Будет ли 50-мм объектив на кадре Canon APS-C производить такое же изображение, как 80-мм объектив на полнокадровой камере?

Сценарий:

• Я положил 80 мм объектив на FF камеру и сделал снимок
• Я установил 50-мм объектив на камеру кадрирования Canon APS-C (1.6x кадрирование) и сделал снимок

Исходя из кропа 1.6x, я понимаю, что поля зрения этих двух фотографий будут одинаковыми, поскольку эффективное фокусное расстояние объектива 50 мм на теле кадрирования составляет 80 мм.

Будут ли эти две фотографии идентичны (т.е. глубина резкости, перспектива и т. Д.)?

Будут ли эти две фотографии идентичны (т.е. глубина резкости, перспектива и т. Д.)?

• Глубина резкости: не совсем точно, но очень похоже, если вы также умножаете число f, используемое на тот же коэффициент кропа . Если вы используете f / 2.8 с 50-мм объективом на камере APS-C, вы должны использовать f / 4.48 на 80-мм объективе с FF-камерой, чтобы получить тот же общий DOF. Возможно, у вас одинаковое количество степеней свободы, если предположить, что оба изображения будут просматриваться с одинаковым размером дисплея и с одинакового расстояния, но распределение перед и за фактическим расстоянием фокусировки будет немного отличаться. С другой стороны, если вы используете f / 1.4 с 80-миллиметровым объективом на FF-камере, вам понадобится 50-миллиметровый объектив с f / 0.875 на теле обрезки 1.6X, чтобы получить ту же степень резкости.
• Перспектива: да, при условии, что положение камеры идентично, перспектива остается одинаковой независимо от фокусного расстояния, размера датчика или результирующего поля зрения. Перспектива определяется только одним: положением оптического центра камеры относительно различных объектов в сцене .
• Геометрические искажения: Нет. Некоторые люди путают перспективу и геометрические искажения, но это две совершенно разные вещи . Первый определяется положением камеры относительно сцены. Последнее определяется проекцией объектива трехмерного мира на двумерный носитель записи. Даже два разных дизайна 50-мм объективов для одного и того же размера сенсора могут использовать разные проекционные модели и иметь разные характеристики искажения.
• Размытие фона: количество и форма лепестков диафрагмы оказывают глубокое влияние на появление размытия фона (и переднего плана). Мы называем эстетические качества размытия фона боке . Это зависит от оптической конструкции объектива, в том числе от того, сколько коррекции сделано для нескольких классических аберраций, представленных каждый раз, когда объектив с реальной толщиной используется для преломления света более чем на одну длину волны. На это также влияет форма и количество апертурных лепестков, которые могут находиться на оптическом пути. Два объектива, используемые на одной и той же камере с одинаковым фокусным расстоянием и очень похожими оптическими формулами, могут по-разному отображаться вне зон фокусировки, и их боке будут выглядеть очень по-разному, если их диафрагмы сделаны по-разному.
• ISO, время срабатывания затвора и т. Д .: Нет. Если вы меняете диафрагму, чтобы получить ту же самую DOF, вам нужно изменить один из других параметров экспозиции, чтобы сохранить ту же экспозицию. Либо время затвора, либо ISO, либо некоторые из них должны быть изменены для компенсации.

В конце концов, нет такой вещи, как точная эквивалентность при использовании датчиков разных размеров. В дополнение к вышеприведенным пунктам, эквивалентность DoF нарушается на макро расстояниях и при вычислении гиперфокальных расстояний (которые основаны на DoF и сколько DoF находится впереди и сколько находится за фактической точкой фокусировки).

_{¹ Поскольку объективы фокусируются на очень близких «макро» расстояниях, чтобы увеличение приближалось к 1: 1, их эффективные фокусные расстояния изменяются настолько, что использование «заявленного» фокусного расстояния объектива не позволяет более точно рассчитать глубину резкости, которую можно ожидать ,}

Изображения с разных объективов будут выглядеть по-разному, потому что они разные . Однако, в зависимости от вашего допуска к разнице, вы можете достичь результатов, которые достаточно близки.

В целях обсуждения предположим, что один и тот же объектив может создавать одно и то же изображение, даже если это может быть физически невозможно. Для тех, кто обеспокоен тем, что изображения не будут полностью совпадать, «идентичные изображения» будут определяться как «изображения, разница которых приближается к нулю, поскольку разница в условиях, в которых они были сделаны, также приближается к нулю».

Также будет уделено внимание воссозданию изображений в больших форматах, которые были сделаны в меньшем формате, чтобы избежать проблем с объективами, которые не существуют. Однако переход от большего к меньшему не будет проблемой, если кто-то сделает необходимые линзы.

