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Die Weiterentwicklung der AF-Technologie für die Augenerkennung von Canon

Erfahre, wie Canon einen Autofokus entwickelt hat, der die Augen fliegender Vögel erkennt, und wie sich die Fotografie für den Vogelfotografen Jonas Classon in seiner Branche dadurch verändert hat.
Eine Schellente, die auf die Kamera zuschwimmt, und deren Reflexion im Wasser zu sehen ist.

Es ist besonders schwierig, die Augen scharf abzubilden, wenn eine Schellente direkt auf die Kamera zuschwimmt. Mit dem AF mit Augenerkennung von Canon ist es jedoch ganz einfach. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 mit einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv und einem Canon Extender EF 1.4x III, mit Verschlusszeit 1/2000 Sek., Blende 1:5,6 und ISO 2500. © Jonas Classon

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Gestochen scharfe Augen sind besonders bei der Portraitfotografie wichtig, aber hast du dir jemals darüber nachgedacht, wie wichtig scharfe Augen in der Vogelfotografie sind?

Manchmal haben diese beiden Fotografierichtungen sehr ähnliche Ziele. „Ich möchte den Charakter des Vogels festhalten“, erklärt der Vogelfotograf Jonas Classon. „Ich möchte wirklich in das Bild eintauchen. Manchmal spüre ich eine starke Verbindung zu einem Vogel. Diese festzuhalten und den Betrachtern vermitteln zu können, ist es, was für mich wirklich wichtig ist – die Verbindung zu einem Wildtier wirklich zu spüren.“

Stell dir abgesehen davon einmal vor, welchen Unterschied es macht, wenn ein AF (Autofokus)-System einen fliegenden Vogel erkennen und fokussieren kann, und das selbst unter den schwierigsten Bedingungen, wie schlechtes Licht und Hindernisse, die ständig im Weg sind. „Ich hab 10 Jahre gebraucht, bis mir Actionbilder von Bartkäuzen gelangen. Das hat viel Übung erfordert, und ich habe viele Fehlaufnahmen gemacht“, sagt Classon. „Sobald ich wusste wie es funktionierte, kamen die Canon EOS R5 und der AF mit Augenerkennung auf den Markt.“

„Gestern Abend habe ich eine Stunde nach Sonnenuntergang im Wald ein Foto von einem jagenden Bartkauz gemacht. Vor einigen Jahren hätte ich das nicht gekonnt.“

„Nach der Einführung des AF mit Augenerkennung von Tieren von Canon hat sich alles verändert. Dank des AF kann ich eine Stunde länger Fotos machen – für mich die ereignisreichste Zeit.“

Ein Bartkauz, der auf die Kamera zufliegt mit durch Bewegung entstandene Unschärfe der Flügel sowie Pflanzen im Vordergrund und Bäume im Hintergrund, die unscharf sind.

Während der Bartkauf auf die Kamera zufliegt, bleiben die Augen durch den AF mit Augenerkennung gestochen scharf, und der Hinter- und Vordergrund werden durch die große Blendenöffnung unscharf. So kann Classon sein Motiv durch die große Blendenöffnung nicht nur isolieren, sondern er kann auch später am Abend noch Fotos machen, wenn Eulen am aktivsten sind. All das wird durch den AF, der das Fokussieren übernimmt, möglich gemacht. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 und einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv, mit Verschlusszeit 1/1250 Sek., Blende 1:4 und ISO 4000. © Jonas Classon

Eine Schellente, die vom Wasser losfliegt und dabei mit Wasser spritzt.

Da der AF den Bereich von der Bildmitte bis zum Rand erfasst, müssen Fotografen die Fokuspunkte nicht ändern, wenn sie die Komposition bei einer Action-Szene anpassen. Classon hat festgestellt, dass der AF, wenn er das Auge eines Vogels fokussiert, dieses selbst dann verfolgt, wenn sich das Motiv an den Rand des Bildausschnitts bewegt. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 mit einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv und einem Canon Extender EF 1.4x III, mit Verschlusszeit 1/1600 Sek., Blende 1:5,6 und ISO 1250. © Jonas Classon

Die Entwicklung des AF mit Augenerkennung von Tieren

Moderne Digitalkameras verfügen über einen Autofokus, der nicht nur sich bewegende Motive automatisch verfolgen kann, sondern auch besonders schnelle. Canon setzt neue Maßstäbe, indem es AF-Technologien entwickelt hat, die nicht nur schnellere Bewegungen erfassen können, sondern auch viel mehr Motive, einschließlich Hunde, Katzen und Vögel. Aber das war nicht alles – Ziel von Canon war es, einen AF zu entwickeln, der selbst etwas so kleines wie das Auge eines Vogels fokussieren konnte.

