Як телеконвертер впливає на глибину різкості?

Я знаю, що телеконвертер зменшить кількість світла, що потрапляє до плівки або датчика в камеру, і як такий ви чуєте, як люди гуртуються навколо речей на кшталт "З 2x телеконвертором цей 300 мм f / 2.8 стає 600 мм f / 5,6".

Враховуючи діафрагму фізично не відрізняється, мені цікаво, як це впливає на глибину різкості (і пов'язані з нею ефекти, як боке). Було б сенс, що глибина різкості залишається однаковою, а зображення - просто обрізаним.

Це просто одна з таких речей, яку люди кажуть, що може бути зручною для обчислень експозиції, або чи насправді є зміна створеного зображення?

Версія TL; DR: Телеконвертери не впливають на глибину різкості на даній відстані. Вони буквально перетворюють ваш об'єктив 300 f / 2.8 в об'єктив 600 f / 5.6. Будь-який об'єктив потужністю 600 f / 5,6, телеконвертований чи ні, матиме таку ж глибину різкості, що і об'єктив 300 f / 2.8.

Існує велика плутанина щодо взаємозв'язку між глибиною різкості, діафрагмою, f-стопом та фокусною відстані. Насправді все дуже просто:

Глибина різкості визначається фокусною відстані та видимим розміром переднього елемента лінзи.

Під видимим діаметром я маю на увазі ширину області переднього елемента, яка не перекрита діафрагмою.

Насправді ви можете бачити, наскільки великий цей видимий діаметр, дивлячись на передню частину лінзи, поки вона від'єднана, а діафрагма тримається відкритою.

Зв'язок між f-стопом, фокусною відстанню та видимим діаметром лінзи такий:

(Розмір діафрагми в мм) = (Фокусна відстань у мм) ÷ (f-стоп)

Наприклад:

• Очевидний діаметр об'єктива 210 мм, встановленого на f / 4,5, становить 47 мм,
• Очевидний діаметр об'єктива 70 мм, встановленого на f / 4,5, становить 15,5 мм,
• Очевидний діаметр об'єктива 70 мм, встановленого на f / 8, становить 8,75 мм,
• А очевидний діаметр 18-міліметрової лінзи, встановленої на f / 3,5, є мізерним 5,1 мм.

Тепер повернемося до глибини різкості. Глибина різкості - це відстань перед та поза фокусованою відстані, яка все ще "прийнятно" у фокусі. Оскільки рівень прийнятної розмитості відрізняється від людини до людини, кращий спосіб аналізу глибини різкості - через коло плутанини.

Ось зручна картинка зі сторінки Вікіпедії про Коло плутанини:

Коло плутанини - це область на датчику, який потрапляє світлом від однієї точки. Якщо ви знаходитесь перед площиною фокусування або позаду, то ваше коло розгубленості збільшується. На площині фокусу коло плутанини (в ідеалі, але ніколи на практиці) не дорівнює.

Те, наскільки швидко ваш круг плутанини зростає, коли ви віддаляєтесь від площини фокусування, є фактором лише одного: кут між найширшими сходящимися лініями (край вашого очевидного розміру об'єктива). Тепер це означає кілька речей:

• Якщо ви зосереджені в 10 разів далі, вам доведеться піти приблизно в 10 разів далі від площини фокусування, щоб отримати однакові зміни в колі вашої плутанини
• Дві лінзи, зосереджені на одній відстані, з однаковим видимим розміром, призведуть до однакової зміни у вашому колі заплутаності (а отже, однакової глибини різкості.)

І навпаки, це також розвінчає кілька загальноприйнятих переконань про глибину різкості:

• Дві лінзи на одному f-стопі не обов'язково мають однакову глибину різкості. Більш довга лінза матиме меншу глибину різкості, оскільки вона має більший видимий розмір. (Вибачте, Метт.)
• Телеконвертери, датчики обрізання та менші датчики не впливають на глибину різкості при заданому видимому розмірі (f-стоп та фокусна відстань).

Зробіть дві картинки: одну з 35 мм f / 1,8 і одну з 210 мм f / 11. Тепер обріжте 35-мм зображення, щоб воно було таким же полем зору, як і інше зображення. Вони матимуть майже таку саму глибину різкості. Ось вам:

Глибина різкості - це глибина об'єктива F / 5.6 у прикладі, який ви вказали.

Так, діафрагма фізично не змінилася. Однак відношення діафрагми до фокусної відстані збільшилось.

Тому світлові промені, що досягають датчика, будуть менш косими. Це призводить до збільшення глибини різкості.

