Чи зможе 50-міліметровий об'єктив на врожаї Canon APS-C створити таке ж зображення, як 80-мм об'єктив на повнокадровій камері?

Сценарій:

• Я поклав 80-мм об'єктив на фотокамеру FF і сфотографував
• Я поклав 50-міліметровий об'єктив на камеру з обрізанням Canon APS-C (1.6x) та сфотографую

Проходячи обріз 1.6x, я розумію, що поля зору цих двох фотографій були б однаковими, оскільки ефективна фокусна відстань 50-мм об'єктива на кузові має 80 мм.

Чи були б ці дві фотографії однаковими (тобто глибина різкості, перспектива тощо)?

Чи були б ці дві фотографії однаковими (тобто глибина різкості, перспектива тощо)?

• Глибина різкості: не точно, але дуже схоже, якщо ви також помножите f-число, яке використовується на один і той же коефіцієнт обрізання . Якщо ви використовуєте f / 2.8 з 50-мм об'єктивом на камері APS-C, ви б використовували f / 4.48 на 80-мм об'єктиві з камерою FF, щоб отримати той самий загальний коефіцієнт корисної дії. У вас може бути однаковий обсяг DoF, якщо припустити, що обидва зображення будуть переглядатися з однаковим розміром дисплея та з однакової відстані, але розподіл перед і позаду фактичної відстані фокусування буде дещо іншим. З іншого боку, якщо ви використовуєте f / 1.4 із 80-мм об'єктивом на фотокамері FF, вам знадобиться 50-мм об'єктив на f / 0.875 на корпусі обрізки 1.6X, щоб отримати той же DoF.
• Перспектива: Так, якщо положення камери однакове, перспектива однакова, незалежно від фокусної відстані, розміру датчика або результуючого поля зору. Перспектива визначається лише одним: положенням оптичного центру камери щодо різних об'єктів на сцені .
• Геометричні спотворення: Ні. Деякі люди плутають перспективу та геометричні спотворення, але це дві абсолютно різні речі . Перший визначається положенням камери відносно сцени. Останнє визначається проекцією об'єктива тривимірного світу на двовимірний носій запису. Навіть дві різні конструкції 50-міліметрових лінз для одного розміру датчика можуть використовувати різні моделі проекції та мають різні характеристики спотворення.
• Розмиття фону: кількість та форма отворів діафрагми мають глибокий вплив на зовнішній вигляд розмитості фону (та переднього плану). Ми називаємо естетичні якості боке розмиття фону . На це впливає оптична конструкція об'єктива, включаючи, скільки корекцій зроблено для декількох класичних аберацій, представлених у будь-який час, коли лінза реальної товщини використовується для заломлення світла більше однієї довжини хвилі. На це також впливають форма та кількість отворів діафрагми, які можуть знаходитись в оптичному шляху. Дві лінзи, що використовуються на одній камері з однаковою фокусною відстанню та дуже схожими оптичними формулами, можуть виводитись із зони фокусування по-різному, і їх боке буде виглядати дуже по-різному, якщо діафрагми діафрагми зроблені по-різному.
• ISO, час затвора тощо: Ні. Якщо ви змінюєте діафрагму, щоб отримати той самий DoF, вам потрібно змінити один з інших параметрів експозиції, щоб підтримувати ту саму експозицію. Для компенсації слід змінити час затвора або ISO або деякі з обох.

Зрештою, немає такого поняття, як точна еквівалентність при використанні датчиків різного розміру. Окрім наведених вище пунктів, еквівалентність DoF розпадається на макро відстані¹ та при обчисленні гіперфокальних відстаней (які базуються на DoF та скільки DoF знаходиться перед і скільки позаду фактичної точки фокусу).

_{¹ Оскільки лінзи фокусуються на дуже близьких "макро" відстанях, щоб наблизити наближення до 1: 1, їх ефективні фокусні відстані змінюються настільки, що з використанням "заявленої" фокусної відстані лінзи не довше точно обчислювати глибину різкості, яку можна очікувати .}

Зображення з різних лінз будуть виглядати по-різному, оскільки об’єктиви різні . Однак, залежно від толерантності до різниці, ви можете досягти досить близьких результатів.

З метою обговорення припустимо, що один і той же об'єктив може створювати одне і те ж зображення, навіть якщо це фізично неможливо. Для тих, хто стурбований тим, що зображення не будуть ідеально збігатися, "однакові зображення" визначатимуться як "зображення, різниця яких наближається до нуля, оскільки різниця в умовах, в яких вони були зроблені, також наближається до нуля".

Також буде зосереджено увагу на відтворенні зображень у великих форматах, зроблених у меншому форматі, щоб уникнути проблем із об’єктивами, які не існують. Однак перехід від більшої до меншої не буде проблемою, якщо хтось зробить необхідні лінзи.