• Поле зрения - то же самое после умножения фокусного расстояния на коэффициент кадрирования.

• Перспектива - То же самое, когда камера находится в том же положении.

• Глубина резкости - то же самое, если диафрагма также умножается на коэффициент обрезки. Вот формула для глубины резкости:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = F-число диафрагмы
  C = путаница
  u = расстояние до объекта
  f = фокусное расстояние

  Обратите внимание, что когда фокусное расстояние умножается на коэффициент кадрирования, оно знаменуется квадратом. Чтобы сохранить постоянный DOF, числитель также нужно умножить на квадрат фактора кропа. Места для этого - F-число апертуры и размер круга путаницы. Так как мы переходим от датчика обрезки к полному кадру, мы можем умножить каждый на коэффициент обрезки, чтобы получить одинаковый DOF.

• Размытие фона - также можно сохранить, когда фокусное расстояние и диафрагма умножаются на коэффициент кадрирования. Вот формула размытия фона:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = размытие
  f = фокусное расстояние
  N = диафрагма F-число
  m _s = увеличение объекта (что это?)
  x _d = расстояние между объектом и фоном
  s = расстояние до объекта 

• Некоторые факторы, которые обсуждает Майкл С. , здесь не рассматриваются.

Однако в формулах игнорируются искажения, аберрации и другие факторы, связанные с конструкцией объектива.  Поэтому, несмотря на то, что при переключении между датчиком кадрирования и полным кадром «разные» объективы могут создавать изображения с одинаковыми параметрами и внешним видом, они обычно не будут выглядеть одинаково. Даже объективы с «одинаковым» дизайном имеют достаточно небольшие отличия, чтобы выглядеть иначе. Разные линзы имеют разный характер .

Рассмотрим различные проявления размытия фона и боке, создаваемых различными 35-мм объективами при f / 2,8, все на датчике кадрирования. Разные размеры, разные блики, разная гладкость, разные формы. Изменение размеров датчика еще больше увеличит разброс, который уже наблюдается, когда размер датчика остается неизменным.

Однако, в зависимости от вашего допуска к разнице, вы можете достичь результатов, которые достаточно близки. Посмотрите на шестое изображение ниже, сделанное 50-мм объективом на F4. Кроме того, сравните седьмое (35 / 1,4) и девятое (50/2) изображения, которые были сделаны широко открытыми.

Cimko 35/2,8; Ганза 35 / 2,8; Vivitar Series-1 35-85 / 2.8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Фуцзянь 35 / 1,7 (с-гора); Pentax SMC 50/2 (0,7x)

FujiFilm, Fujian и Pentax широко открыты:

Предполагая одинаковое количество пикселей, они будут одинаковыми по форме и глубине поля, давая одинаковую апертуру ( не номер апертуры, а полное отношение f: xy) и используя значение ISO, большее в 2,56 раза на камере кадрирования. Когда вы используете один и тот же ISO и одно и то же число диафрагмы, глубина резкости увеличивается в зависимости от коэффициента кадрирования.

Существует причина, по которой люди используют датчики большего размера для большей освещенности и / или меньшей глубины резкости.

Простой ответ Нет. Это может создать аналогичное поле зрения для целей кадрирования при одинаковом расстоянии от объекта. Кроме того, не все стекла созданы равными, поэтому одно может иметь преимущество над другим в четкости и четкости. Одним из преимуществ датчика обрезки является то, что он захватывает только центр объектива, если вы используете полнокадровый объектив на корпусе датчика обрезки. В этом случае, возможно, что резкость угла на 50 мм будет лучше, чем 80 мм на полном кадре.

Если бы все было абсолютно одинаково, то датчик кадрирования собирал бы меньше света в тех же самых условиях, поэтому пришлось бы увеличивать ISO или замедлять затвор (учитывая, что объектив уже был полностью открыт).

Соотношения почти эквивалентности между FF и кадрированной камерой следующие:

FocalLength _FF = FocalLength _crop * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _урожай * CropFactor

ISO _FF = ISO _{кадрирование} * CropFactor ²

где большинство людей знают первое уравнение, но многие забывают второе и последнее уравнения.

Первое уравнение объясняет, как необходимо изменить фокусное расстояние, чтобы учесть фактор кадрирования для сохранения того же поля зрения. Это то, что знает большинство людей.

Теперь, если вы уменьшите фокусное расстояние, но сохраните ту же диафрагму, это означает, что объектив будет собирать меньше света, потому что диаметр отверстия диафрагмы составляет:

ApertureOpening = FocalLength / Fstop

... и чтобы сохранить дробь одинаковой, необходимо изменить числитель и знаменатель путем умножения на коэффициент обрезки. Это обеспечивает открытие апертуры и, таким образом, способность собирать свет остается неизменной.

