Canon EOS R7 (eBook)

Der Autofokus (AF) der EOS R6 und R5 hatte sich gegenüber den vorherigen R-Modellen schon erheblich verbessert. Der Autofokus der EOS R7 orientiert sich hingegen am Autofokus der EOS R3 und legt funktional noch mal eine »ordentliche Schippe drauf«. Der Funktionsumfang wurde deutlich weiterentwickelt.

Am Anfang der Kapitel über den Autofokus der EOS R7 werden wir die technischen Grundlagen der Autofokus-Funktionen beschreiben. Da es viele neue Funktionen zu erklären gibt, werden wir uns in diesem Grundlagenteil sehr kurz fassen und uns später auf die spezifischen Funktionen konzentrieren.

2.1Funktionsweise und Technik

Kameras der Modellreihe R (also auch die EOS R7) verfügen gegenüber einer klassischen digitalen Spiegelreflexkamera (DSLR) im optischen Betrieb über zwei unterschiedliche Autofokussysteme, die miteinander verzahnt arbeiten und sich ergänzen: den Phasen- und den Kontrast-Autofokus. Eine DSLR benötigt diese Kombination nicht, da sie für den Autofokus einen eigenen »Bildsensor« und einen extra Strahlengang hat.

Aufgrund der technischen Weiterentwicklung sowohl aufseiten der Objektive als auch aufseiten der Kameras erreicht die EOS R7 die Leistungsfähigkeit des Autofokus der gehobenen DSLR-Klasse und ist diesen Kameras in weiten Bereichen sogar überlegen.

2.1.1Der Kontrast-Autofokus

Fokussieren hat immer nur ein Ziel, nämlich das gewünschte Motiv an der richtigen Stelle scharf zu stellen. Egal welchen Autofokus Sie verwenden, dieses Ziel bleibt identisch. Der Weg dahin unterscheidet sich allerdings erheblich.

Die Schärfemessung findet bei der EOS R7 auf dem Bildsensor statt, genau genommen anhand der Messdaten des Sensors. Der Kontrast-Autofokus nutzt dafür eine einfache Methode: Der Punkt der größten Schärfe wird beim Kontrast-Autofokus nicht berechnet, sondern schrittweise ermittelt.

Der Anwender legt einen Messbereich fest, also ein Feld, in dem der Autofokus die Schärfe messen und dann fokussieren soll. Dieser Bereich (Autofokus-Feld) kann anders als beim Phasen-Autofokus (DSLR) beliebig positioniert werden. Der Kontrast-Autofokus kann bei der ersten Messung nur feststellen, dass der gewählte Bildausschnitt (vermutlich) unscharf ist. Er beginnt daher, den Autofokus-Motor anzusteuern und die Fokusebene zu verschieben – im Nahbereich zuerst in Richtung zunehmender Entfernung, in der Distanz in Richtung Nahbereich.

Diese Drehrichtung des Autofokus kann die falsche Richtung sein. Nach der Verschiebung wird deshalb neu gemessen: Ist das Foto schärfer geworden, wird die Drehrichtung des Autofokus beibehalten; ist das Foto dagegen unschärfer geworden, wird die Drehrichtung geändert.

Die Messung wird so lange fortgeführt, bis der Punkt erreicht ist, an dem beide Drehrichtungen nur noch zu unschärferen Ergebnissen führen. Man kann dies daran feststellen, dass kurz vor der finalen Fokussierung der Autofokus erkennbar pumpt, um zu probieren, ob es noch ein wenig schärfer geht. Die Messung wird dann beendet – die maximale Schärfe ist erreicht.

2.1.2Der Phasen-Autofokus

Die Arbeitsgrundlage für den Phasen-Autofokus ist ein Bildvergleich: Es wird ein Bild aus zwei leicht versetzen Richtungen abgetastet und dann übereinander projiziert. Ist das Bild unscharf, entsteht ein Bildversatz beider Bilder zueinander, der sich mit einem Winkel beschreiben lässt. Aus diesem Winkel kann nicht nur eine Entfernung berechnet werden, sondern auch eine Richtung. Im Idealfall reicht eine einzelne Messung, um zu fokussieren, da der Phasen-Autofokus nicht nur die Entfernung ermittelt, sondern auch die Richtung, in die die Schärfeebene verlagert werden muss.

Abb. 2.1 Befindet sich das Motiv nicht in der Schärfeebene des Objektivs, sind die Teilbilder gegeneinander verschoben. Die Verschiebung wird als Phasendifferenz bezeichnet (siehe Pfeile).

Im Detail funktioniert es so: Liegt das Motiv in der Schärfeebene, sind die beiden Teilbilder deckungsgleich. Liegt es nicht in der Schärfeebene, sind sie zueinander verschoben. Dies wird auch »Phasenverschiebung« genannt. Durch eine Triangulation – also ein geometrisches Verfahren – kann die Kamera nicht nur die Distanz berechnen, die bis zur Schärfeebene des Motivs fehlt, sondern tatsächlich auch die Richtung, in der scharfgestellt werden muss.

