Czy obiektyw 50 mm na kadrze Canon APS-C dałby dokładnie taki sam obraz jak obiektyw 80 mm na aparacie pełnoklatkowym?

Scenariusz:

• Włożyłem obiektyw 80 mm do aparatu FF i zrobiłem zdjęcie
• Położyłem obiektyw 50 mm na aparacie Canon APS-C (kadr 1.6x) i robię zdjęcie

Przechodząc do kadru 1.6x, rozumiem, że pola widzenia tych dwóch zdjęć byłyby takie same, ponieważ efektywna ogniskowa obiektywu 50 mm na korpusie kadrowania wynosi 80 mm.

Czy te dwa zdjęcia byłyby identyczne (tj. Głębia ostrości, perspektywa itp.)?

Czy te dwa zdjęcia byłyby identyczne (tj. Głębia ostrości, perspektywa itp.)?

• Głębia ostrości: nie do końca, ale bardzo podobna, jeśli pomnożymy również liczbę f stosowaną przez ten sam współczynnik uprawy . Jeśli użyjesz f / 2.8 z obiektywem 50 mm w aparacie APS-C, użyjesz f / 4.48 w obiektywie 80 mm z aparatem FF, aby uzyskać ten sam ogólny DoF. Możesz mieć taką samą wartość DoF, zakładając, że oba obrazy będą wyświetlane przy tej samej wielkości wyświetlacza i z tej samej odległości, ale rozkład przed i za rzeczywistą odległością ustawiania ostrości byłby nieco inny. Z drugiej strony, jeśli użyjesz f / 1.4 z obiektywem 80 mm w aparacie FF, potrzebujesz 50 mm obiektywu przy f / 0,875 na korpusie kadrowania 1.6X, aby uzyskać ten sam DoF.
• Perspektywa: Tak, o ile pozycja aparatu jest identyczna, perspektywa jest taka sama bez względu na ogniskową, rozmiar czujnika lub wynikowe pole widzenia. Perspektywa jest zdeterminowana tylko jedną rzeczą: pozycją optycznego środka kamery względem różnych obiektów w scenie .
• Zniekształcenie geometryczne: Nie. Niektórzy ludzie mylą zniekształcenie perspektywiczne i geometryczne, ale są to dwie zupełnie różne rzeczy . Pierwszy zależy od położenia kamery względem sceny. To ostatnie zależy od projekcji trójwymiarowego świata przez obiektyw na dwuwymiarowy nośnik zapisu. Nawet dwie różne konstrukcje obiektywów 50 mm dla tego samego rozmiaru czujnika mogą korzystać z różnych modeli projekcji i mieć różne charakterystyki zniekształceń.
• Rozmycie tła: Liczba i kształt ostrzy przysłony ma ogromny wpływ na wygląd rozmycia tła (i pierwszego planu). Estetyczne cechy rozmycia tła nazywamy bokeh . Ma na to wpływ konstrukcja optyczna soczewki, w tym stopień korekcji kilku klasycznych aberracji prezentowanych za każdym razem, gdy soczewka o rzeczywistej grubości jest używana do załamywania światła o więcej niż jednej długości fali. Wpływa na to również kształt i liczba ostrzy przysłony, które mogą znajdować się na drodze optycznej. Dwa obiektywy zastosowane w tym samym aparacie o tej samej ogniskowej i bardzo podobnych formułach optycznych mogą różnie renderować poza obszarami ostrości, a ich efekt bokeh będzie wyglądał zupełnie inaczej, jeśli przysłony apertury będą wykonane inaczej.
• ISO, czas otwarcia migawki itp .: Nie. W przypadku zmiany przysłony w celu uzyskania tej samej głębi ostrości należy zmienić jeden z pozostałych parametrów ekspozycji, aby zachować tę samą ekspozycję. Czas migawki, czułość ISO lub niektóre z nich muszą zostać zmienione, aby skompensować.

Ostatecznie nie ma czegoś takiego jak dokładna równoważność przy użyciu czujników różnej wielkości. Oprócz powyższych punktów równoważność DoF rozkłada się na odległościach makro¹ i przy obliczaniu odległości hiperfokalnych (które są oparte na DoF i ile jest przed nią, a ile za faktycznym punktem skupienia).

