影像清晰度（二）：对焦技法

除非追求非常特殊的效果，我们都希望被摄主体在影像中以清晰的状态呈现。影响影像清晰度的一个重要因素是拍摄对象与相机之间的相对运动。相机拍摄每幅照片时，感光片都会曝光一定的时间。如果拍摄对象与相机之间有相对运动，拍摄对象上的一点在影像中不只对应单一的点，而是一个运动轨迹。与景深的情况相同，如果景物点的影像轨迹在人眼的分辨域限之内，景物仍然会被看成清晰的。

拍摄对象与相机之间的相对运动可以来自拍摄对象的运动（运动物体），相机的运动（手持相机拍摄）或两者同时的运动。减少相机运动的主要方法是使用三脚架。拍摄清晰的运动物体的主要方法是使用非常短的快门。影像清晰度的运动因素不是这组文章的主题。

即便在拍摄对象与相机保持相对静止的情况下，影像也不能达到完全清晰。在上一章我们已经看到，由于光学成像原理和人眼的分辨机制，影像的清晰范围是有一定限度的。这个影像清晰范围称为影像的景深，而景深围绕着对焦平面。于是，对影像清晰度的控制就可以通过对焦控制和景深范围控制来实现。这分别是下面两章的主题。

对焦和曝光是摄影的两项基本技法。和曝光一样，在摄影发展的早期，摄影师需要花费很大的心思准确地对焦。那时，对焦都是手动进行的，在取景器中有多种技术去验证对焦的准确性。对快速运动物体的对焦几乎不可能实现。和自动曝光一样，自动对焦技术大大简化了摄影对焦过程。

自动对焦

自动曝光基于相机对光强的自动测定。这由内置测光表来实现。同样，自动对焦可以基于相机对景物距离的自动测定。知道了景物到感光平面的距离，镜头的对焦位置就可以参照镜头的焦距计算出来。对焦就是调节镜头与感光平面间距离的过程。

景物的距离可以通过向景物发射超声波或红外线，然后测定相机接收到从景物反射回声波或光波的延时计算出来。这种向景物发射声波或光波的自动对焦机制称为主动对焦机制。这种机制是自动对焦技术发展早期相机采用的方法。它的一个主要缺陷是，测距声波或光波会受到途中物体的干扰。一个明显例子是透过玻璃对焦。在这种情况下，主动对焦机制往往会失灵。

为此，人们后来在自动对焦技术中引入被动对焦机制。在这种机制中，相机只根据对当前影像的分析来实现自动对焦。对影像的分析又包括相位检测和对比度检测两种方法。相位检测方法的原理与我们的立体视觉类似。举起右手的食指放在眼前。当我们把眼睛对焦在食指上时，我们的两只眼睛会看到同一个指头。此时，食指在两只眼睛中影像的相位相同。当我们把眼睛的聚焦点移到食指的前后，我们立刻会看到重影。此时，食指在两只眼睛中影像的相位出现偏差。这样，立体影像的相位差便可以作为指导对焦的一个重要依据。对比度检测方法的原理相对简单。与模糊的影像相比，在聚焦的影像中，景物或景物不同部分之间的对比度最大。这两种方法是目前高端相机中自动对焦所采用的方法。

针对喜好深究的摄影爱好者，基于相位检测的自动对焦技术的原理如下图所示。其中，相机对从镜头两侧所采集到影像的相位进行比较。第1种情况表明对焦过近，第2种情况对焦准确，第3种情况对焦偏远，第4种情况对焦偏得更远。图片取自wikipedia.org。

曾经有一段时期，自动对焦只能针对位于取景域中央的景物。后来自动对焦区域分布到取景域的多个方位。这样，自动对焦时我们还可以选择不同的对焦区域，不一定非得对取景域的中央进行对焦。这为拍摄主体不在取景域中央的情况提供了一个简便的解决办法。

一个相机上可选的对焦区域总是有限的，拍摄主体不在任何对焦区域上的情况也是会发生的。在这种情况下，我们可以使用自动对焦锁。我们首先把拍摄主体放在已选的对焦区域上进行自动对焦。此时按下自动对焦锁，镜头就不会再前后移动。接着我们可以重新取景拍摄。

两种自动对焦模式

自动对焦有两种使用模式：对焦优先模式和拍摄优先模式。在尼康相机中，对焦优先模式和拍摄优先模式分别用AF-S和AF-C标示。佳能相机的对应名称分别是One-Shot和AI Servo。

