Dlaczego aparaty fotograficzne tracą ostrość podczas powiększania, gdy utrzymują je kamery filmowe lub telewizyjne?

49

W aparatach fotograficznych, tj. (D) lustrzankach, aparatach cyfrowych itp., Gdy ustawiasz ostrość na obiekcie, a następnie przybliżasz (przybliżasz lub oddalasz), obiekt nie jest ostry. Z drugiej strony, w kamerach filmowych lub telewizyjnych ostrość jest utrzymywana w całym zakresie ogniskowych. Jest to nawet najlepsza praktyka, aby ustawić ostrość przy największym powiększeniu, aby ostrość była jak najlepsza, a następnie pomniejszyć w razie potrzeby.

Jaka jest różnica w konstrukcji obiektywów do aparatów fotograficznych w porównaniu do kamer filmowych / telewizyjnych? Czy ten efekt osiąga się w inny sposób niż konstrukcja obiektywu?

zegkljan
źródło
W średniowieczu kurs wprowadzający w dziale RTF w UT Austin miał na celu nauczenie nas, jak ustawiać ostrość na pełnym powiększeniu, a następnie pomniejszać, a nasz cel ostrości pozostanie ostry.
John R. Strohm
@ JohnR.Strohm Lub, bardziej precyzyjnie, błąd ostrości wprowadzony przez powiększanie pozostawałby w głębi pola podanej przez wąskie otwory przysłony, które miała wtedy większość obiektywów zmiennoogniskowych. Zobacz, dlaczego tak wiele obiektywów kitowych jest parafokalnych, jeśli jest to droga funkcja? po więcej.
Michael C
@MichaelClark Kinowe obiektywy filmowe zostały zaprojektowane w celu zapewnienia operatorowi pełnej kontroli nad WSZYSTKIMI, dzięki czemu można to wykorzystać do uzyskania efektu artystycznego. Istnieje ruch stereotypowy, w którym używasz ustawienia małej głębi ostrości, a następnie zmieniasz odległość ogniskowania, dzięki czemu jeden punkt w odległej scenie staje się ostry, a punkt w bliskiej scenie jest nieostry. Reżyserzy rutynowo używają tego do przenoszenia punktu widzenia publiczności z jednego miejsca na drugie. (Jeden z filmów „Mission: Impossible” wykorzystał tę sztuczkę, aby uzyskać bardzo dobry efekt.)
John R. Strohm,
@ JohnR.Strohm Moje przeprosiny. Wziąłem twój powyższy komentarz w odniesieniu do używania obiektywów innych niż Cine. Co oznacza skrót „RTF” w kontekście Twojego komentarza?
Michael C

Odpowiedzi:

56

Nazwa efektu to parafokalność, mówimy o soczewkach parafokalnych . Soczewki, które zmieniają ostrość podczas powiększania, nazywane są soczewkami zmiennoogniskowymi.

Podobnie jak ograniczenie oddychania skupiającego (zmiana ogniskowej zmienia także ogniskową) , parafokalność jest cechą premium. Ponieważ fotografowie zwykle pracują z autofokusem, a ponieważ fotografowie zwykle nie zmieniają kompozycji zdjęcia podczas robienia zdjęcia, fotografowie zwykle nie chcieliby płacić opłaty premium za te funkcje. A przynajmniej tak mi się wydaje.

Prawdziwej parafokalności (tj. Absolutnie żadnej zmiany ostrości) nie da się osiągnąć (lub tylko przy ogromnym wysiłku) - chodzi o postrzeganą parokomalność, ponieważ w „pozornie nie zmienia ona ostrości, dlatego jest parafokalna”.


Jak osiągnąć parafokalność?

Oto schemat, który ukradłem z artykułu PetaPixela na ten temat, który jest zrzutem ekranu z wideo Vistka na YouTube na ten temat :

Różnica zmiennoogniskowa vs. soczewka parafokalna Zauważ, że ten schemat jest tylko przykładowy - nie wszystkie obiektywy są zbudowane w ten sam sposób. W każdym razie, jak to wyjaśnia, soczewki parafokalne zwykle mają niezależnie poruszającą się grupę soczewek ogniskowych, której brakuje soczewkom zmiennoogniskowym - zwykle w celu utrzymania length*diameterniskich kosztów, wagi i / lub wymiarów obiektywu (jak w ).