Durch die neueste Ausgabe des EOS iTR AFX-Systems von Canon, das auf Deep-Learning künstlicher Intelligenz (KI) basiert, können die neuesten Kameras, einschließlich der Canon EOS R3, der EOS R5 und der EOS R6, Objekte besser erkennen und noch genauer verfolgen. Die Technologie entstand nach jahrelanger Entwicklung.

Erfahre in dieser Folge des Podcasts „Shutter Stories“ von Canon mehr darüber, wie Deep Learning die Fotografie verändert:

Damit der AF die Augen von Hunden, Katzen und Vögeln verfolgen konnte, musste die KI zuerst darauf trainiert werden, solche Motive zu erkennen. Selbst im Vergleich zu anderen schnell bewegenden Motiven sind Vögel außerordentlich schwierig – es gibt so viele verschiedene Arten, die sich in Form und Größe unterscheiden. Schwäne sind beispielsweise groß und weiß, haben lange Hälse und relativ kleine Köpfe, wohingegen Sittiche klein und bunt sind, einen kurzen Hals sowie relativ große Köpfe haben. Finken haben kleine, spitze Schnäbel, wohingegen Tukane riesige, bunte Schnäbel haben. Einige Vögel haben markante Kronen oder Kämme auf dem Kopf, andere wiederum einen flachen, runden Kopf. Kolibris sind so klein, dass sie in eine Handfläche passen, Albatrosse können eine Flügelspannweite von mehr als drei Metern haben.

Der Unterschied zwischen einem Strauß, einer Eule und einem Pinguin ist im Vergleich zum Unterschied zwischen verschiedenen Hunderassen, selbst zwischen Chihuahuas und Doggen, vergleichsweise minimal. Zudem kann sich die Form und Körperhaltung von Vögeln grundsätzlich unterscheiden. Sie können auf einem Ast sitzen oder mit ausgestreckten Flügeln dahingleiten.

Ein Techniker mit weißen Handschuhen reinigt den Sensor einer Canon Kamera.

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Eine Lachmöwe, die im Morgengrauen vom Wasser aus davonfliegt.

Eine Lachmöwe, die in der Morgendämmerung wegfliegt. Dank des schwenkbaren Displays der EOS R5 und des AF mit Augenerkennung konnte Classon die Kamera auf den Boden stellen, und sich ganz auf die Komposition des Bildes konzentrieren. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 und einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv, mit Verschlusszeit 1/1600 Sek., Blende 1:4 und ISO 2500. © Jonas Classon

Ein Schwarm Singschwäne, die einem rosafarbenen Himmel entgegenfliegen.

Classon hat ein Paar Singschwäne verfolgt, als plötzlich ein ganzer Schwarm auftauchte. Wenn andere Vögel eine Szene unterbrechen, verfolgt der AF weiterhin den Vogel, der ursprünglich anvisiert wurde. Es sei denn, der Fotograf hat die Fokussierung absichtlich geändert. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 mit einem Canon EF 200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x Objektiv, mit Verschlusszeit 1/500 Sek., Blende 1:4 und ISO 1250. © Jonas Classon

Vögel in allen Arten und Formen

Um die KI für das Erkennen eines so schwierigen Motivs zu trainieren, wurde eine große Menge an Daten benötigt. Canon hat eine große Auswahl an Bildern zahlreicher Vogelarten in allen denkbaren Positionen gesammelt – in Ruhehaltung, im Flug, mit ausgebreiteten Flügeln beim Abflug, während des Flügelschlags und mit zusammengefalteten Flügeln beim Abtauchen. Danach musste der KI beigebracht werden, was kein Vogel ist – während der Entwicklung wurden alle möglichen Objekte fälschlicherweise als Vögel identifiziert, darunter Blumen, Buchstaben auf Schildern und ausgestreckte Hände.