• Поле зору - те саме після множення фокусної відстані на коефіцієнт врожаю.

• Перспектива - Те саме, коли камера тримається в одному положенні.

• Глибина поля - Те саме, що діафрагма також помножена на коефіцієнт обрізання. Ось формула глибини різкості:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = діафрагма F-число
  C = коло плутанини
  u = відстань до об'єкта
  f = фокусна відстань

  Зауважте, що коли фокусна відстань множиться на коефіцієнт обрізання, він розміщується у знаменнику. Щоб зберегти DOF постійним, чисельник також потрібно помножити на квадрат коефіцієнта обрізання. Місця для цього знаходяться у F-номері діафрагми та розмірі кола заплутаності. Оскільки ми переходимо від датчика обрізки до повного кадру, ми можемо помножити кожен на коефіцієнт обрізання, щоб отримати той самий DOF.

• Розмитість фону - також може бути однаковою, коли фокусна відстань і діафрагма множать на коефіцієнт обрізання. Ось формула розмиття фону:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = розмиття
  f = фокусна відстань
  N = діафрагма F-число
  m _s = збільшення об'єкта (що це?)
  x _d = відстань між об'єктом і фоном
  s = відстань предмета 

• Деякі фактори, про які говорить Майкл С , тут не будуть розглянуті.

Однак формули ігнорують спотворення об'єктива, аберацію та інші фактори, пов'язані з дизайном об'єктива.  Тож, хоча для різних об'єктивів "можливо" створювати зображення, які мають однакові параметри та зовнішній вигляд при перемиканні між датчиком обрізання та повним кадром, вони зазвичай не будуть виглядати однаково. Навіть лінзи з "тим же" дизайном мають досить невеликі відмінності, щоб вони виглядали по-різному. Різні лінзи мають різний характер .

Розглянемо різні види розмитості фону та боке, що випускаються різними 35-міліметровими лінзами при f / 2.8, все на датчику врожаю. Різні розміри, різні підсвічування краю, різна гладкість, різні форми. Зміна розмірів датчика ще більше збільшить варіацію, що вже спостерігається, коли розмір датчика буде однаковим.

Однак, залежно від толерантності до різниці, ви можете досягти досить близьких результатів. Розглянемо шосте зображення, зроблене нижче, зроблене 50-міліметровим об'єктивом на F4. Також порівняйте сьомий (35 / 1.4) та дев'ятий (50/2) зображення, які були широко відкриті.

Cimko 35 / 2,8; Hansa 35 / 2,8; Серія Vivitar-1 35-85 / 2.8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Fujian 35 / 1,7 (c-кріплення); Пентакс SMC 50/2 (0,7x)

FujiFilm, Fujian і Pentax широко відкриті:

Якщо припустити однакову кількість пікселів, вони були б однаковими за формою та глибиною різкості, даючи однакову діафрагму ( не число діафрагми, а повне відношення f: xy) та використовуючи значення ISO, збільшене на коефіцієнт 2,56 для камери обрізання. Якщо ви використовуєте один і той же ISO і той самий номер діафрагми, глибина різкості зростає на коефіцієнт обрізки.

Існує причина, що люди використовують більші датчики для більшої кількості світла та / або меншої глибини різкості.

Проста відповідь. Ні. Це може створити аналогічне поле зору для обрамлення цілей з урахуванням однакової відстані до теми. Крім того, не все скло створюється рівним, тому у чіткості та різкості може бути край над іншим. Однією з переваг датчика обрізки є те, що він фіксує лише центр об'єктива, якщо ви використовуєте повний кадр на корпусі датчика обрізання. У цьому випадку можливо, що різкість кута на 50 мм була б кращою, ніж на 80 мм на повному кадрі.

Якби все було повністю рівним, датчик обрізання збирав би менше світла в точно таких же умовах, тому доведеться підштовхувати ISO вгору або сповільнювати затвор (враховуючи, що лінза вже повністю відкрита).

Відносини майже еквівалентності між FF та обрізаною камерою є наступними:

FocalLength _FF = FocalLength _{обрізка} * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _{обрізка} * CropFactor

ISO _FF = ISO _урожай * CropFactor ²

де більшість людей знає перше рівняння, але багато хто забуває друге і останнє рівняння.

Перше рівняння пояснює, як фокусне відстань потрібно змінювати, щоб врахувати коефіцієнт врожаю для підтримання того ж поля зору. Це те, що знає більшість людей.

Якщо ви зробите фокусну відстань меншою, але підтримуєте ту саму F-стоп, це означає, що лінза буде збирати менше світла, оскільки діаметр отвору діафрагми:

Відкриття діафрагми = FocalLength / Fstop

... і щоб зберегти дріб однаковим, і чисельник, і знаменник потрібно змінити множенням на коефіцієнт обрізання. Це забезпечує відкриття отвору і, таким чином, можливість збирання світла залишається однаковим.

