Contrastdetectie autofocus (CD-AF) maakt gebruik van het feit dat een scherp beeld tegelijk ook een beeld is met maximaal contrast. Door de afstandsinstelling van de lens in kleine stapjes te verdraaien zoekt de camera de stand op met het hoogste contrast. Deze lensbewegingen kosten wat tijd, daardoor is contrastdetectie AF trager dan fasedetectie AF. Het voordeel is echter dat de camera scherpstelt met behulp van de informatie van de sensor zelf. De scherpstelling is daardoor zeer accuraat.
Contrast en scherpte
Dat contrast en scherpte samenhangen is het best te zien aan de hand van het histogram, de verdeling van het aantal pixels gerangschikt van donker naar licht. Bij de ultiem onscherpe foto hebben alle pixels dezelfde lichtwaarde, het beeld is egaal grijs. Het histogram zal ergens in het midden een scherpe piek laten zien. Naarmate de scherpte toeneemt wordt de piek in het histogram steeds breder. In de plaatjes rechts tonen we de histogrammen van een zeer onscherpe, een matig onscherpe en een scherpe foto.
In deze matig scherpe opname zie je dat het histogram al wat breder geworden is, vooral de ‘staarten’ links en rechts zijn groter, wat wil zeggen dat er meer extreem wit en zwart in het beeld zit.
Het plaatje hiernaast is ‘scherp’. Let eens op de hoeveelheid zwart, links in het histogram, en op het feit dat de curve aan de rechterkant doorloopt tot in het totale wit.
Om een objectieve maat te hebben voor de breedte van de piek in het histogram kunnen we die uitdrukken in een getal, de zogenaamde standaard deviatie. Photoshop heeft die voor de drie beelden hiernaast uitgerekend. Onscherp 40, matig onscherp 41 en scherp 45.
Met een Nikon D700 met 60 mm Makro lens hebben we een testkaart (Siemensster) gefotografeerd. De lens stond op MF. We verdraaiden de scherpstelling in stapjes van 10 cm, vanaf 60 cm tot 1,5 meter. Op de verticale as staat de standaard deviatie en op de horizontale as de stapjes. Je ziet hoe de curve een prachtige piek vertoont, in dit geval bij 105 cm. Dat was nou net de afstand waarop we moesten scherpstellen!
In de AF modus met contrastdetectie (op compactcamera’s standaard, en op SLR’s alleen in de Live View modus) stelt de camera scherp door de lens iets te verdraaien en het contrast te meten. Neemt dat toe, dan betekent dat: meer scherpte. De lens draait nog een stapje verder, enzovoort. Op het moment dat verdraaiing van de lens geen verandering in contrast meer meebrengt, is het scherpstelpunt bereikt. Wanneer het contrast bij het verdraaien van de lens afneemt, is hij het scherpste punt voorbij en doet hij een stapje terug.
Je ziet aan deze curve dat er ver buiten het scherpstelpunt gebieden zijn waar het contrast niet reageert op het verdraaien van de lens. Dat verklaart waarom een camera soms hardnekkig weigert een scherpstelpunt te vinden. Soms krijg je het gevreesde ‘pendelen’. Pendelen komt zowel bij contrast AF als bij fase AF voor. Je moet de camera dan even ‘helpen’ door hem te laten scherpstellen op een punt in de buurt van het gewenste onderwerp. Je wilt dat het scherpstellen begint op het ‘steile’ deel van de curve.
Nauwkeurigheid en herhaalbaarheid
Omdat de Contrastdetectie methode scherpstelt op de sensor zelf, is de contrastdetectie methode uiterst accuraat. “What you see is what you get“, er kan nauwelijks sprake zijn van een meetfout. Bij de Fasedetectie methode ben je afhankelijk van een aantal uiterst kritische mechanische afstellingen (zie daarvoor ons artikel over Fasedetectie AF). Zelfs het uitzetten en inkrimpen van de camerabody bij temperatuurswisselingen kan al een meetfout veroorzaken. Dat is vooral het geval bij grote diafragma’s en bij telelenzen, de scherptediepte is dan immers zo gering dat elke afwijking onmiddellijk te zien is. Ook wanneer je een aantal opnames maakt met exact dezelfde instellingen kan de autofocus iedere keer weer een fractie anders reageren.Het plaatje hierboven (overgenomen van Panasonic) laat schematisch de nauwkeurigheid van het scherpstellen zien voor een aantal diafragmaopeningen. De gele lijn geeft de nauwkeurigheid van contrast AF en de rode lijn de nauwkeurigheid van fasedetectie AF. Bij f/2.8 of kleiner neemt de nauwkeurigheid van fasedetectie snel af, terwijl de contrastdetectie onveranderd goed blijft. Bovendien wordt bij contrastdetectie frontfocus en backfocus zichtbaar bij f/2.8 of kleiner. Diverse onafhankelijke lens-testers hebben soortgelijke resultaten gerapporteerd. Is het voor jouw foto dus van het grootste belang dat het onderwerp scherp wordt afgebeeld, en in het bijzonder wanneer je werkt met een grote lensopening (laag diafragmagetal), gebruik dan contrastdetectie. Heb je een SLR, zet ‘m dan op Live View. Bij Liveview wordt er scherpgesteld op basis van het sensorsignaal.
Snelheid
Tot zover lijkt het alsof contrastdetectie AF louter voordelen kent. Dit is niet waar, contrastdetectie AF is namelijk langzaam! Terwijl bij fasedetectie AF de meting plaatsvindt zonder enige mechanische beweging, moet bij contrastdetectie de lens tijdens de meting bewegen. Dat kost tijd, en wel meer tijd naarmate de lens groter en het glasdeel zwaarder is. Vooral bij spiegelreflexen met lichtsterke, professionele optiek is het scherpstelproces in Live View tergend traag. Daar worden dan weer allerlei trucjes voor bedacht, zoals systemen waarbij eerst grof met fasedetctie wordt scherpgesteld, en vervolgens accuraat met contrastdetectie. Het blijven lapmiddelen. Op compactcamera’s (korte brandpuntsafstand) zijn de lenzen kleiner en lichter, en bovendien is de scherptediepte groter. Daar is contrastdetectie AF nog wel zo snel dat je ze ook kunt gebruiken voor actiefoto’s (hoewel de reactietijd bijna altijd meetbaar en merkbaar trager is dan bij een SLR met fasedetectie AF). Systeemcamera’s met verwisselbare optiek (tegenwoordig ook met APS-C sensor) liggen daar een beetje tussen in. Voor die groep zijn sensoren ontwikkeld met fasedetectie-pixels. Daarover meer in een volgend artikel.