AF test (2): Hoe nauwkeurig is Autofocus?

In een eerder artkel over de snelheid van de autofocus bespraken we hoe de diverse AF-systemen werken. En waarom het ene systeem sneller is dan het andere. We gingen in op de vraag hoe goed de AF blijft werken wanneer er (heel) weinig licht is.
De verschillen tussen de verschillende cameratypes (spiegelreflex, compact, spiegelloos) en de gebruikte lenzen bleken in de praktijk heel groot! Dat een spiegelreflex met fase detectie AF sneller scherp stelt dan een systeem camera met contrast detectie, bleek achterhaald. Van alle camera’s die we getest hebben, stelde de Panasonic GX8 – die gebruik maakt van een geavanceerde vorm van contrast detectie – in onze testen het snelst scherp. Met een aantrekkelijk geprijsde Panasonic 14-140mm kitlens stelde de Panasonic GX8 scherp van oneindig tot 1 meter in 0.05 seconde. De langzaamste, eveneens moderne, camera’s hebben een seconde of meer nodig om scherp te stellen onder dezelfde omstandigheden als de Panasonic GX8.
Maar wat heb je aan een AF wanneer die wel snel, maar niet accuraat is? Op die vraag gaan we nu uitgebreid in. We kwamen opnieuw voor verrassingen te staan…

Damhert, NikonD810 met 500 mm Nikkor lens @ 1/3200 sec f/5,6, ISO 3200. Bij zo’n teletoeter is de scherptediepte zeer gering en AF-nauwkeurigheid – ook bij weinig licht – cruciaal!

Wat is de beste?

Altijd verkeerd scherpstellen:
te ver naar voren (front-focus)
te ver naar achteren (back-focus)

Als een camera/lens combinatie altijd te ver naar voren of naar achteren scherp stelt, dan is dat een systematische fout. Daar zijn oplossingen voor.

Bij spiegelreflex camera’s zit de scherpstelmodule op een andere plaats in de camera, dan de sensor waarmee de foto wordt genomen. Wat gebeurt er als de AF-module niet perfect is uitgelijnd ten opzichte van de sensor? Dan denkt het AF systeem dat er een scherpe foto gemaakt kan worden. Zodra de spiegel omhoog klapt, kan er een opname gemaakt worden, maar kan de AF niet meer bijgesteld worden, omdat er dat geen licht meer op de AF sensor valt. Het gevolg is dat een specifieke combinatie van camera en lens op een bepaalde afstand en bij een bepaald brandpunt altijd te ver naar voren scherp stelt (front-focus) of altijd te ver naar achteren scherp stelt (back-focus). Dit is een complex onderwerp: dezelfde lens die op de ene camera last heeft van front-focus, kan op een andere camera perfect scherpstellen. Het zijn met name de lenzen met een hele kleine scherptediepte / hoge lichtsterkte, waarbij het zichtbaar wordt dat de AF niet precies heeft scherpgetseld. Ook omdat moderne camera’s sensoren met steeds hogere resoluties hebben, wordt het duidelijker zichtbaar als de camera niet helemaal goed heeft scherpgetseld.
 
Bij de duurdere spiegelreflex camera’s zijn er mogelijkheden om hiervoor per lens te corrigeren, maar meestal niet per brandpuntsafstand of afstand waarop wordt scherp gesteld. Voor de Sigma Contemporary, Art en Sports lenzen kan je een USB dock kopen, waarmee je op relatief eenvoudige wijze de scherpstelling van de lens zodanig op jouw camera aanpassen, dat de scherpstelling onafhankelijk van afstand of brandpuntsafstand altijd op het juiste punt scherp stelt. Daarmee is de sytematische fout van het AF systeem verholpen. Heb je geen Sigma C, S of A lens, dan kan je de AF van je lens op je camera laten aanpassen door de technische dienst van de importeur. Daarmee zijn echter nog niet alle scherpstel fouten de wereld uit.

Als een camera/lens combinatie soms te ver naar voren en soms te ver naar achteren scherp stelt, dan is dat een toevallige fout. Daar moet je mee leren leven

Geen enkele camera stelt exact op dezelfde plaats scherp als die meerdere keren achter elkaar scherp stelt. Gelukkig verloopt het scherpstellen zo nauwkeurig, of is de scherptediepte zo groot, dat het de meeste fotografen niet opvalt dat hun camera (net) niet helemaal goed scherpstelt. In de afgelopen maanden hebben we de spreiding in scherpte van tientallen camera’s en lenzen gemeten, waarbij we bewust de systematische fout (frontfocus / backfocus) buiten beschouwing hebben gelaten. Net als bij de AF snelheid blijken er bij de AF nauwkeurigheid ook enorme verschillen te bestaan.