Я не можу нічого додати до чудового короткого пояснення Ітая про те, що відбувається, однак я наведу доказ Reductio ad Absurdum :

Припустимо, що використання телеконвертора збільшило фокусну відстань і, як результат, пропускало менше світла, але не впливаючи на глибину різкості . Окрім виготовлення 600 f / 5.6, виробник може взяти існуючу конструкцію 300 f / 2.8 і включити оптику телеперетворювача, але в одному корпусі. Тоді вони зможуть запропонувати дві версії об'єктива 600 мм, які поводяться абсолютно однаково, але у одного буде DOF 600 f / 5.6, а в DOF - 600 f / 2.8.

Вони також можуть замінити 300 f / 2.8 на 150 f / 1.4 із вбудованим телековертером, а також зможуть запропонувати 3 версії 600 з різними DOF et cetera et cetera.

Врешті-решт, ви потрапляєте до об'єктива з нескінченно малою глибиною різкості, але все ще ведете себе як 5,6, що явно абсурдно, тому первісне твердження (про те, що DOF не змінюється телековертером) повинно бути помилковим.

Глибина поля визначається відстані фокусування та розміром фізичної діафрагми (добре пояснив Еван Кралл). Додавання телеконвертора не змінює розмір фізичної діафрагми; ви просто збільшуєте зображення, вже запроектоване об'єктивом, і фокусна відстань і f-число збільшуються разом пропорційно.

Оскільки розмір фізичної діафрагми незмінний, глибина різкості не змінюється для заданої відстані фокусування.

Телеконвертор просто розкладає зображення об'єктива, як лупа. Це змінює кадр лише шляхом обрізання (підробка більшої відстані фокусування) та рівня освітленості, використовуючи рівну кількість світла для більшої кількості пікселів. Це не змінює нічого іншого від оригінального знімка, наприклад, DoF або відстань фокусування.

Я відповім на два запитання, на те, що ви задали, і на те, що ви також повинні були задати. Я також висвітлюю різні різні сценарії (однакова відстань теми без обрізання, однакова відстань теми з обрізанням та однакове обрамлення).

Як телеконвертер впливає на глибину різкості?

Давайте розглянемо це. Глибина різкості:

DoF = 2 * x_d^2 * N * C / f^2

де fфокусна відстань, Cколо плутанини, Nчисло діафрагми та x_dпредметна відстань. Якщо відстань об'єкта залишається постійною, і ви не вирішите, що через менший обріз Cслід збільшувати, подвоєння фокусної відстані також збільшиться вдвічі, а також Cзалишатиметься постійним. Таким чином, глибина різкості зменшиться вдвічі за допомогою телеконвертора. (Якщо ви збільшитеся Cчерез менший обріз, глибина різкості залишатиметься незмінною.)

Однак іноді хочеться зберегти рівне обрамлення. Тоді подвоєння фокусної відстані буде відповідати подвоєнню предметної відстані. Таким чином, x_d^2 / f^2залишається постійним і Cзалишається постійним теж. Однак подвоєння фокусної відстані збільшиться вдвічі N, і, таким чином, глибина різкості збільшиться в два рази при рівній рамці.

Отже, TL; DR: це залежить від того, чи підтримуєте ви рівне обрамлення, змінюючи відстань теми (різний DoF), чи обрізаєте (той же DoF), чи приймаєте ви просто більшу фокусну відстань, ви отримуєте іншу картину (інший DoF, але в інший напрямок).

Ви також повинні запитати:

Як телеконвертер впливає на розмитість фону?

Це простіше. Розмір розмитості диска фону (якщо передбачити фон у нескінченності) становить:

b = f * m_s / N = (f/N) * m_s

Відкриття діафрагми f/Nпідтримується телеконвертором. m_sпідлягає збільшенню об'єкта, тобто розмір предмета на датчику, поділений на його фактичний розмір. Якщо ви дотримуєтесь однакового кадрування, m_sзалишається постійним, і при такому рівні при однаковому обрамленні розмір диска розмиття фону є постійним.

Однак якщо ви не дотримуєтесь рівного обрамлення, 2x телеконвертер подвоюється m_s. Таким чином, ви отримаєте більше розмиття фону.

Але якщо ви зберігаєте відстань об'єкта однаковою та обрізали оригінальне зображення на 2 рази, і вирішите, що вам більше не потрібно обрізати через телеконвертер, то m_sйого вдвічі збільшують за допомогою телеконвертора, але за рахунок менше обрізання, ширина / висота / Діагональ фактично використовуваної деталі датчика також подвоюється, тому розмір розмитості диска у відсотках від фактично використаної діагоналі шматка датчика залишається однаковим.

Отже, TL; DR: тут знову залежить, чи підтримуєте ви рівне обрамлення, змінюючи відстань предмета (та ж розмитість), чи обрізаєте (та ж розмитість), чи просто приймаєте більшу фокусну відстань, ви отримуєте іншу картину (інше розмиття).