Niektóre stosunkowo tanie obiektywy (przynajmniej w porównaniu do Angénieux ) osiągają podobny efekt z trikami, jak Canon 24-105 f / 4L IS USM (I) :

„Wewnątrz znajduje się kamera [...], która została zaprojektowana w celu utrzymania dokładnego ogniskowania, gdy obiektyw jest powiększony z tele na szeroką.” (Chuck Westfall, Canon USA)

Ponadto niektóre obiektywy z ogniskowaniem po drucie (takie jak obiektywy STM firmy Canon ) mogą próbować automatycznie utrzymać ostrość. Na przykład, kiedy filmowałem z pożyczonym Sony FS700 i jego obiektywem (18-200 mm f / 3.5-6.3), zauważyłem, że kiedy powoli przybliżałem / oddalałem, widziałem silnik ostrości działający, aby utrzymać punkt ostrości gdzie to było. Jednak podczas intensywniejszego przybliżania / oddalania punkt ostrości „zerwał się”, ponieważ silnik nie był w stanie nadążyć za szybkością zmiany punktu ostrości.


Czy każdy obiektyw wideo jest parafokalny?

Z mojego przykładu z FS700 powyżej widać również, że nie wszystkie obiektywy sprzedawane jako obiektywy telewizyjne i kinowe są parafokalne . Więc jeśli kupisz bardzo tani obiektyw zmiennoogniskowy, który jest sprzedawany jako „wideo”, jest mało prawdopodobne, aby był obiektywem parafokalnym (chyba że tak mówi).

Z mojego ograniczonego doświadczenia wynika, że ​​dobrą zasadą przy ustalaniu, czy obiektyw jest parafokalny, czy nie, jest istnienie regulowanego backfocus - Zwróć uwagę, że backfocus, pod względem wideo, nie oznacza tego samego, co w fotografii: odnosi się do ogniskowa kołnierza .


Witryna XY mówi, że mój obiektyw jest parafokalny, ale uważam, że tak nie jest. Czy mój obiektyw jest uszkodzony?

Twój obiektyw prawdopodobnie nie jest zepsuty. Absolutnej parokomii nie da się osiągnąć, ale raczej chodzi o postrzeganą parokomalność .

Aby to zrozumieć, musimy zrozumieć związek między rozdzielczością przestrzenną a postrzeganą „ostrością” obrazu.

Np. W dniach analogicznych większość ludzi używała standardowych filmów i nigdy nie oglądała swoich zdjęć w rozmiarze większym niż, powiedzmy, 20 x 30 cm (8 x 12 cali). Mówi się, że nawet dobre filmy mają mniej więcej taką samą rozdzielczość przestrzenną jak czujnik cyfrowy 20 MP i 20 x 30 cm nie jest tym, na co dziś patrzymy - aparat EOS 5D MkIII robi zdjęcia w rozdzielczości 5760 × 3840 px, więc na moim 24-calowym monitorze 1920x1200 px, kiedy patrzę na 50% skali obrazu, mam zdjęcie rozmiar większy niż A2. Oznacza to, że widzę rzeczy, których nie widziałem na moim wydruku analogowym. Pomyślmy teraz o portrecie - omyłkowo skupiłem się na nosie obiektu, a nie na jego oku. Widzę wyraźnie, że na 100%, podczas gdy w skali 10% (~ 15x10 cm), to mnie nawet więcej nie zepsuje.

To samo dzieje się w parafokalności: jeśli obraz jest tak mały, że nie jestem w stanie odróżnić 5 cm przed (lub z tyłu) płaszczyzny ogniskowej od samej płaszczyzny, zdjęcie wydaje się być „ostre” między ± 5 cm płaszczyzna ogniskowa. Dlatego jeśli ostrość zmienia się tak bardzo, jak pozwala na to tolerancja wizualna, można powiedzieć, że soczewka jest parafokalna.

Z podziękowaniami dla Jannika Pitta i Michaela Clarka .


Kupiłem obiektyw XY i wygląda na to, że jest parafokalny, choć wydaje się, że wszyscy się nie zgadzają. Kto ma rację?

To jest tak samo jak w powyższym rozdziale: postrzegasz swój obiektyw jako parafokalny, tylko teraz dzieje się tak z powodu głębi ostrości (DOF) .