Missers, een onderbelicht probleem

Dan hebben we nog het fenomeen van de ‘totale missers’. Zowel in sommige praktijksituaties als tijdens de testen in de studio geeft de camera soms een piepje ten teken dat er goed scherpsgesteld is, terwijl je zo al kan zien dat dat totaal niet het geval is. In onze testprocedure bepalen wij de AF-snelheid door de camera, op statief en met steeds dezelfde beelduitsnede, van oneindig naar ca. 1 meter te laten scherpstellen op een contrstrijk onderwerp en te meten hoelang de camera daarover doet. Omdat de scherpsteltijd nooit exact gelijk is, doen we die test vijf tot tien keer en berekenen we het gemiddelde (de mediaan om precies te zijn). Dat doen we dan nog bij variabele lichthoeveelheden (“van kaarslicht tot daglicht”) om erachter te komen of de AF-snelheid afhangt van de lichtwaarde. Alles bij elkaar toch gauw 50 opnames.

Je wil niet weten hoe vaak in zo’n serie een totaal onscherpe opname voorkomt! Dan hebben we het niet alleen over consumentencamera’s van een paar honderd euro’s, maar ook over spiegelreflexen in het professionele segment. De reden dat dit probleem in de dagelijkse opnamepraktijk meestal onopgemerkt blijft, is dat wanneer je door je zoeker kijkt, je vóór je de opname maakt al ziet dat die niet scherp is. Instinctief richt je de AF dan op een ander punt en meestal komt het dan wel goed. In de ergste gevallen overrule je handmatig de AF om de scherpte op de juiste plaats te krijgen. Bij onze laboratoriumtesten gebruiken we expres de zoeker niet meer nadat we bij de start hebben gecontroleerd dat het juiste AF punt is gesleceteerd en klikken gewoon door volgens een vast testprotocol. Dan ontdek je de missers pas later.

Wij houden dit percentage ‘missers’ bij en hopen het ooit nog eens per camera of per lens te kunnen rapporteren. Onze ervaring tot nu toe is dat ‘missers’ vaker voorkomen bij groothoeken dan bij gewone lenzen. Maar ook dat een objectief met een mooie bokeh (lange brandpuntsfastand en/of een groot diafragma) op een spiegelreflexcamera ingesteld op oneindig soms weigert scherp te stellen op een onderwerp heel dichtbij (en andersom). Op dit moment is onze database nog te klein om er verdere uitspraken over te kunnen. Blijf ons dus volgen…

Scherptediepte camoufleert veel

Omdat er zoiets bestaat als scherptediepte, kun je een voorwerp scherp afbeelden met meerdere ingestelde afstanden. Je zult alleen zien dat de scherpte voor en achter dat onderwerp varieert. Je zou verwachten dat met een camera op statief, met gebruikmaking van hetzelfde scherpstelveld en exact dezelfde beelduitsnede, de autofocus altijd dezelfde instelafstand kiest. Dat blijkt niet het geval! Eenmaal van de schrik bekomen, zou je op zoek naar een verklaring misschien verwachten dat bij contrastdetectie, waar de camera ‘pendelt’ tot het gebied gevonden is waarbij het contrast niet meer verandert bij verandering van instelafstand; je kunt je voorstellen dat je verschillende resultaten krijgt wanneer je dat punt van ‘ver’ of van ‘dichtbij’ benadert. Maar bij fasedetectie zou dat niet moeten: de camera ‘berekent’ hoever de lens moet worden verdraaid en verandert er daarna niets meer aan. Maar de praktijk is niet altijd zoals je zou verwachten en heeft altijd gelijk!
Zie hierboven een opname, gemaakt met een goede spiegelreflex en een goede (24mm) lens van een onderwerp op ca 500 m afstand (zeg maar oneindig). Alles op stevig statief, 1/3200 seconde f/2,8, scherpgesteld met het middelste AF-veld op de boerderij. We herhaalden dit een keer of tien. De onderste opname is een detail (200%) van het gras op de voorgrond van 2 verschillende opnames uit de serie. De boerderij is in beide gevallen scherp, maar uit de (on)scherpte van de voorgrond zie je dat er een flink verschil in ingestelde afstand bestaat! De scherptediepte camoufleert de verschillen in de scherpstelling op de boerderij in de verte, maar ze zijn er wel degelijk.

