7 Autofokus-Systeme im Test

Immer mehr Modelle wie die Canon 80D, die Nikon D500 oder die Fujifilm X-Pro2 werden mit immer raffinierteren AFSystemen ausgeliefert. Die Hersteller schrauben nicht nur an der Zahl der Messfelder, deren dynamischen Kombinationsmöglichkeiten und der Flächenabdeckung; auch die Algorithmen und die Rechenkapazitäten werden stetig besser: Einige Kameras nutzen inzwischen extra Prozessoren allein für die AF-Berechnungen.

Damit kommen wir zu den Kernfragen: Was bringt der hohe technische Aufwand in der Praxis? Sind die aktuellen Systeme signifikant besser? Ist scharfgestellt auch wirklich scharf - oder vielleicht knapp daneben?

Das Testfeld

Die Präzision des Autofokus hängt nicht nur von der Kamera ab, sondern auch vom Objektiv. Je nach Brennweite und Blende sind schnelle und gute Ergebnisse leichter, z. B. bei Weitwinkeln, oder schwerer, wie bei langen Teles, zu realisieren. Wir haben für unseren Test sieben aktuelle Kameras als Vertreter unterschiedlicher Marken und Gerätetypen ausgewählt. Canon 5DS R, Pentax K-1 und Sony A7R II setzen auf einen Vollformat-Sensor, wobei die Sony als Spiegellose als Konkurrenz der beiden klassischen SLRs auftritt.

Das MFT-Lager wird durch Panasonic GX8 und Olympus E-M5 vertreten. Nikon D500 und die spiegellose Fujifilm X-Pro2 repräsentieren die APS-C-Klasse. Mit dieser Mischung deckt unser Testfeld die aktuellen Phasen-, Kontrast und Hybrid-AF-Systeme ab. Grundsätzlich sind kleinere Sensoren bei der Genauigkeit bevorzugt, da mit wachsender Sensorgröße die Schärfentiefe sinkt. Zudem steigt bei konstanter Sensorgröße mit der Auflösung der Anspruch an die Fokussiergenauigkeit. Insgesamt 83 Objektive und über 1500 Aufnahmen hat unser Labor ausgewertet. Aus Zeitgründen konnten wir an der brandneuen Nikon D500 bislang nur fünf Objektive messen.

Das Testverfahren

Mit jeder Kamera-Objektiv-Kombination erstellt das Labor eine perfekt manuell scharfgestellte Referenzaufnahme (drei Brennweiten bei Zooms) sowie eine Reihe mit zehn automatisch fokussierten Bildern. Damit das AF-System dabei tatsächlich zehnmal hintereinander eine komplett neue AF-Messung durchführt, wird die Schärfe grundsätzlich nach dem Auslösen händisch verstellt.

Anschließend wertet ColorFoto das gesamte Datenmaterial aus und vergleicht die mittige Grenzauflösung der automatisch fokussierten Aufnahmen mit der des jeweiligen hundertprozentig scharfen Referenzfotos. Wenn der Autofokus exakt gearbeitet hat, sind die Auflösungswerte von AF- und Referenzfoto gleich, und die erreichte AF-Genauigkeit liegt bei 100 %. Verliert die Auflösung bei der automatischen gegenüber der manuellen Entfernungseinstellung mehr als 20 %, betrachten wir das Foto als unscharf und die AF-Leistung als unzureichend.

Die Testergebnisse - Präzision

Wenn es um die Präzision geht, sind die MFT-Kameras Olympus E-M5 und Panasonic GX8 die Sieger. Die Olympus führt bei den exakt fokussierten Bildern das Feld knapp an: 152 von rund 200 Aufnahmen erreichen über 95 %, weitere 35 mindestens 90 % der Auflösung des manuell scharfgestellten Bilds. Panasonic erzielt eine ähnlich hohe Trefferquote: 142 von 230 Aufnahmen knacken die 95 %- und 41 die 90 %-Grenze. Lediglich die Ausschussbilder mit weniger als 80 % der Referenzaufnahme kommen bei der Panasonic etwas häufiger vor.

Als dritte in der Siegerfolge reiht sich das APS-C-Modell Fujifilm X-Pro2 ein. Zwei von drei AF-Aufnahmen sind gut fokussiert, allerdings ist der Anteil der Bilder, die mindestens 95 % der Referenz erreichen, etwas kleiner als bei den MFT-Kameras - 83 von 180 Aufnahmen. Dafür ist auch die Fehlerquote niedriger - nur 16 Aufnahmen sind unbrauchbar.