Fehler und Fehlerkennungen wurden schrittweise korrigiert, sodass sorgfältig ein präzises System mit hervorragender Trefferquote entwickelt wurde. Nichtsdestotrotz war der Entwicklungsprozess damit nicht abgeschlossen. Der nächste Schritt bestand darin, die Qualität der AF-Erkennung unter realistischen Umständen zu verbessern.

Zum Trainieren der KI haben sich die Entwicklungsingenieure von Canon für das Kakegawa Kachouen Vogelschutzgebiet in der Präfektur Shizuoka südwestlich von Tokio als Haupttestgebiet entschieden. Das Vogelschutzgebiet beherbergt eine unglaubliche Vielzahl an Vögeln, darunter Kraniche, Schwäne, Pinguine, Pfauen und selbst majestätische Raubvögel wie Adler und Eulen, die frei fliegen können. Dadurch ist dieses Gebiet der ideale Ort, um die Vogelfotografie auszuprobieren.

Es war um einiges schwieriger, als von den Ingenieuren erwartet wurde. Darüber hinaus besteht noch die Schwierigkeit, dass Vögel nicht einfach stehen bleiben und für Fotografen posieren. Selbst wenn die KI unbewegte Vögel erkennen konnte, musste sie noch lernen, sich bewegende Vögel zu erkennen und sie in der Bewegung zu verfolgen, wobei sich ihr Formzustand verändert, beispielsweise durch den Flügelschlag. Dies war wichtig, wenn der AF für Video- und Fotoaufnahmen verwendet werden sollte.

Nach vielen langen Monaten waren die Entwickler von Canon zuversichtlich, dass das System selbst bei den schwierigsten Objekten und unter den schwierigsten Bedingungen eine besonders hohe AF-Qualität bieten würde.

Ein Bräutigam und fünf Trauzeugen verschiedenen Alters, die meisten mit Sonnenbrillen, kommen breit lächelnd auf die Kamera zu.

So funktioniert der intelligente Autofokus von Canon

Erfahre, wie es das intelligente Autofokus-System der neusten Kameras von Canon „es nahezu unmöglich macht, eine Aufnahme zu verpassen“.
Zwei Haubentaucher, die im Wasser die Schnäbel zusammenstecken.

Wenn Haubentaucher einen Paarungstanz aufführen, bewegen sie ihre Köpfe schnell hin und her. Bevor es den AF mit Augenerkennung gab, so Classon, waren nur zwei oder drei aus insgesamt zehn Bildern scharf. Nun sind beinahe 100 % scharf. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 mit einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv und einem Canon Extender EF 1.4x III, mit Verschlusszeit 1/500 Sek., Blende 1:5,6 und ISO 1600. © Jonas Classon

Eine Trauerseeschwalbe, die direkt auf ein orangefarbenes Insekt zufliegt.

Eine Trauerseeschwalbe, die ein fliegendes Insekt erfasst. Die AF-Nachführung von Canon ist sogar den schnellen Bewegungen des Vogels vor dem Angriff gewachsen. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 und einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv, mit Verschlusszeit 1/3200 Sek., Blende 1:4,5 und ISO 1250. © Jonas Classon

Augenkontakt

„Als wir den AF mit Augenerkennung zum ersten Mal mit Fotografen getestet haben, waren wir in einem Safaripark“, sagt Mike Burnhill, Senior Product Specialist bei Canon Europe. „Beim Betreten haben wir einen schwarzen Vogel gesehen, der in einer Pfütze planschte. Wir haben die Kamera auf ihn gerichtet, und der Fokus erfasste das schwarze Auge eines schwarzen Vogels in matschigem Wasser. Es war beeindruckend. Die Fotografen waren sofort begeistert.“

Die Augenerkennung von Tieren und AF-Nachführung sind nur ein Teil des intelligenten Autofokus-Systems von Canon, das verschiedene Vorteile bietet, beispielsweise eine hervorragende AF-Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen und erstklassige Fokussiergeschwindigkeiten. Dank der Dual Pixel CMOS AF II Technologie von Canon kann jedes Pixel des Sensors sowohl für die Bildaufnahme als auch den AF genutzt werden. Das bedeutet, dass der AF ein Motiv im gesamten Bildausschnitt erfassen und verfolgen kann, auch mit störenden Hindernissen und Ablenkungen. „Da jedes Pixel sowohl fokussieren als auch Bilder aufnehmen kann, müssen sie nicht das eine oder das andere tun“, sagt Burnhill. „Sie können beides. Das ist das Besondere. Und sie stellen so viele Daten bereit. Damit haben wir zahlreiche Möglichkeiten, wie das Fokussieren bis zum Rand hin.“ Der Prozessor scannt die gesamte Szene bis zu 120 Mal pro Sekunde, dadurch werden sowohl nicht fokussierte als auch fokussierte Bereiche analysiert und berechnet, wann ein Objekt den Weg des Motivs kreuzt, damit das Motiv ohne Unterbrechungen verfolgt werden kann.

