晰，就必須不斷改變鏡頭的焦點位置，使圖像始終保持清晰。這種調節焦點位置的過程稱為聚焦或對焦。

　　攝像鏡頭的前端專門設有一組聚焦鏡片，包括外側與內側兩個透鏡，通過改變聚焦組鏡片的位置即可達到調焦的目的。目前攝像機鏡頭的自動聚焦方式很多，大致可分為兩類：一類為主動式聚焦，包括紅外線方式和超聲波方式；另一類為被動式聚焦，較有代表性的有佳能自己研制開發的“固態三角測量”系統（SST，Solid State Triangulation）和新近流行的TTL方式。

　　通常家用攝像機采用的是主動式聚焦，其原理就是當鏡頭對準目標時，由裝置在攝像機鏡頭內下方的一組發射器，發出紅外線或超聲波，經被攝物體反射回來后，再由攝像機的紅外線傳感器或超聲波傳感器接收下來，從而測定出距離，根據測定的距離驅動攝像機的聚焦裝置聚實焦點。其優點是不受光線條件的影響，能在完全黑暗的情況下工作。但不能透過玻璃進行工作，對吸收紅外線或超聲波的物體、遠距離的物體也不能正常工作。

　　而專業攝像機多采用被動式聚焦。SST方式的原理是：來自被攝體的光線分別經過固定反光鏡和可動反光鏡后，再反射到兩個透鏡及一個三角棱鏡，分別照射在檢測傳感器上，使之變換成電信號。再由微電腦處理器對所得到的信息進行分析，計算出與被攝物體之同的距離，控制鏡頭的聚焦電動機進行聚焦工作。TTL方式的結構相對簡單：直接從攝像鏡頭后面的CCD傳感器取出視頻信號，再經微機處理，根據這些返回的數據來調整透鏡的自動對焦機構。有遠距離聚焦正確，對焦沒有視差等優點，不足之處是當光線太暗和被攝體反差低時不能正常工作。

　　攝像聚焦操作

　　通常情況下，保證拍攝畫面的清晰是攝像最基本的要求之一，而聚焦調節是保證圖像清晰度最重要的一環，攝像機聚焦的過程就是對圖像清晰度調節的過程。

　　在實際操作過程中，一般都是將變焦距鏡頭推到廣角位置（W）再進行聚焦，因這時景深范圍大，可以很容易地將焦點聚實。我們通過取景器觀察圖像的清晰度情況，直到滿意為止。聚實焦點之后，再推拉變焦拉桿將鏡頭調整到所希望的構圖景別上，焦點在變焦過程中不會變化。而采用攝遠位置（T），對焦較為困難。特別是在近距離拍攝時，一定要將鏡頭調節為焦距最大的位置。

　　目前所有的攝像機，都具有自動聚焦功能，稍高級一點的也加上了手動聚焦功能。在自動狀態下基本能滿足大多數環境下的拍攝，除非你是一個經驗老道的攝像師，否則還是先依靠攝像機自動系統為好。

　　但是，我們知道自動聚焦系統并不是萬能的，各種方式的自動聚焦都有各自的特點，同時也都有其一定的局限性，許多情況下還需要靠手動來聚焦。例如下圖當主要的被拍攝物偏離畫面中心處于畫面邊緣時，使用手動聚焦的方法是：先將自動聚焦切到手動，對準被拍攝物使其位于畫面的中央，并調節清晰度到最佳，再利用鎖定功能將焦距鎖定在固定位置，再重新構圖，回到原始位置。

　　自動聚焦系統受被攝體亮度的影響很大。光線充足時，自動光圈縮小，景深變深，對焦范圍變寬，對焦容易。這種情況下，被拍攝體移動或進行移攝、搖攝時，不會出現焦點不實現象；而在拍攝照明暗的被攝體時，由于鏡頭光圈大開，景深變淺，聚焦會困難。最好的解決方法是增加被攝體的照度。

　　自動聚焦的問題

　　攝像機的自動焦點裝置一般是以畫面中央為調焦基準的。只有畫面中央很小范圍是自動焦點的檢測范圍，這一小范圍內的物體的焦點能夠自動聚實，也就是說如果被攝物體不在畫面中央這一范圍內，自動聚焦就會出現偏差。另外，自動聚焦系統受光線、亮度、被攝物等條件的影響很大，在一些特殊情況下會出現聚焦偏差，因此在這些場合最好還是使用手動聚焦比較保險。