Auf einem sehr guten 4. Platz folgt die Sony A7R II. 108 ihrer 280 Aufnahmen erreichen mindestens 95 %, weitere 81 Bilder punkten mit 90 % der Auflösung der Referenz. Nur 25 Fotos fallen komplett durch. Damit führen die vier spiegellosen Modelle das Testfeld an, und die Sony steht trotz ihres KB-Sensors und der hohen Auflösung vor den APS-C-Kameras des SLR-Lagers.

Recht überraschend fällt das Ergebnis bei der zweiten APS-C-Kamera aus, bei der Nikon D500 mit SLR-Technik: Während sich der Ausschuss auf erfreulich geringem Niveau bewegt - bester Wert von allen - liegt die Quote der besonders gut fokussierten Aufnahmen ebenfalls auf niedrigem Level: Nur 9 von insgesamt 120 Aufnahmen überspringen die 95-%-Marke. Aber immerhin 40 Fotos erzielen eine Auflösung von 90-95 % der Referenzbilder. Die niedrige 95 %-Quote könnte mit der sehr hohen AF-Geschwindigkeit der D500 zusammenhängen. Zudem ist die Datenbasis bei der Nikon D500 mit nur fünf gemessenen Objektiven kleiner als bei der Konkurrenz. Wir werden deswegen weitere Objektive messen, und sollte es zu relevanten Verschiebungen kommen, dies nachmelden.

Bei den beiden Vollformat-SLRs von Canon und Pentax fallen vor allem die vergleichsweise hohen Fehlerqouten auf: Rund ein Drittel der Aufnahmen sind bei Canon und Pentax zu stark defokussiert. Anderseits schafft die Canon trotz ihrer sehr hohen Auflösung bei 69 von 300 Aufnahmen einen Auflösungswert von mindestens 95 % gegenüber den Referenzbildern. Weitere 50 Bilder landen im Bereich von 90-95 %.

Die Testergebnisse - Tempo

In Sachen Tempo sind die Verhältnisse längst nicht so eindeutig wie beim Kriterium Präzision. Es gibt hier weder einen MFT-Doppelsieg noch können die spiegellosen Kameras ihre Führungsposition verteidigen. Stattdessen landet die Panasonic GX8 mit einer mittleren Fokussierzeit von nur 0,13 s vorne. Doch direkt in ihrem Nacken folgt eine klassische SLR: Die Nikon D500 liegt mit 0,18 s nur einen Hauch dahinter. Dicht beieinander, aber doch mit einem moderaten Abstand zu den Temposiegern folgen die drei anderen spiegellosen Kameras mit 0,24 s (Sony A7R II), 0,25 s (Olympus E-M5) und 0,27 s (Fujifilm X-Pro2). Das Schlussfeld bildeten Canon 5DS R mit 0,38 s und Pentax K-1 mit 0, 42 s.

Funktionsweise des Phasen-AF

Anders als spiegellose Systemkameras, die alle direkt auf dem Aufnahmesensor scharfstellen, haben SLR-Kameras einen separaten Phasenautofokus-Sensor, auf den per Umlenkspiegel ein Teil des durch das Objektiv einfallenden Lichts trifft. Die Optik des AF-Moduls teilt die Strahlen auf und bildet diese auf Messzeilen ab. Das System analysiert, wo die Intensität auf den Zeilen am größten ist, berechnet daraus, wie weit die Fokus- von der Objektebene entfernt liegt, und steuert den Mikromotor im Objektiv entsprechend. Der Vorteil dieses Verfahrens: Die Kamera ermittelt mit einer einzigen Messung, in welche Richtung und wie weit die Linsen verschoben werden müssen, um ein scharfes Bild zu erzeugen.

Eine mehrstufige Feinjustage erfolgt in vielen Fällen nicht. Das spart Zeit, geht aber oft zu Lasten der Präzision. Zudem muss das Phasenautofokus-Modul für die exakte Fokussierung sehr genau kalibriert sein, da es sich um ein vom Aufnahmesensor getrenntes Bauteil handelt. Selbst wenn die Kalibrierung zunächst passt, kann sich dies im Laufe der Zeit ändern. Außerdem klappt die Phasendetektion nur bei Motiven mit geeigneter Struktur - am besten mit kontrastreichen Kanten und bei ausreichend Licht.