Das Ergebnis ist ein Autofokus, der das Auge eines fliegenden Vogels erkennt und erfasst.

Ein Vogel mit einem schwarzen Kopf, der auf die Kamera zufliegt, gestochen scharf zu sehen vor einem verschwommenen Hintergrund.

Classon freute sich, als er feststellte, wie effektiv der AF mit Augenerkennung selbst bei schlechten Lichtverhältnissen und mit störendem Hintergrund war. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 und einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv, mit Verschlusszeit 1/1600 Sek., Blende 1:4 und ISO 3200. © Jonas Classon

Eine Trauerseeschwalbe, die direkt über dem Boden durch Pflanzensträucher schießt.

Eine Trauerseeschwalbe, die im Schilf nach Insekten sucht. Obwohl Classon das Bild durch das Schilf aufgenommen hat, konnte er mit dem AF mit Augenerkennung den Vogel präzise fokussieren. Aufgenommen mit einer Canon EOS R5 und einem Canon EF 600mm f/4L IS III USM Objektiv, mit Verschlusszeit 1/1000 Sek., Blende 1:4 und ISO 4000. © Jonas Classon

Neue Maßstäbe

Für Classon war dieser unglaubliche Fortschritt bei der Arbeit unterwegs bahnbrechend.

„Vorher musste ich auf 1:5,6 oder 1:6,3 abblenden, um etwas mehr Feldtiefe zu erhalten und den Fokus richtig einzustellen. Mit dem AF mit Augenerkennung kann ich die Blende nun richtig öffnen“, sagt er. „Ich kann sogar einen Blendenwert von 1/4 auswählen, oder wozu auch immer mein Objektiv fähig ist. So kann ich nicht nur eine Stunde länger fotografieren, sondern ich erhalte auch wirklich tolle Hinter- und Vordergründe. Das bietet mir zahlreiche Möglichkeiten.“

Der AF mit Augenerkennung von Tieren bietet außerdem neue Möglichkeiten, wo Classon seine Fotos machen kann. Zuvor schränkte er seine Orte auf freie Felder ein. Dort erhielt er zwar eine klare Aufnahme, aber jetzt kann er den Eulen folgen und dort fotografieren, wo sie sind. „Meine Aufnahmen sind jetzt noch kreativer, weil ich Gras im Vordergrund und andere natürliche Elemente in mein Foto integriere kann, da sich der Autofokus auf den Vogel konzentriert“, sagt er. „Für mich ist das ein großer Unterschied, da ich nun auch Actionbilder von jagenden Eulen tief im Wald aufnehmen kann, ohne dass der Autofokus durch Bäume gestört wird. Das bietet mir viele Möglichkeiten.“

Zu guter Letzt hat der AF mit Augenerkennung zuverlässig beeindruckende Ergebnisse geboten. „Jetzt ist es eher unwahrscheinlich, dass ein Bild unscharf wird“, sagt Classon. „Wenn eine Eule direkt auf mich zufliegt, sind 18 von 20 Bildern gestochen scharf. So kann ich mir den perfekten Winkel der Flügen und die beste Komposition aussuchen.“

Laut Classon bietet ihm der AF mit Augenerkennung von Tieren ganz neue Möglichkeiten. Ihm sind beim Fotografieren fast keine Grenzen gesetzt, und das ist immer noch erstaunlich für ihn.

„Wie erkennst du das schwarze Auge eines schwarzen Vogels an einem bewölkten Tag und mit störendem Hintergrund?“, fragt Classon. „Wie ist das nur möglich? Anfangs konnte ich es nicht glauben. Aber Canon hat es einfach geschafft. Es ist beeindruckend.“

Mark Alexander and Alex Summersby

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