　　自動聚焦系統對于下述目標或在下述拍攝條件下，自動焦點裝置往往會發生錯誤判斷，如果出現自動聚焦困難，需要使用手動聚焦。

　　遠離畫面中心的景物無法獲得正確的對焦。這是由于自動聚焦系統是以圖像的中心為準進行調節的。

　　所拍攝的物體一端離攝像機很近，另一端離得很遠。攝像鏡頭是有一定景深的，對于超出其景深范圍的被拍攝物，攝像機不能聚焦于一個同時位于前景和背景的物體。

　　拍攝一個位于骯臟、布滿灰塵或水滴的玻璃后面的物體。這是因為會聚焦于玻璃．而不會聚焦于玻璃后面的物體。玻璃窗前拍攝請貼緊玻璃拍攝。

　　拍攝在欄柵、網、成排的樹或柱子后的主體時，自動對焦也難以奏效。

　　拍攝一個在暗環境中的物體。由于進入鏡頭的光線大大下降，攝像機不能正確聚焦。

　　拍攝表面有光澤、光線反射太強或周圍太亮的目標物。由于攝像機聚焦于表面光滑或高反光物體，被攝目標會模糊不清。

　　拍攝快速運動物體的對焦較難。由于聚焦鏡頭內部是機械式運動，不可能與快速移動物體保持同步。當系統追蹤拍攝時，會使得景物波動于失焦和準焦兩種狀態。

　　在移動物體后面的目標物。自動聚焦系統會把移動物體誤認為是被拍攝目標而進行聚焦。

　　拍攝反差太弱或無垂直輪廓的目標物。由于攝像機聚焦實現是建立在圖像的垂直線方向的反差物體，如一面白墻可能會變的模糊不清。

　　在下雨、下雪或地面有水時，自動對焦系統可能不能正確聚焦。

　　如果你的攝像機是以紅外線或超聲波的方式自動聚焦的，當被攝體能吸收紅外線或超聲波時對焦困難；被攝體距離太遠紅外線或超聲波達不到被攝體時對焦困難。

　　7種情況下手動對焦比自動更好

　　在多數情況下，自動對焦無疑有著極大的好處，但在某些時候，使用手動對焦才是更明智的選擇。在下面列舉的一些情況下，自動對焦并不能總是很好地工作，此時就該把對焦鍵撥到M檔，然后手動調節對焦壞。別忘了，切換手動對焦還可以起到對焦鎖的作用，有時可以利用這一原理，先對某一物體對焦，然后再進行構圖，只要拍攝相同距離上的物體，就不需要再對焦了。

　　1.雜亂的場景

　　當拍攝場景中充滿成百上千個元素時——而且每一個元素都有大量細節——手動對焦就是必不可少的。特別是當被攝體比較小，或者不具有特定的形狀、大小、色彩或明暗時。比如一簇鮮花，或擠滿行人的街道等。

　　2.被攝體前有障礙物

　　如果被攝體位于某障礙物后方，而障礙物又位于對焦點附近，自動對焦就很容易把焦點對在障礙物而非被攝體上，此時手動對焦就可以大顯身手了。如果你使用大光圈，那么還可以把障礙物虛化掉。例如拍攝籠子中的動物，窗戶或門另一邊的人等。

　　3.建筑物

　　很多建筑攝影師，特別是主攻當代建筑的，都喜歡用手動對焦。建筑物的幾何形狀和線條經常會迷惑相機自動對焦系統，比如很多摩天大樓。

　　4.高對比

　　當場景中有一大片對比強烈的明亮區域時，對自動對焦也是一個考驗。例如在戶外拍攝陰影下的人像，同時被攝體旁邊有一大片強光區域的環境。

　　5.低反差

　　低反差場景對自動對焦系統來說是噩夢。低反差指被攝體和背景的顏色和色調比較接近，一個最常見的例子就是一片雪地中的白色雪人。

　　6.背景占大部分畫面

　　相對被攝體來說較大的背景也會令自動對焦系統失效。例如一個矮小的人在巨大的城市街景前，自動對焦系統就無法工作了，切換手動對焦就可以做得又快又好。