Наскільки можна збільшити збільшення об'єктива без істотного зниження якості зображення?


10

В даний час у мене є лише макрооб'єктив 1-кратного збільшення (35 мм F / 2,8), але я граю з орендованим 65-міліметровим об'єктивом Canon MP-E, який може перейти на 5X. Фотографія при цьому збільшенні - це світ один від одного!

Питання полягає в тому, наскільки я можу збільшити збільшення 35-міліметрового макроса через розширення або інші макроадаптери, не втрачаючи якість зображення? Що потрібно, щоб вийти за рамки 2-3X, якщо це можливо?


Ви взагалі не можете збільшити його за минулий 1x / 1: 1, на який він вже здатний, без втрати якості зображення.
dpollitt

1
@dpollit Я думаю, що ви можете, доки об'єктив вирішить більше, ніж може знімати середовище.
Імре

Відповіді:


6

Вам слід добре укладати цілий набір подовжувачів. Ви збільшите дифракцію, проте ви також збільшуватимете об'єкт більшим коефіцієнтом, можливо в кілька разів більше ... тому дрібні деталі все одно виділяться більше, ніж на нижчому рівні збільшення, оскільки ефекти дифракції залишаються меншими, ніж збільшені деталі (до певного моменту ... дифракція зростатиме швидше, ніж збільшення деталей, проте задовго до того, як вона дістанеться до тієї точки, коли повітряний диск буде більшим, ніж ваші оригінальні деталі, інші речі обмежать вашу здатність продовжувати розширюватися.) Грані очей комах стають гігантськими, і дрібні деталі EACH FACET можна побачити при достатньому збільшенні, аж до того, що вони охоплюють великі скупчення пікселів ... де дихаючий дифракційний диск може охоплювати лише пару пікселів.

Для експериментів давайте скажемо, що гіпотетична комаха насправді є нашим предметом. Скажімо, ми робимо зйомку з 18-кратною камерою APS-C із збільшенням 1: 1. Скажімо, грані очей наших предметів охоплюють 8x8 піксельних областей (дуже мало!)

Якщо ви знімаєте 35 мм 1: 1 @ f / 5.6, і ляпайте по 25 мм подовжувача. Посилення збільшення - це розширення / focalLength, тому додавання на 25 мм / 35 мм або збільшення на 0,714x більше. Збільшення впливає на ефективну зупинку, на яку ви знімаєте. При 1,0-кратному збільшенні ви вже відчуваєте деякі ефекти, а ефективна діафрагма - f / 11. При додатковому збільшенні, ваша ефективна Діафрагми є f/5.6 * (1 + 1.714), або F / 15. Фасети очей для суб'єктів зараз мають розмір близько 26х26 пікселів, а дифракція впливає на 4 піксельні області.

Аналогічно, 50 мм розширення буде додатковим збільшенням у 1,43 раза (50/35), настільки ефективним є f-стоп f/5.6 * (1 + 2.43), або f / 19. Дифракція на цьому рівні помітна і матиме помірний вплив на IQ, але ніде не настільки ж погана, як оптична аберація буде при f / 2,8. Однак це все ще не впливає на високу якість вашого зображення ... оскільки ваш предмет також детально виріс. Фасети очі вашого суб'єкта зараз становлять близько 43х43 пікселів, а дифракція впливає на близько 6 пікселів.

Дозвольте провести експеримент далі ... вам доведеться зупинитись до f / 22, щоб отримати достатню кількість DOF, а ваш розширення на ціле 5-кратне збільшення. Це дає ефективну діафрагму f/22 * (1 + 5)або f / 132 . На цьому етапі ефекти дифракції охоплюватимуть площі 150 пікселів для датчика APS-C 18 Мп (що ДУЖЕ з високою роздільною здатністю, близько 116 лп / мм ... лінійних пар / міліметр.) Ви, можливо, схильні думати про Ефекти дифракції тепер знищують усі деталі, над якими ви так важко працювали. Але це не обов'язково так. Ваше 5-кратне збільшення - майже три порядкибільше, ніж ви були на 2,43-кратному збільшенні, де ті дрібні деталі охоплювали області 26x26 пікселів. Зараз ті самі деталі мають охоплювати більше 250х250 пікселів. Дифракція зросла і, ймовірно, розмиває дрібні деталі, але зачіпає близько 50 піксельних ділянок. Ви все одно видобуваєте більше деталей, ніж втрачаєте на дифракцію.

Щоб відповісти на ваше основне запитання: скільки ви можете збільшити, перш ніж втратити деталі? Розмір повітряного диска зросте трохи швидше, ніж розмір оригінальної деталі при 1,0-кратному збільшенні. Це пов’язано з нерівномірним характером дифракції, і тим, як вона буде заважати / посилюватися в міру зростання ефекту. Дифракція також залежить від довжини хвилі світла ... тому, поки я для своїх розрахунків я використовував довжину хвилі жовто-зеленого світла (564 нм), видиме світло охоплює діапазон від приблизно 340 нм до фіолетового до 790 нм глибокого червоного. Глибоке червоне світло буде дифракцію більше, ніж інші довжини хвилі, і призведе до більшої дифракції. Зрештою, ви можете досягти межі, коли дифракція впливає на IQ достатньо, щоб не отримати більше користі. Ця межа дуже далеко за межею, коли інші механічні обмеження не дозволяють вам більше подовжуватись.