Abb. 2.2 Die Phasendifferenz ergibt den Stellwert für den Autofokusmotor – sowohl in puncto Richtung als auch in puncto Länge –, um die Teilbilder wie hier gezeigt in Deckung zu bringen.

Damit wird schnell klar: Objektiv und Kamera müssen miteinander kommunizieren (früher wurden die Stellbefehle tatsächlich mechanisch mithilfe von Zahnrädern und einem Motor in der Kamera an das Objektiv übertragen). Das Objektiv stellt Tabellen zur Verfügung, die den Wert der Phasendifferenz in eine Bewegung des Autofokus übersetzen, sowohl in puncto Richtung als auch in puncto Länge. Es werden dabei keine tatsächlichen Entfernungen gemessen oder übermittelt, sondern nur Stellwerte, die sich aus der Phasendifferenz ergeben. Die Kamera benötigt bei einem unbewegten Objekt also nur eine einzige Messung, um im Idealfall mit einer Berechnung aus der gerade gemessenen Phasendifferenz die korrekte Stellung für den gewünschten Fokus zu erreichen. Dass sich der Fokus dabei auf eine andere (und bei vielen Objektiven ablesbare) Entfernung einstellt, macht es einfacher, seine Arbeitsweise zu verstehen – tatsächlich findet aber gar keine Entfernungsmessung statt.

Die Messung ergibt einen »Rechenwert«, aus dem dann ein Stellwert generiert und an das Objektiv gesendet wird. Das Objektiv setzt diesen Stellwert um in der Form: »Drehe um x Schritte in Richtung y.« Nach Ausführung des Befehls sollte das Bild scharf sein. So viel zur grundsätzlichen Funktionsweise des Phasen-Autofokus.

Vorteile des Phasen-Autofokus

• hohe Genauigkeit (sofern die Abstimmung zwischen Objektiv und Kamera stimmt)
• schneller aufgrund von Richtungs- und Entfernungsinformationen
• Kann bewegten Motiven schnell folgen.
• prädiktiver Fokus (Der Phasen-Autofokus kann die notwendige Position zum Zeitpunkt der Aufnahme errechnen und zeitgerecht anfahren.)
• Kann bei bewegten Motiven die Änderung der Distanz und die Geschwindigkeit messen, mit der diese Änderung erfolgt, und erlaubt damit die ständige Nachführung der Bewegung.

Nachteile des Phasen-Autofokus

• Die Messung wird unterbrochen, während der Verschluss arbeitet.
• Findet bei fehlenden Strukturen im Motiv unter Umständen kein Ziel.
• Es wird nicht die tatsächliche Schärfe gemessen, sondern die berechnete Schärfe eingestellt.

Vorteile des Kontrast-Autofokus

• Die Autofokus-Messung ist nahezu im gesamten Bereich des Sucherbildes möglich.
• zuverlässige Erkennung und Fokussierung von Gesichtern (wenn gewünscht)
• Der Autofokus kann Strukturen und Formen (Farben) erkennen und verfolgen.
• Durch Signalverstärkung kann er auch bei sehr dunklen Motiven fokussieren.
• Es gibt keine Beschränkung durch die Offenblende des verwendeten Objektivs.

Nachteile des Kontrast-Autofokus

• relativ langsam
• Er fokussiert oft über die Fokusebene hinaus und muss dann nachfokussieren.
• Es ist keine Verfolgung (schnell) bewegter Motive möglich, denn der Kontrast-Autofokus kann keine Distanzänderung – also keine Bewegungsgeschwindigkeit – ermitteln und daher nicht prädiktiv arbeiten.
• Der reine Kontrast-Autofokus kann bei bewegten Motiven komplett versagen, weil sich die Schrittbewegung des Autofokus und die Motivbewegung genau überschneiden.

Sie kennen nun die beiden grundsätzlichen und sehr unterschiedlichen Funktionsweisen des Autofokus einer spiegellosen Digitalkamera. Betrachten wir nun den Autofokus der EOS R7 im Detail.

2.1.3Das Beste aus beiden Welten: Dual Pixel CMOS AF II

Die EOS R7 hat beide Versionen des Autofokus. Sie hat beide Versionen, weil es anders nicht funktionieren würde. Anders als bei einer DSLR sieht der Phasen-Autofokus nämlich nicht immer scharf, sondern nur im Bereich der Nahschärfe. Zur Erinnerung: Der Phasen-Autofokus vergleicht die Lage von zwei Teilbildern zueinander, um aus diesem Winkel Entfernung und Richtung zu berechnen....