_{¹ Ponieważ obiektywy są ustawiane na bardzo bliskie odległości „makro” w celu uzyskania powiększenia zbliżającego się do 1: 1, ich efektywne ogniskowe zmieniają się na tyle, że użycie „ustalonej” ogniskowej obiektywu nie oblicza już dokładnej głębi ostrości .}

Obrazy z różnych obiektywów będą wyglądać inaczej, ponieważ obiektywy są różne . Jednak w zależności od tolerancji dla różnicy możesz być w stanie osiągnąć wystarczająco zbliżone wyniki.

Dla celów dyskusji załóż, że ten sam obiektyw może wytwarzać ten sam obraz, nawet jeśli może to być fizycznie niemożliwe. Dla tych, którzy obawiają się, że obrazy nie będą idealnie pasować, „identyczne obrazy” zostaną zdefiniowane jako „obrazy, których różnica zbliża się do zera jako różnica w warunkach, w których zostały zrobione, również zbliżają się do zera”.

Skoncentruje się również na odtwarzaniu obrazów w większych formatach, które zostały zrobione w mniejszym formacie, aby uniknąć problemów z obiektywami, które nie istnieją. Jednak przejście z większych na mniejsze nie byłoby problemem, gdyby ktoś wyprodukował wymagane soczewki.

• Pole widzenia - to samo po pomnożeniu ogniskowej przez współczynnik przycięcia.

• Perspektywa - to samo, gdy kamera jest utrzymywana w tej samej pozycji.

• Głębia ostrości - to samo, o ile przysłona jest także mnożona przez współczynnik przycięcia. Oto wzór na głębię ostrości:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = liczba przysłony F
  C = okrąg zamieszania
  u = odległość od obiektu
  f = ogniskowa

  Zwróć uwagę, że gdy ogniskowa jest mnożona przez współczynnik przycinania, jest ona kwadratowa w mianowniku. Aby utrzymać stały DOF, licznik należy również pomnożyć przez kwadrat współczynnika przycięcia. Miejsca, w których można to zrobić, to liczba F przysłony i rozmiar kręgu zamieszania. Ponieważ przechodzimy od czujnika przycięcia do pełnej klatki, możemy pomnożyć każdy przez współczynnik przycięcia, aby uzyskać ten sam DOF.

• Rozmycie tła - Można również zachować to samo, gdy zarówno ogniskowa, jak i przysłona zostaną pomnożone przez współczynnik przycięcia. Oto formuła rozmycia tła:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = rozmycie
  f = ogniskowa
  N = przysłona Liczba F
  m _s = powiększenie obiektu (co to jest?)
  x _d = odległość między obiektem a tłem
  s = odległość obiektu 

• Niektóre czynniki, które omawia Michael C. , nie zostaną tutaj uwzględnione.

Jednak formuły ignorują zniekształcenie soczewki, aberrację i inne czynniki związane z konstrukcją soczewki.  Tak więc, chociaż „możliwe” jest, aby różne obiektywy wytwarzały obrazy o tych samych parametrach i wyglądzie podczas przełączania między czujnikiem przycinania a pełną klatką, zwykle nie wyglądają tak samo. Nawet obiektywy o „tej samej” konstrukcji mają wystarczająco małe różnice, aby wyglądały inaczej. Różne soczewki mają inny charakter .

Zastanów się nad różnymi efektami rozmycia tła i efektu bokeh wytwarzanego przez różne obiektywy 35 mm przy przysłonie f / 2.8, wszystko na czujniku kadrowania. Różne rozmiary, różne podświetlenia krawędzi, inna gładkość, różne kształty. Zmiana rozmiarów czujników jeszcze bardziej zwiększy zmienność, która jest już widoczna, gdy rozmiar czujnika pozostaje taki sam.

Jednak w zależności od tolerancji dla różnicy możesz być w stanie osiągnąć wystarczająco zbliżone wyniki. Rozważmy szóste zdjęcie poniżej zrobione obiektywem 50 mm przy F4. Porównaj także siódme (35 / 1,4) i dziewiąte (50/2) zdjęcia, które zostały szeroko otwarte.