У звичайній фотографії, чим більше ви зупиняєте діафрагму, тим більше ефектів дифракції впливає на зображення. Оскільки деталі на зображенні не збільшуються, коли ви зупиняєтесь, тим більше деталей ви втрачаєте в міру збільшення повітряних дисків. Що стосується макрофотографії, то збільшуючи деталь у міру збільшення розширення ... і при цьому також збільшується дифракція, оригіналдеталі завжди більше, ніж повітряний диск. Ви втратите трохи деталей, коли ви розширюватиметеся (ви будете демонструвати більш дрібні та тонкі деталі на світлі, і поза межами приблизно 3-кратного збільшення, дифракція почне впливати на видимість тонших деталей, ніж те, з чого ви почали в 1,0x.) Врешті-решт ефекти дифракції не дозволять вам продовжувати робити корисні прибутки з додатковим збільшенням. Але ви можете підштовхнути збільшення дуже далеко. У загальному випадку у вас набагато більше шансів наткнутися на проблему, коли ваша фокусна площина закінчується занадто близько або фактично всередині об'єктива, перш ніж ви насправді зіткнетесь з проблемами дифракції, що впливають на IQ по-справжньому згубним чином.


Досить детальне пояснення! Виходячи з відповіді @ Irme, я підозрюю, що ви припускаєте ідеальну лінзу, тобто роздільна здатність не обмежується чим-небудь, крім дифракції. Це так?
Ітаї

@Itai: Не обов’язково. При f / 5.6 і нижче оптичні відхилення мають тенденцію до пом’якшення, і дифракція вже сприймає більший вплив на IQ. Це було б причиною того, що я не використовував більш широку діафрагму, оскільки її важко гарантувати щось ширше, ніж приблизно f / 4-5,6, а в деяких випадках навіть тоді лінзи трохи більш пов'язані з аберацією, ніж дифракційні. Наведені вище цифри вважають дифракцію обмеженою, що має бути в дійсності з більшою лінзою на цих отворах.
jrista

@Itai: Ще одна інформація. При f / 5.6 просторова роздільна здатність об'єктива становить не більше 123lp / мм. Датчики найвищої щільності Canon, APS-C 18mp, досягають 116lp / мм. Ймовірно, вам доведеться зупинитися до рівня f / 6,5, щоб відповідати об'єктиву датчику з точки зору дифракції. Більше того, і лінза буде дифракцією обмежена більше, ніж сенсор. Більшість датчиків навіть не може вирішити таку велику просторову роздільну здатність ... Більшість повнокадрових датчиків вирішують близько 70-80lp / мм. На даний момент я думаю, що єдине, що вирішує більше, - це 24-кратний APS-C від Sony, але у нього є свої проблеми
jrista

Ви знайдете зручну схему дифракційних обмежених дозволів лінз на LL в таблиці 1 . Використовуйте стовпець 50% MTF ... стовпець 9% MTF пов'язаний з абсолютним максимальним зором людини, який може вирішити, що набагато краще, ніж сенсори чи всі, крім найкращих та спеціалізованих лінз, можуть вирішити.
jrista

Дякуємо за всі оновлення. Це має багато сенсу, але мене можуть збентежити. Ви хочете сказати, що збільшення можна збільшити за допомогою подовжувачів, не втрачаючи при цьому великої якості, доки відстань фокусування не перестане знаходитись поза об'єктивом?
Ітаї

2

Перш за все, додавання подовжувачів приведе передню частину лінзи далі від корпусу, при цьому наблизивши фокусовану площину. Існує обмеження, скільки ви можете розширити, поки об'єктив фізично не поміститься між зосередженою площиною та корпусом камери. 35-міліметровий макрооб'єктив вже дуже фокусується, тому фізична довжина об'єктива обмежує, наскільки ви можете його розширити.

Використовуючи подовжувачі, ви відсуваєте об'єктив далі від поверхні зображення (плівки або датчика). Більша відстань означає, що коло проектованого зображення буде більшим, і ви використовуєте меншу його частину - тому для отримання такої ж роздільної здатності ваш об'єктив тепер повинен проектувати зображення з більшою точністю. Власне розширення 35-мм макрооб'єктива 1: 1 становить 70 мм; вам доведеться додати ще 70 мм подовжувачі для подвійного збільшення, але для цього також потрібно вдвічі більше потужності для отримання однакової якості проекції.

Тому ви почнете втрачати якість зображення, коли роздільна здатність об'єктива, розділена на коефіцієнт розширення, опуститься нижче, ніж роздільна здатність зображення. Звідти ви можете використовувати обрізання замість цього.

Аналогічно, фотозйомка з оберненим кільцем обмежується потужністю роздільної здатності оберненої лінзи (яка оптимізована для дозволів, таких як ваш датчик, а не в 2-3 рази більше). Отримати велике збільшення без оптики, спеціально розробленої для цього, або дуже дешево і просто (роздрукуйте обрізку та прийміть нижчу роздільну здатність) або неможливо.


Це цікавий спосіб на це подивитися. Отже, якою була б відстань фокусування з 35-мм розширенням, наполовину? Чи є момент, коли при достатньому розширенні фокусування фізично неможливе, оскільки воно було б усередині об'єктива?
Ітаї

Я не знаю, як обчислити зміну відстані фокусування, тому я задав це як нове запитання . Поки я лише знаю з практики, що розширення дійсно наближає фокусну площину, тому неминуче має бути точка, де вона зустрічається з переднім склом.
Імре

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.