Прийнята відповідь дуже остаточна. Це також неправильно. Давайте спочатку зазначимо, що тут правильно:

Версія TL; DR: Телеконвертери не впливають на глибину різкості на даній відстані.

Неправильно.

Вони буквально перетворюють ваш об'єктив 300 f / 2.8 в об'єктив 600 f / 5.6.

Правильно.

Будь-який об'єктив потужністю 600 f / 5,6, телеконвертований чи ні, матиме таку ж глибину різкості, що і об'єктив 300 f / 2.8.

Неправильно.

Глибина різкості визначається фокусною відстані та видимим розміром переднього елемента лінзи.

Частково правильно, частково неправильно. Геометрія сцени та її відношення до глибини різкості визначаються видимими розмірами вхідної зіниці об'єктива. Вхідна зіниця - це очевидний розмір отвору, який видно при огляді передньої лінзи.

Його діаметр можна визначити, поділивши фокусну відстань на число діафрагми.

І тут ми доходимо до принципової помилки у прийнятій відповіді: відповідь передбачає, що геометрія сцени є єдиним фактором глибини різкості. Це не так. Глибина різкості визначається як відстань, на якій можна виявити нерізкість, а нерізкість визначається за критеріями "кола плутанини". Якщо ви використовуєте один і той же носій проекції (той самий фільм або той же датчик) і дивитесь на результати в масштабі, де роздільна здатність носія визначає коло плутанини, збільшення сценічного зображення дуже важливе для отриманої глибини різкості.

Якщо ви використовуєте один і той же об'єктив з тими ж налаштуваннями на 40-мегапіксельному датчику повного кадру, його глибина різкості буде (якщо припустити, що об'єктив видає піксель різкості) буде половиною тієї, яку ви отримуєте на 10MP-датчику повного кадру, але такою ж, як що ви отримаєте на 10 Мп датчик обрізання фактора 2. Ігноруючи пікселяцію, часткові зображення не будуть відрізнятися.

Фланцевий телеконвертер у подібній жилці зберігає геометрію зображення: врожаї не будуть відрізнятись до тих пір, поки ви ігноруєте пікселяцію. Однак саме пікселя визначає коло плутанини, тому за допомогою телеконвертора 2x ви отримуєте половину глибини різкості, оскільки піксель як основний учасник кола плутанини тепер охоплює більш тонку сітку над оригіналом сцена.

На відміну від глибини різкості, кількісне визначення розмитості фону щодо розміру пікселя здається нечуттєвим, оскільки його масштаб є більш актуальним у відношенні до масштабу особливостей об'єкта або розміру кадру. Ставлення до предметних особливостей телеконвертер не змінюється, по відношенню до кадру, його ступінь подвоюється, а це означає, що розмитість щодо готового зображення розширена.

Коротше кажучи: речі складні і менш інтуїтивні, але вони такі вже до того, як додати телеконвертер у рівняння. Через цю складність вам потрібно дуже уважно вказати значення, про які ви запитуєте, оскільки вони часто розмовно використовуються як взаємозамінні, але поводяться на зовсім інші способи, коли дивляться на геометрію сцени, геометрію зображення та роздільну здатність середовища.

Ви заплутані:

Враховуючи діафрагму фізично не відрізняється, мені цікаво, як це впливає на глибину різкості (і пов'язані з нею ефекти, як боке). Було б сенс, що глибина різкості залишається однаковою, а зображення - просто обрізаним.

Обрізання зображення зберігає ту саму глибину різкості, коли фізично робиться на друку, в результаті чого менший аркуш паперу розглядається так само, як оригінальний папір. Як тільки ви використовуєте будь-який вид розширення для того, щоб краще бачити деталі, глибина різкості (визначена через диск розрізнення без чіткості, що стає помітним під ретельністю) стає меншою. Єдиний виняток - коли вже видно абсолютний обмежуючий коефіцієнт, як розмір зерна плівки або розмір пікселя.

Телеконвертор з фланця не змінює розмір вхідної зіниці і, таким чином, працює з тією ж сценою, але з меншим обрізом, розподіленим по датчику. Це дає йому менше світла на піксель (таким чином, вдвічі більше діафрагми), але за рахунок більшої кількості пікселів сенсора наполовину менше "кола плутанини" і, таким чином, наполовину глибини різкості. Якщо оптична якість об'єктива вже не була на межі, і додаткові пікселі не можуть надати додаткової інформації.

Телеконвертер на стороні фільтра - це інша справа, оскільки він збільшує розмір вхідного зіниці і, таким чином, зазвичай підтримує однаковий номер діафрагми. Тож глибина різкості потім зменшується як за меншим урожаєм, вирішеним на тому ж датчику, так і більшою вхідною зіницею, яка дивиться на сцену.