Cimko 35 / 2.8; Hansa 35 / 2.8; Vivitar Series-1 35-85 / 2.8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Fujian 35 / 1.7 (c-mount); Pentax SMC 50/2 (0,7x)

FujiFilm, Fujian i Pentax szeroko otwarte:

Zakładając taką samą liczbę pikseli, byłyby one identyczne pod względem kształtu i głębokości pola, dając tę ​​samą aperturę ( nie liczbę apertury, ale pełny stosunek f: xy) i stosując wartość ISO większą o współczynnik 2,56 w aparacie upraw. Gdy używasz tego samego ISO i tej samej liczby przysłony, głębia ostrości rośnie o współczynnik kadrowania.

Istnieje powód, dla którego ludzie używają większych czujników, aby uzyskać więcej światła i / lub mniejszą głębię ostrości.

Prosta odpowiedź Nie. Mógłby stworzyć podobne pole widzenia do celów kadrowania przy takiej samej odległości od obiektu. Ponadto, nie wszystkie szkła są sobie równe, więc jeden może mieć krawędź nad drugą w czystości i ostrości. Jedną z zalet czujnika kadrowania jest to, że rejestruje on tylko środek obiektywu, jeśli używasz pełnoklatkowej soczewki na korpusie czujnika kadrowania. W takim przypadku możliwe jest, że ostrość narożnika na 50 mm byłaby lepsza niż 80 mm na pełnej klatce.

Gdyby wszystko było całkowicie równe, czujnik przycinania zbierałby mniej światła w dokładnie tych samych warunkach, więc musiałby podnieść ISO do góry lub spowolnić migawkę (biorąc pod uwagę, że obiektyw był już całkowicie otwarty).

Relacje prawie równoważne między FF a przyciętym aparatem są następujące:

FocalLength _FF = FocalLength _crop * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _crop * CropFactor

ISO _FF = _uprawa ISO * CropFactor ²

gdzie większość ludzi zna pierwsze równanie, ale wielu zapomina o drugim i ostatnim równaniu.

Pierwsze równanie wyjaśnia, w jaki sposób należy zmodyfikować ogniskową, aby uwzględnić współczynnik przycięcia w celu utrzymania tego samego pola widzenia. To większość ludzi wie.

Teraz, jeśli zmniejszysz ogniskową, ale utrzymasz tę samą wartość przysłony, oznacza to, że obiektyw będzie zbierał mniej światła, ponieważ średnica otworu przysłony wynosi:

ApertureOpening = FocalLength / Fstop

... i aby zachować ten sam ułamek, zarówno licznik, jak i mianownik należy zmienić, mnożąc przez współczynnik uprawy. Zapewnia to otwarcie przysłony, a tym samym zdolność do gromadzenia światła pozostaje taka sama.

Teraz ekspozycja i ISO są zdefiniowane w taki sposób, że ekspozycja jest:

Ekspozycja = ISO * Czas ekspozycji / Fstop ²

Czas naświetlania jest oczywiście taki sam w aparatach FF i uprawach, jeśli chcesz zrobić równoważne zdjęcie. Teraz, jak wyjaśniłem, aby zachować zdolność zbierania światła, musisz pomnożyć Fstop przez CropFactor. Aby utrzymać ekspozycję, należy zatem wielokrotność ISO według CropFactor ² . Czy to problem? Nie, ponieważ czujniki FF są fizycznie większe pod względem powierzchni przez współczynnik CropFactor ² , zgadłeś , więc możesz pomnożyć ISO przez CropFactor ² bez negatywnych efektów szumu, zakładając, że rozmiar piksela będzie większy, tj. Liczba megapikseli to samo.

Sprawdźmy więc:

1. Pole widzenia: utrzymane
2. Zdolność do gromadzenia światła: utrzymana
3. Poziom hałasu: utrzymany
4. Ekspozycja: utrzymana

Istnieją dwa inne czynniki, które mogą wpłynąć na wybór sprzętu. Są to głębia ostrości (DOF) i rozmycie tła.