Тепер експозиція та ISO визначаються таким чином, що експозиція:

Експозиція = ISO * ExposureTime / Fstop ²

Час експозиції, очевидно, однаковий для камер FF і кадрування, якщо ви хочете зробити рівноцінне зображення. Тепер, як я пояснив, що для підтримання здатності до збору світла ви повинні помножити Fstop на CropFactor. Таким чином, для підтримки експозиції необхідно кілька разів ISO по CropFactor ² . Це проблема? Ні, оскільки датчики ПЧ фізично більші за площею в коефіцієнті, ви здогадалися, CropFactor ² , так що ви можете помножити ISO на CropFactor ^2, не маючи жодних негативних шумових ефектів, припускаючи, що розмір пікселів стає більшим, тобто кількість мегапікселів становить так само.

Отже, перевіримо:

1. Поле зору: підтримується
2. Світлозбиральна здатність: підтримується
3. Рівень шуму: підтримується
4. Експозиція: збережена

Зараз є ще два фактори, які можуть вплинути на вибір обладнання. Вони - глибина різкості (DOF) та розмитість фону.

Як пояснив @xiota, формула DOF:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

Тематична відстань залишається однаковою, Fstop множиться на CropFactor, CoC (коло плутанини) множиться також на коефіцієнт обрізання, оскільки розміри датчиків більше на коефіцієнт CropFactor. Знаменник множиться також на CropFactor ² , тому глибина різкості (DOF) залишається однаковою.

Однак є й інший аспект, розмитість фону. Я розумію, що розмитість фону:

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

Якщо SubjMagnification не є одиничним, чисельник має одиниці довжини у квадраті. У знаменнику є одиниці довжини. Отже, розмиття має одиниці довжини.

Давайте перевіримо, що відбувається з FF камерою. FocalLength множиться на коефіцієнт врожаю, але також Fstop множиться і на коефіцієнт врожаю. Збільшення об'єкта - це, мабуть, розмір датчика, поділений на розмір об'єкта. Розмір об'єкта залишається однаковим, але розмір датчика менший або більший за рахунок коефіцієнта CropFactor. Отже, на FF SubjMagnification множиться на CropFactor. Отже, розмиття множиться на CropFactor. Таким чином, розмір диска розмиття стає більшим, але з цим збільшується і розмір датчика, тому диск розмиття займає той самий відсоток датчика!

Отже, давайте перевіримо фонові характеристики:

5. Глибина різкості: підтримується
6. Розмиття фону: підтримується

Отже, так, фотографії були б ідентичними, якщо ви використовуєте еквівалентний об'єктив. Однак зауважте, що, ймовірно, ви можете знайти 80-мм об'єктив f / 1.2 дуже легко (ну, добре, це може бути 85 мм, але досить близько), але знайти об'єктив розміром 50 мм f / 0,75 може бути трохи складним завданням. Тож, якщо ви хочете мати велику розмитість фону, невелику глибину різкості та низький рівень шуму, є користь у використанні повного кадру: ви, мабуть, не зможете знайти потрібний об'єктив для камери обрізки!

Якщо ми все-таки зменшимо розмір і розглянемо датчики мобільних телефонів (коефіцієнт обрізання 7-8), вам знадобиться 10-11-мм об'єктив з F-зупинкою приблизно f / 0,15 - f / 0,17. Я впевнений, що такої лінзи ви не знайдете!

Давайте швидко перевіримо обґрунтованість відношень майже еквівалентності. Збільшити Canon 17-55mm f / 2.8 IS USM важить 645 грам. У повному кадрі це було б 27-88 мм f / 4,5. Ви можете знайти об'єктив 24-70 мм f / 4 IS USM, який важить 600 грам, і об'єктив 24-105 мм f / 4 IS USM, який важить 669 грам. Розмір фільтрувальної різьби становить 77 мм на всіх лінзах. Тож я здогадуюсь, що вони повинні бути майже еквівалентними, мати приблизно однакову кількість скла.

Однак вага 24-70 мм f / 2.8, що не стосується USM, становить 953 грами, тому в ньому явно більше скла.

Також розглянемо, наприклад, Coolpix P1000. Він рекламується як 125-кратний зум, 4,3 - 539 мм, що еквівалентно 24-3000 мм. F-stop - f / 2.8 - f / 8, але для F-stop немає "еквівалентної" специфікації, про яку виробник зручно забув. Ви бачили об'єктив 3000 мм f / 8? Я цього не маю, але це було б згорблено величезним, будучи принаймні 3000мм / 8 = 375мм в діаметрі. Виробник повинен пам'ятати, що f / 2.8 - f / 8 - f / 15.6 - f / 44.5 еквівалент. Це демонструє, що люди, як правило, забувають відношення еквівалентності для F-стоп, запам'ятовуючи лише співвідношення для фокусної відстані.