Prawdopodobnie użyłeś bardzo małej przysłony / bardzo dużej liczby przysłony (np. F / 16) i / lub niektórych (ultra-) szerokokątnych obiektywów (f / 16 nie wystarczy na przykład dla 400 mm) i / lub koncentrując się na czymś bardzo odległym.

Jeśli obiektyw zmienia ogniskową z dostatecznie małą szybkością, nie można tego dostrzec - jest to szczególnie prawdziwe w przypadku oddalania, ponieważ spowoduje to zwiększenie DOF. Technicznie rzecz biorąc, nie jest to parafokalne - ale postrzegacie to jako parafokalne, co, jak piszę tutaj, jest najważniejsze.

Z podziękowaniami dla Michaela Clarka .

flolilo
źródło
6
Jest również pożądany z teleskopem i okularami. Jeśli zmienisz okular w celu powiększenia, świetnie, jeśli nie będziesz musiał ponownie ustawiać ostrości.
Eric Duminil,
1
Spójrz również na ten schemat. Ta soczewka parafokalna wygląda na cięższą niż soczewka zmiennoogniskowa.
Loren Pechtel
1
Czy nie można po prostu zmierzyć zmiany ostrości za pomocą zoomu, a następnie automatycznie skompensować ją podczas powiększania, aby nawet w przypadku obiektywów o zmiennej ogniskowej nie uzyskać efektu rozmycia? Pod względem technologicznym brzmi to tak prosto. Autofokus powinien być w stanie dokładnie wiedzieć, co zrobić dla każdego poziomu powiększenia.
Trilarion
1
@Trilarion, jak powiedziano, soczewki z silnikiem krokowym mogą to zrobić. jest to jednak trudne, ponieważ zmiana nie jest liniowa; np. podczas powiększania z 24-35 mm ostrość przesunie się do tyłu o 0,5 cm / mm, między 35-50 mm, zmieni się o 5 cm / mm itp. str. IMHO, dlatego obiektyw Sony nie był w stanie poradzić sobie z szybkim powiększaniem. Ponadto zwykłe obiektywy fotograficzne po prostu nie przejmują się tym, ponieważ zakłada się, że komponujesz swój obraz między ujęciami, a nie w ujęciu, i dlatego po prostu zaczniesz od nowa automatycznie ustawiać ostrość, ponieważ i tak będzie to bardziej precyzyjne . Ponadto zużyje mniej energii.
flolilo
1
To powiedziawszy, nawet soczewki sprzedawane jako parafokalne czasami nie są parafokalne. Zarówno mój 17–40 mm f4L, jak i 70–200 mm f4L zmieniają ostrość podczas powiększania.
Jannik Pitt
13

Mówi się, że soczewka, która utrzymuje tę samą odległość ogniskowania, co powiększona, jest parafokalna . Jest to bardzo pożądana jakość w obiektywie, jeśli ktoś kręci film lub film i chce zachować ostrość podczas przybliżania i oddalania podczas ciągłego ujęcia.

Niektóre obiektywy zmiennoogniskowe, które nie są tak naprawdę parafokalne, szczególnie te z mniejszymi maksymalnymi otworami, mogą wydawać się działać tak, jakby były parafokalne, jeśli błąd ogniskowania wprowadzony przez zbliżenie jest mniejszy niż głębia pola na najszerszym otworze obiektywu .

Roger Cicala ostatnio poruszył ten temat w swoim wpisie na blogu Mythbusting: Parfocal Photo Zooms (dodałem pogrubioną czcionkę).

Mniej więcej dwa razy w tygodniu dzwoni do mnie fotoreporter, który chce wiedzieć, które obiektywy zmiennoogniskowe o określonej ogniskowej są parafokalne (pozostaje ostry podczas zmiany ogniskowych). Zrozumiałe, dlaczego pytają; znakomity zoom zdjęć to 1/10 kosztu dobrego zoomu wideo.

Denerwują się, kiedy mówię im, że żaden z nich nie jest. Często mówią mi, że wiedzą, że ten obiektyw jest lub że jest, ponieważ LensGuruGod1232 na ich ulubionym forum strzela z tym obiektywem i mówi, że jest. Mogą nawet - jeśli przeprowadzili jakieś badania - wyciągnąć stary artykuł, który napisałem lata temu, wymieniając niektóre obiektywy fotograficzne, które były parafokalne, i dodać to do argumentu.