Jak wyjaśnił @xiota, formuła DOF jest następująca:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

Odległość obiektu pozostaje taka sama, Fstop jest mnożony przez CropFactor, CoC (krąg pomieszania) jest mnożony również przez współczynnik kadrowania, ponieważ wymiary czujnika są większe o współczynnik CropFactor. Mianownik jest mnożony również przez CropFactor ² , więc głębia ostrości (DOF) pozostaje taka sama.

Istnieje jednak jeszcze jeden aspekt, rozmycie tła. Rozumiem, że rozmycie tła to:

Rozmycie = FocalLength SubjMagnification BgDistance / (Fstop (SubjDistance ± BgDistance))

Jeśli SubjMagnification nie ma jednostek, licznik ma kwadratowe jednostki długości. Mianownik ma jednostki długości. Zatem rozmycie ma jednostki długości.

Sprawdźmy, co stanie się z aparatem FF. FocalLength jest mnożona przez współczynnik przycinania, ale także Fstop jest również mnożona przez współczynnik przycinania. Powiększenie obiektu jest najwyraźniej rozmiarem czujnika podzielonym przez rozmiar obiektu. Rozmiar obiektu pozostaje taki sam, ale rozmiar czujnika jest mniejszy lub większy o współczynnik CropFactor. Tak więc w FF SubjMagnification jest mnożony przez CropFactor. Zatem Rozmycie jest mnożone przez CropFactor. Zatem rozmiar dysku rozmycia staje się większy, ale także rozmiar czujnika, więc dysk rozmycia zajmuje ten sam procent czujnika!

Sprawdźmy więc cechy tła:

5. Głębokość pola: utrzymana
6. Rozmycie tła: utrzymane

Tak, zdjęcia byłyby identyczne, jeśli użyjesz równoważnego obiektywu. Należy jednak pamiętać, że prawdopodobnie można łatwo znaleźć obiektyw 80 mm f / 1.2 (no dobra, może to być 85 mm, ale wystarczająco blisko), ale znalezienie obiektywu 50 mm f / 0,75 może być nieco trudne. Jeśli więc chcesz uzyskać dużo rozmycia tła, płytką głębię ostrości i niski poziom szumów, korzystanie z pełnej klatki ma pewną zaletę: prawdopodobnie nie możesz znaleźć odpowiedniego obiektywu do kamery uprawowej!

Jeśli nadal będziemy się zmniejszać i rozważymy czujniki do telefonów komórkowych (współczynnik przycięcia 7-8), potrzebujesz obiektywu 10-11 mm z ogranicznikiem F około f / 0,15 - f / 0,17. Jestem pewien, że nie znajdziesz takiego obiektywu!

Zróbmy szybkie sprawdzenie poprawności relacji prawie równoważnych. Zoom Canon 17-55mm f / 2.8 IS USM waży 645 gramów. Na pełnej klatce byłby to 27-88 mm f / 4.5. Można znaleźć obiektyw 24-70 mm f / 4 IS USM, który waży 600 gramów, i obiektyw 24-105 mm f / 4 IS USM, który waży 669 gramów. Rozmiar gwintu filtra wynosi 77 mm dla wszystkich obiektywów. Sądzę więc, że muszą być prawie równoważne, mając w przybliżeniu taką samą ilość szkła.

Jednak 24-70 mm f / 2.8 non IS IS USM wynosi 953 gramów, więc wyraźnie ma w sobie więcej szkła.

Weź również pod uwagę na przykład Coolpix P1000. Jest reklamowany jako posiadający zoom 125x, 4,3 - 539 mm, co odpowiada 24-3000 mm. F-stop to f / 2.8 - f / 8, ale nie ma specyfikacji „równoważnej” dla F-stop, o której producent wygodnie zapomniał. Czy widziałeś obiektyw 3000 mm f / 8? Nie zrobiłem tego, ale byłoby to trąbienie ogromne, mając co najmniej 3000 mm / 8 = 375 mm średnicy. Producent powinien pamiętać, że przysłona f / 2.8 - f / 8 jest odpowiednikiem f / 15,6 - f / 44.5. To pokazuje, że ludzie zwykle zapominają relację równoważności dla F-stopu, pamiętając tylko relację dla ogniskowej.