通常情况下我们使用的都是对焦优先模式。当快门按钮轻按时，自动对焦即被启动。如果相机已对某个物体对焦，当我们把对焦点对准另一个不同距离处的物体再轻按下快门按钮时，相机又会对这个物体对焦。在对焦优先模式下，只有当相机对焦成功时，快门按钮才能被完全按下进行拍摄。这显然是保证影像质量的一种机制。

自动对焦需要时间。当拍摄时间紧急时，例如在新闻摄影和体育摄影中，我们可能需要进行快速连拍。这时对焦优先模式很可能变成一种干扰，于是我们希望使用拍摄优先模式。在拍摄优先模式中，相机不需要对焦准确，快门按钮就可以完全按下进行拍摄。

此外，当快门按钮轻按下时，两种自动对焦模式的行为也不相同。在对焦优先模式中，当快门按钮被轻按时，自动对焦完成后对焦即被锁定。需要再一次轻按下快门按钮，相机才会再次进行对焦。相反，在拍摄优先模式中，当快门按钮轻按下时，相机会不断地进行自动对焦。这也是为了便于拍摄运动物体。

对于大部分静止的景物，对焦优先自动对焦模式用起来最方便。只要对焦点选得合理，影像会很清晰。下面作品中对德国海德堡老城一角的俯拍就是一个例子。

然而对于拍摄运动的物体对焦优先模式往往成为干扰，因为它遵从锁定再拍摄的步骤。这时拍摄优先模式就成为必需。下面作品中迎面跑来的孩子是拍摄优先模式的一个最好的用例。作品摄于新加坡裕华园。

跟踪对焦

拍摄优先自动对焦可以很好地处理纵深方向运动的景物。然而当景物同时有横向运动时，手动追拍将很困难。为了解决这一问题，现代的高端相机上还提供了另外一个拍摄运动物体的先进功能，我们可以把它称为跟踪对焦。

在目前的许多相机上，我们可以根据需要对多个不同的对焦区域进行选择。但不论是用对焦优先模式还是拍摄优先模式，我们同时都只能选中某一个对焦区域。当用拍摄优先模式去拍摄横向运动物体时，我们要将选中的对焦区域不时地对准被拍物体，以尽量保持对焦状态。这就意味着我们需要转动相机。

在跟踪对焦中，相机本身不需要转动，对运动物体的跟踪由不同对焦区域的切换来自动进行。当运动物体位于某个对焦区域时，该区域就起作用。当物体运动到另一个对焦区域，那个区域就开始起作用。这样横向运动物体将持续自动地处于对焦状态。

跟踪对焦主要用在体育摄影中。当然，在拍摄航空表演时，它也会有很大的帮助。作品摄于新加坡航空展。

手动对焦

虽然自动对焦在大部分情况下用起来很方便，但是它并不适用于所有的情况。在某些情况下，手动对焦仍然是必要的。

首先，在自动对焦失灵的场合，我们就不得不借助手动对焦。相机在检测相位或对比度时需要借助明显的线条。如果景物中线条很少，会给自动对焦带来困难。两个常见的例子是天空和沙丘。天空中云彩之间的过渡有时很缓和，沙丘中有时也没有明显的线条。在拍摄这两种景物时，我们就需要使用手动对焦。而下面作品中黄山的山峦是另一个例子。

其次，在微拍中也时常使用手动对焦。在微拍中景物的距离变化很大。往往当相机转过一个很小的角度，落在对焦区域中的景物的距离就会发生很大变化。这样，在取景时如果使用自动对焦，会出现镜头前后不停移动试图对焦的情况。这不但耗费相机镜头，而且干扰取景。这时我们就需要切换到手动对焦。在手动对焦模式中，我们也容易对对焦点做细微的调节。下面作品中花卉的特写就是一个很好的例子。作品摄于北京植物园。

再次，对于不断变化的景物，我们也只能使用手动对焦。焰火是一个最明显的例子。焰火是一个不断变化的拍摄对象，我们很难对其进行自动对焦。我们还没有来得及选取对焦区域，它就已消失在夜空中了。在这种情况下，我们需要先手工对焰火将出现的天空进行对焦，然后等待焰火的出现。下面的作品摄于新加坡滨海湾。

需要手动对焦时，我们首先要把对焦模式设到手动对焦档。这一般需在机身上设定。但对于高端的镜头，在镜头上也可以从自动对焦切换到手动对焦。在手动对焦时，我们转动镜头上的对焦环，前后移动镜头。我们可以通过观察取景器来判断是否对焦。大部分相机有对焦成功显示。对短暂的景物进行手动对焦时，我们也可以使用镜头上的对焦标尺。从对焦标尺上我们可以读出镜头大约对焦在多远的距离上。或者也可以找一个和景物距离相近的参照物进行预先对焦。