相機AF是什麼？認識自動對焦（Autofocus）的原理與運用

相機AF是什麼？

相機AF，全稱為Autofocus，中文意為「自動對焦」。 它是指相機在拍攝時，能夠自動偵測並調整鏡頭，使影像中的主體清晰地呈現在感光元件上，從而無需拍攝者手動進行對焦的技術。自動對焦系統是現代數位相機的核心功能之一，極大地簡化了攝影流程，讓更多人能夠輕鬆捕捉清晰銳利的影像。

自動對焦（AF）如何運作？

相機的自動對焦系統主要依賴於兩種基本技術：對比度檢測（Contrast Detection AF）和相位檢測（Phase Detection AF），許多現代相機也會結合使用這兩種技術，以達到更快的對焦速度和更高的精確度。這兩種技術的運作原理如下：

1. 對比度檢測自動對焦 (Contrast Detection AF)

對比度檢測AF是最早應用於數位相機的自動對焦技術之一，在無反光鏡相機（Mirrorless Cameras）中尤為常見。它的基本原理是：

• 偵測影像對比度： 相機的感光元件會持續掃描影像，尋找畫面中對比度最高的區域。一般來說，當主體清晰對焦時，其邊緣的對比度會達到最大值。
• 移動鏡頭以尋找最高對比度： 相機通過微調鏡頭的位置，向「清晰」的方向移動，同時不斷監測畫面的對比度變化。
• 鎖定對焦點： 當偵測到對比度達到最大值時，相機便認為已經完成對焦，並鎖定該鏡頭位置。

優點：

• 對焦精度高，尤其在光線充足、對比度明顯的場景下。
• 結構相對簡單，成本較低。
• 在拍攝影片時，可以實現更平順的對焦過渡。

缺點：

• 對焦速度相對較慢，尤其在光線不足或對比度低的環境下。
• 在極端情況下，可能會出現「拉風箱」（即鏡頭在對焦點前後來回搜尋，浪費時間）的現象。

2. 相位檢測自動對焦 (Phase Detection AF)

相位檢測AF通常應用於數位單眼相機（DSLRs）的獨立對焦模組，以及現代無反光鏡相機的感光元件上（稱為「全像素雙十字相位檢測」或類似技術）。它的運作方式更為直接：

• 分離光線： 光線通過鏡頭進入相機後，一部分會被分流到獨立的相位檢測對焦感應器上（DSLR），或在感光元件上預留專門的像素進行相位檢測（無反）。
• 產生相位差： 對焦感應器會將進入的光線分成兩束，並分別投射到兩個微小的感應區域。如果影像未對焦，這兩束光線就會產生「相位差」，形成偏移。
• 計算對焦方向和距離： 相機通過測量這兩束光線之間的相位差，能夠直接計算出鏡頭需要移動的方向和距離，以達到精確對焦。
• 快速移動鏡頭： 這種計算是實時且直接的，因此對焦速度非常快，幾乎瞬間就能完成。

優點：

• 對焦速度極快，是運動攝影和抓拍的理想選擇。
• 在低光環境下表現較好。
• 能更精確地追蹤移動物體。

缺點：

• 相較於對比度檢測，對焦精度在某些極端情況下可能略遜一籌（尤其是在微距拍攝或高反差邊緣）。
• 在影片拍攝時，如果不是特別優化的系統，可能會出現對焦跳躍的情況。
• 獨立對焦模組會增加相機的體積和複雜性（DSLR）。

混合式自動對焦系統 (Hybrid AF)

為了結合對比度檢測和相位檢測的優勢，許多現代數位相機，尤其是無反光鏡相機，都採用了混合式自動對焦系統。這種系統會在感光元件上同時集成相位檢測像素和對比度檢測機制。

• 初始階段： 系統利用相位檢測技術進行快速的初步對焦，迅速將鏡頭移近目標。
• 精確階段： 當接近對焦點時，系統會切換到對比度檢測模式，進行精確微調，確保最高的影像銳利度。

這種混合方式兼顧了速度和精度，成為目前主流的自動對焦解決方案。

自動對焦模式的選擇

除了自動對焦技術本身，相機還提供了多種自動對焦模式，以適應不同的拍攝場景和需求。了解這些模式對於充分發揮相機的AF能力至關重要。

1. 單次自動對焦 (One-Shot AF / AF-S)

這是最基本和最常見的AF模式。當您半按快門按鈕時，相機會執行一次對焦，然後鎖定對焦點。這種模式適用於拍攝靜態物體，例如風景、肖像（如果人物不移動）等。一旦完成對焦，即使主體或相機略有移動，相機也會保持該對焦距離，直到您鬆開快門按鈕或重新半按。

2. 連續自動對焦 (AI Servo AF / AF-C)

在這種模式下，相機在您半按快門按鈕的同時，會持續不斷地重新對焦，以追蹤移動的主體。這對於拍攝運動中的運動員、飛行的鳥類、行進中的汽車等非常有用。只要您保持半按快門，相機就會盡力讓移動的主體始終保持在對焦點上。

3. 自動自動對焦 (AI Focus AF / AF-A)

這是Combining AF-S和AF-C的一種智能模式。相機會自動判斷主體是否移動。如果相機偵測到主體是靜止的，它會自動切換到單次自動對焦（AF-S）；如果偵測到主體正在移動，則會自動切換到連續自動對焦（AF-C）。這種模式旨在讓拍攝者無需手動切換對焦模式，但有時可能不如手動選擇精確，尤其是在主體移動的邊緣情況下。

自動對焦區域模式

除了對焦模式，相機還提供不同的對焦區域模式，讓您可以控制相機應該在畫面的哪個範圍內尋找對焦點。常見的區域模式包括：

• 單點對焦： 允許您手動選擇一個單獨的對焦點，並將其精確地對準您想要拍攝的主體。這是最精確的模式，適合需要嚴格控制對焦的情況。
• 區域對焦： 將對焦點區域劃分為幾個更大的區域，相機可以在這些區域內自由選擇最合適的對焦點。這在拍攝運動物體時非常有用，因為您可以大致框定主體所在的範圍，讓相機自行在該範圍內追蹤。
• 廣域/自動對焦： 相機會自動偵測整個畫面的所有物體，並根據演算法選擇一個或多個對焦點。這對於快速抓拍或拍攝畫面中有許多潛在主體時較為方便。
• 人臉/眼部偵測對焦： 專門針對人像拍攝設計，相機會優先偵測人臉和眼睛，並將對焦點鎖定在眼睛上，以確保人像照片中的眼神銳利。

總結

相機AF（自動對焦）是現代攝影不可或缺的技術，它透過對比度檢測、相位檢測或兩者結合的混合系統，讓相機能夠自動偵測並調整鏡頭，實現影像的清晰對焦。理解AF的基本原理、不同的對焦模式（AF-S、AF-C、AF-A）以及對焦區域模式，可以幫助攝影師更有效地運用相機，捕捉到您想要的精準、銳利的畫面，無論是靜態風景還是高速運動，都能得心應手。