Теперь экспозиция и ISO определены таким образом, что экспозиция:

Экспозиция = ISO * ExposureTime / Fstop ²

Время экспозиции, очевидно, одинаково на FF и кадрированных камерах, если вы хотите сделать эквивалентное изображение. Теперь, как я объяснил, чтобы поддерживать способность собирать свет, вы должны умножить Fstop на CropFactor. Поэтому, чтобы сохранить экспозицию, вы должны умножить ISO на CropFactor ² . Это проблема? Нет, поскольку FF-датчики физически больше с точки зрения площади, как вы уже догадались, CropFactor ² , так что вы можете умножить ISO на CropFactor ² без каких-либо неблагоприятных шумовых эффектов, предполагая, что размер пикселя становится больше, то есть количество мегапикселей равно то же.

Итак, давайте проверим:

1. Поле зрения: поддерживается
2. Светосборная способность: поддерживается
3. Уровень шума: поддерживается
4. Выдержка: поддерживается

Теперь есть два других фактора, которые могут повлиять на ваш выбор оборудования. Это глубина резкости (DOF) и размытие фона.

Как объяснила @xiota, формула DOF:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

Расстояние до объекта остается тем же, Fstop умножается на CropFactor, CoC (кружок путаницы) умножается также на коэффициент кадрирования, потому что размеры датчика больше на коэффициент CropFactor. Знаменатель также умножается на CropFactor ² , поэтому глубина резкости (DOF) остается неизменной.

Однако есть и другой аспект - размытие фона. Я понимаю, что размытие фона:

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

Если SubjMagnification не имеет единиц измерения, числитель имеет единицы длины в квадрате. Знаменатель имеет единицы длины. Итак, у размытия есть единицы длины.

Давайте проверим, что происходит с камерой FF. FocalLength умножается на коэффициент кропа, но также Fstop умножается на коэффициент кропа. Увеличение объекта, по-видимому, представляет собой размер датчика, деленный на размер объекта. Размер объекта остается неизменным, но размер сенсора в зависимости от CropFactor меньше или больше. Итак, на FF SubjMagnification умножается на CropFactor. Итак, Blur умножается на CropFactor. Таким образом, размер диска размытия становится больше, но размер датчика увеличивается, поэтому диск размытия занимает тот же процент от датчика!

Итак, давайте проверим характеристики фона:

5. Глубина резкости: поддерживается
6. Размытие фона: поддерживается

Так что, да, фотографии будут идентичны, если вы используете эквивалентный объектив. Тем не менее, обратите внимание, что вы, вероятно, можете очень легко найти объектив 80 мм f / 1,2 (ну, ладно, это может быть 85 мм, но достаточно близко), но найти объектив 50 мм f / 0,75 может быть немного сложно. Итак, если вы хотите получить много размытия фона, малую глубину резкости и низкий уровень шума, есть преимущество в использовании полнокадрового изображения: вы, вероятно, не можете найти объектив, который вы хотите использовать для камеры обрезки!

Если мы еще меньше и рассмотрим сенсоры мобильных телефонов (коэффициент обрезки 7-8), вам понадобится объектив 10-11 мм с диафрагмой F, равной примерно f / 0,15 - f / 0,17. Я уверен, что вы не найдете такой объектив!

Давайте быстро проверим правильность отношений почти эквивалентности. Масштаб Canon 17-55mm f / 2.8 IS USM составляет 645 грамм. На полном кадре это будет 27-88 мм f / 4.5. Вы можете найти объектив 24-70 мм f / 4 IS USM, который весит 600 грамм, и объектив 24-105 мм f / 4 IS USM, который весит 669 грамм. Размер резьбы фильтра составляет 77 мм на всех объективах. Поэтому я думаю, что они должны быть почти эквивалентны, имея примерно одинаковое количество стекла.

Однако вес 24-70 мм f / 2.8 non-IS USM составляет 953 грамма, поэтому в нем явно больше стекла.

Также рассмотрим, например, Coolpix P1000. Он рекламируется как имеющий 125-кратный зум, 4,3 - 539 мм, что эквивалентно 24-3000 мм. F-stop - это f / 2.8 - f / 8, но для «F-stop» не существует «эквивалентной» спецификации, которую производитель удобно забыл. Вы видели объектив 3000 мм f / 8? У меня нет, но это будет огромный гудок, диаметром не менее 3000 мм / 8 = 375 мм. Производитель должен был помнить, что f / 2,8 - f / 8 эквивалентно f / 15,6 - f / 44,5. Это демонстрирует, что люди обычно забывают отношение эквивалентности для F-остановки, помня только отношение для фокусного расстояния.