Auch die Lichtstärke des Objektivs spielt eine Rolle: Je größer die Eintrittspupille ("wächst" mit dem Blendendurchmesser), desto breiter das Messsignal auf den AF-Sensoren und desto genauer womöglich das Ergebnis. SLR-Kameras können das Phasenautofokus-Modul zudem nur im Sucherbetrieb nutzen, im Live-View wechseln sie zu einer meist lästig langsamen Lösung, für die sie die Daten des Aufnahmesensors nutzen. Drei Kameras in unserem Testfeld nutzen dieses Verfahren: Canon 5DS R, Nikon D500 und Pentax K-1. Nikon bietet dabei das wohl aufwendigste AF-System, das aus der Nikon D5 stammt; es hat einen eigenen Prozessor und 153 Messfelder, davon 99 Kreuzsensoren.

Funktionsweise des Kontrast-AF

Spiegellose Systemkameras kommen ohne separaten AF-Sensor und stellen immer direkt auf dem Aufnahmesensor scharf. In den aktuellen Modellen werden sowohl reine Kontrast-AF-Systeme als auch Hybrid-AFs, also kombinierte Phasen- und Kontrast-AFSysteme, verwendet. Nur die Olympus E-M5 stellt in unserem Testfeld per Kontrast-AF scharf: Ein Stellmotor bewegt die Optik, während das AF-System einen oder mehrere Ausschnitte des vom Sensor gelieferten Bilds analysiert. Dabei sucht es nach genau der einen Einstellung, die zum maximalen Kontrast zwischen zwei Bilddetails und damit - wie man annimmt - zur optimalen Schärfe führt. Der Nachteil: Das Objektiv muss dazu hin- und herfahren; wie lange das dauert, hängt nicht zuletzt von der Rechenleistung der Kamera ab.

Panasonic setzt auf eine weiterentwickelte Lösung des Kontrast-AF und nutzt die DFD-Technologie (Depth From Defocus). Diese bestimmt den Abstand zum Motiv im ersten Schritt mithilfe von zwei defokussierten Bildern mit unterschiedlichen Schärfeebenen. Die auf diese Weise ermittelte Position muss anschließend noch feinjustiert werden.

Funktionsweise des Hybrid-AF

Sony A7R II und Fujifilm X-Pro2 realisieren den Phasen-AF direkt auf dem Aufnahmesensor und reservieren bestimmte Pixel für die Phasen-Messung. Die Messfelder konzentrieren sich in der Mitte des Sensors, wobei Sony einen größeren Bereich als Fujifilm abdeckt. Die Messungen am Rand sind wegen schräg einfallender Lichtstrahlen weniger zuverlässig. Zusätzlich beherrschen beide Kameras auch Kontrast-AF. Die Kontrast-AF-Felder decken eine größere Sensorfläche ab. Bei beiden kann der Fotograf nicht eingreifen; die Kameras entscheiden selbst je nach Modus und Licht, wie scharfgestellt wird: Phasen-AF ist die erste Wahl, weil schneller. Hält die Elektronik die Lichtmenge für nicht ausreichend, wird die Kontrastmessung verwendet - entweder komplett alleine oder zu Feinjustage.

Fazit

In Sachen Präzision schneiden die beiden MFT-Kameras Olympus E-M5 und Panasonic GX8 am besten ab. Sie arbeiten schnell, und trotzdem sind drei von vier Aufnahmen gut bis sehr gut fokussiert. Auch die Fujifilm X-Pro2 und die Sony A7R II zeigen gute Ergebnisse - etwa zwei Drittel ihrer Aufnahmen sind gut bis sehr gut fokussiert. Erfreulich: Bei beiden Kameras liegt die Ausschussquote unter 9 %. In diesem Punkt können die drei klassischen SLR-Kameras nicht mithalten. Ihre Autofokussysteme arbeiten durchgehend weniger präzise als die der spiegellosen Modelle. Bei der Zeitmessung dreht sich das Bild: Ganz oben stehen nun die Panasonic GX8 sowie - mit geringem Abstand - die Nikon D500. Es folgen die drei spiegellosen Modelle von Olympus, Fujifilm und Sony. Den Schluss bilden erneut Canon 5DS R und Pentax K-1. Der Gesamtsieg geht somit an die Panasonic GX8. Die Olympus E-M5 erhält den Kauftipp AF-Präzision und die Nikon D500 den Kauftipp AF-Tempo.