EXIF informatie over scherpstelafstand onbruikbaar

Om dit fenomeen wat uit te diepen, besloten we naar de EXIF-informatie te kijken. De meeste fotobewerkingsprogramma’s tonen de ingestelde afstand niet in de EXIF-lijst van instellingen, maar bij vrijwel alle camera’s wordt die informatie wel degelijk opgeslagen in het RAW of jpg bestand. Je moet er alleen even naar zoeken met een speciaal programma zoals exif-viewer. Helaas – die EXIF-informatie is 4-bits en geeft dus maar 16 stappen, en die zitten vooral in het dichtbijgebied. Dat is verklaarbaar: de afstandsinformatie wordt vooral gebruikt voor het regelen van de flitsintensiteit, en flitsen doe je altijd dichtbij.
Hoewel de EXIF informatie over de scherpstelafstand geen uitsluitsel kan geven over de exacte afstand waarop scherpgesteld is, kan het wel een indicatie zijn: als uit de EXIF informatie al blijkt dat twee opnames waarvan je dacht dat ze op dezelfde afstand waren scherpgesteld, een andere scherpstelafstand hebben, dan weet je dat de camera zeker niet op dezelfde afstand heeft scherpgesteld.

Verschuiving bij diafragmeren

Live View

 De hyperfocale afstand

De hyperfocale afstand is de ingestelde afstand waarbij je het maximale scherptedieptebereik hebt. Die hangt af van de brandpuntsafstand van de gebruikte lens en het diafragma. De ‘verste’ afstand die nog scherp wordt afgebeeld is dan oneindig; de ‘kortste’ afstand die nog scherp is, is precies de helft van de hyperfocale afstand (we zullen je de wiskundige formule waaruit dat blijkt besparen). Vooral landschapsfotografen zijn in de hyperfocale afstand geinteresseerd; ze willen het landschap van voor tot achter scherp hebben en passen het diafragma daar op aan. We hebben wel van deze fotografen in de weer gezien met onhandige tabelletjes. Wij vragen ons daarom al jaren af wanneer er nu eens een camera komt die voor mij de hyperfocale afstand berekent en op het display toont, en die de lens liefst ook vanzelf op die afstand instelt. Alle gegevens voor zo’n berekening zitten immers al in de processor van de camera! Het diafragmeerknopje dat op veel bodies figureert vinden wij voor het beoordelen van de scherptediepte eigenlijk tamelijk zinloos. Het beeld is veel te donker en leent zich alleen voor een globale indruk; we gebruiken het eigenlijk nooit.

Zo’n landschap wil je van voor tot achter scherp hebben. Samsung NX30, 50 mm 1/200  f/8

Conclusie

Hoe dieper wij in het fenomeen Autofocus duiken en hoe kritischer wij kijken, destemeer komen we tot de conclusie dat de AF-snelheid de laatste jaren enorm verbeterd is. En dat er aan de nauwkeurigheid van de AF nog wel wat te optimaliseren valt. Soms maken de algoritmes er gewoon een potje van, zelfs bij de zogenaamde ‘kwaliteitscamera’s’. Wanneer je diafragmeert blijven de onregelmatigheden vaak onder de oppervlakte. Maar bij het werken bij volle opening en met de enorme resoluties van de moderne sensoren, zie je elke afwijking. Je kunt er vergif op innemen dat nu de zeer lichtsterke objectieven (f/1,4, f/1,8) tegenwoordig ook binnen het bereik liggen van de gewone hobbyist, dit probleem meer aandacht krijgt.

Wij hebben intussen een flinke dataset met scherpstelgegevens (snelheid en nauwkeurigheid) van tientallen camera’s en lenzen. We gaan die verder uitbreiden en uitwerken en komen daar in deel 3 van deze AF-serie op terug. Blijf dus op de hoogte via CameraStuffReview! Abonneer je op onze gratis nieuwsbrief, waarmee we je eens per maand op de hoogte houden.