Muszę im powiedzieć, że ten artykuł już się nie liczy. Po pierwsze, parafokalny nie jest absolutną definicją. To, co jest dopuszczalne jako jednoogniskowe dla jednej osoby w jednej sytuacji, jest niedopuszczalne w innej. Zmienił się także sprzęt. Obiektyw, który mógł wydawać się parafokalny na małym przetworniku rejestrującym wideo w standardowej rozdzielczości, może oczywiście nie być nieogniskowy na dużym nowoczesnym przetworniku rejestrującym wideo w rozdzielczości 4k. Wreszcie stałem się starszy i mądrzejszy. Niektóre rzeczy, o których pisałem lata temu, teraz zdaję sobie sprawę, że są mniej poprawne, niż bym tego chciał.

Następnie zauważa, że ​​jedna kopia określonego modelu soczewki może wykazywać mniej więcej parokogniskę niż inna kopia tego samego modelu soczewki.

Podobnie większość obiektywów kinowych również wykazuje bardzo mało oddychania skupiającego lub nie ma go wcale . Oddychanie ogniskowej to zmiana pola widzenia obiektywu wraz ze zmianą odległości ogniskowania . Jest to również pożądana funkcja dla obiektywów kinowych, dzięki czemu odległość ostrości można zmienić w serii zdjęć, przy zachowaniu dokładnie tej samej kadru.

Soczewki zaprojektowane do robienia zdjęć są zwykle używane do robienia zdjęć o znacznie wyższej rozdzielczości niż obiektywy przeznaczone do wideo. Jednak fotografom na ogół zależy na absolutnej jakości obrazu bardziej niż na tym, czy obiektyw jest parafokalny, czy nie wykazuje ostrości oddychania.

Nacisk na nieruchome obiektywy to absolutna optyczna jakość obrazu. Nacisk na obiektywy wideo o jakości innej niż kinowa, szczególnie w tych samych przedziałach cenowych, co obiektywy przeznaczone głównie do fotografii, jest „wystarczająco blisko”, aby uzyskać parafokalny i nie wykazuje oddechu skupionego, a jednocześnie „wystarczająco dobry” optycznie do filmów HD lub 4K .

Zobacz też:

Michael C.
źródło
1

Obiektywy muszą być specjalnie zaprojektowane, aby zachować ten sam punkt ostrości podczas powiększania. Tworzenie soczewek w ten sposób jest bardziej złożone i kosztuje więcej, więc takie soczewki są droższe.

Ta funkcja zwykle nie jest ważna dla fotografów, więc obiektywy przeznaczone do fotografii zazwyczaj tego nie robią. Ale obiektywy wideo zwykle mają tę funkcję, ponieważ umożliwiają powiększanie podczas nagrywania bez utraty ostrości obrazu, co zapewnia operatorowi filmowemu szerszy zakres kreatywnych efektów, których mogą używać.

Istnieją jednak niektóre obiektywy fotograficzne, które mają tę funkcję, chociaż są one droższe i zwykle są skierowane na konkretny rynek, który ich potrzebuje. Ta funkcja często zdarza się oglądać teleobiekty, ponieważ jest bardzo przydatna podczas fotografowania wydarzeń sportowych przy użyciu teleobiektywu, ponieważ nie trzeba przez cały czas ustawiać ostrości ponownie, a krótsza głębia ostrości z teleobiektywem sprawia, że ​​przestawianie ostrości jest jeszcze ważniejsze.

Kolejną funkcją, którą zobaczysz na obiektywach wideo, jest możliwość ustawiania ostrości przez obiektyw bez zmiany ogniskowej. Ten efekt jest mniej zauważalny i ma niewielki wpływ na fotografa, ale znów jest bardzo przydatny w przypadku wideo, ponieważ pozwala zmienić punkt ostrości podczas nagrywania i dość często można go zobaczyć w filmie.

TL; DR Wykonywanie obiektywów, które można powiększać bez utraty ostrości, jest droższe. Zwykle nie jest konieczne, aby obiektywy fotograficzne miały tę funkcję, ale jest to bardzo przydatne w przypadku obiektywów wideo.

Micheal Johnson
źródło