F-стоп и время экспозиции полностью отменяются?

18

Я фотографирую сцену с белыми и черными элементами. Начиная с диафрагмы f / 22, я расширяю диафрагму на одну ступень и уменьшаю время экспозиции в 2 раза, делаю снимок и продолжаю делать это для всех диафрагм объектива. Я ожидаю, что необработанные значения должны оставаться такими же внутри белой или черной области, так как вдвое меньшее время экспозиции компенсирует расширение апертуры . Но когда я выбираю белую область и усредняю ​​количество необработанных пикселей для каждого изображения, между изображениями есть различия(стандартное отклонение необработанных значений составляет ~ 5% от среднего значения). То же самое, если я выберу и усредню черный регион. Я не сознательно ничего не меняю (освещение, положение камеры), а камера - научная CMOS. Что может быть причиной этого изменения: шум или что-то более систематическое?

КАО
источник
2
Какой объектив? Это также разработано для научных целей? Если да, то идет ли он с таблицей допусков, или вы можете получить ее у производителя?
Mattdm
4
Ничто не является «идеальным» в камерах, используемых для художественной / документальной фотографии. Как и в случае любого технического устройства, всегда следует учитывать допуски. Для типичных камер исторически этот допуск составлял около 1/3 ступени, хотя в более поздние времена мы, похоже, остановились на 1/6 ступени. Если вам нужны измерения научного качества с камеры, вам следует подумать о приборах лабораторного уровня, а не о потребительских камерах (в этом контексте даже самые «профессиональные» модели являются потребительскими). Но будьте готовы заплатить десятки тысяч долларов вместо сотен или нескольких тысяч долларов.
Майкл C
4
Многое из этого основания уже было подробно освещено в ответах и ​​комментариях на « Есть ли в этом здравая причина, почему ¹⁄₁₂₅ - это не ровно половина ¹⁄₆₀»?
Майкл C
2
@mattdm Это промышленный объектив. Хорошая идея связаться с MFR для получения информации о толерантности.
КАЕ
6
Если вы действительно заботитесь об этом (калиброванные интервалы передачи), то вам, вероятно, понадобится кинематографическая линза, откалиброванная в T-стопах вместо F-стопов . F-Стоп - это просто мера диаметра апертуры относительно фокусного расстояния. T-остановки являются мерой 50% уровней светопропускания. Первый дает вам более точную оценку глубины резкости, второй - экспозиции.
J ...

Ответы:

25

Это нормальное поведение, вызванное:

  1. Несовершенство апертуры. Обычно есть технологические отклонения, которые не позволяют точно определить размер отверстия. На 50-мм объективе f4 у вас должно быть отверстие 12,5 мм, но оно может быть 12,4 мм или 12,6 мм.
  2. Недостатки выдержки. Затвор также является механическим устройством и зависит от некоторых факторов, таких как температура, то, насколько точны лопасти и другие элементы внутри, скорость будет не 1/100 с, а может быть 1/110 с или 1/90 с.
  3. То же самое относится и к самому датчику (с электронной точки зрения).

В конце даже две последовательные фотографии могут иметь различную (слегка) экспозицию.

И добавить колебания вашего источника освещения ...

Ромео Нинов
источник
Так что «шум», а не что-то систематическое. Это имеет смысл.
КАЕ
@KAE, вы можете назвать это шумом :) Есть так много переменных, поэтому в конце они случайны
Ромео Нинов
6
Funfact: некоторые камеры хранят реальную измеренную апертуру и скорость затвора в метаданных. И я увидел там действительно интересные ценности. Но я также признаю, что некоторые из этих значений немного странные, возможно, отсутствует коэффициент масштабирования.
Хорицу
4
Я также добавил бы, что f / 22 также блокирует намного более рассеянный рассеянный свет, чем f / 4, что приводит к большей контрастности. Темнее темнее, когда диафрагма меньше.
CamilB
1
@ CamiB Я думаю, это очень важный фактор. Любой, кто сделал снимок против света с защитой от солнца и без нее (чего не было на снимке!), Может заметить огромную разницу в контрасте. Тот же самый эффект, только меньший, присутствует с обычными окружающими освещенными объектами вне рамки изображения. Меньшая апертура значительно уменьшает рассеянный свет, поэтому она затемняет изображение в целом.
Питер - Восстановить Монику
16

В теории да - остановки взаимозаменяемы. На практике они не полностью отменяются до полной точности.

стандартное отклонение необработанных значений составляет ~ 5% от среднего

В фотографическом плане это в основном ничто . Это намного ниже человеческого восприятия, и даже когда разница заметна, обычно ожидаемый рабочий процесс включает в себя работу с каждым изображением индивидуально, поэтому фотограф может компенсировать это либо в поле, либо в постпроизводстве.

Камеры, предназначенные для фотографии, не являются измерительными приборами; использовать их как таковые - значит настраивать себя на разочарование. Создание более точных устройств будет намного дороже и не принесет пользы для целевого рынка. Даже если у вас есть камера, сделанная для научных целей, эти конкретные допуски могут не входить в сферу интересов.

Если вы пытаетесь достичь совершенства для чего-то вроде промежутка времени или другой серии фотографий, лучше всего использовать постобработку для выравнивания колебаний.

mattdm
источник
1
Хорошая идея, чтобы выровнять колебания - возможно, я возьму много кадров и усредню значения пикселей.
КАЕ
2
В идеале вы должны проанализировать экспозиции с помощью программного обеспечения, позволить ему измерить среднюю экспозицию, а затем настроить каждое изображение индивидуально в соответствии с этой целью. Однако математика получается довольно быстро (как вы определяете «яркость», знаете ли вы, как преобразовать свою яркость в линейное цветовое пространство вместо гамма-скорректированного и т. Д.) Усреднение нескольких изображений намного проще, надеюсь, изменение является случайным и не систематическим. Или вы можете рассчитать изображение f / 8 как среднее значение f / 5.6 и f / 11, что-то вроде «среднего числа бегущих».
NikoNyrh
12

Короткий ответ - да ... они отменяют. Но есть некоторые нюансы.

Каждый раз, когда диаметр круга увеличивается (или уменьшается) с коэффициентом, равным квадратному корню из 2 (приблизительно 1,4), площадь этого круга точно удваивается (или уменьшается вдвое, если уменьшается). Числа f-стопа основаны на степенях квадратного корня из 2 (например, f / 1 = √2 ^ 0; f / 1.4 = √2 ^ 1; f / 2 = √2 ^ 2; f / 2.8 = √ 2 ^ 3 и т. Д.)

Экспозиции затвора более интуитивно понятны. 1/500-я секунда, очевидно, вдвое меньше, чем 1/250-я секунда и т. Д.

Нюансы:

Камеры немного округляют. Например , если у вас есть 100 - мм объектив , вероятно , это не точно 100 мм (но это, вероятно , не за горами) , и как вы переориентировать, объектив может сделать немного фокус дыхания (для хорошего объектива , который остается с 5% от указанного фокусного расстояния. ... но у некоторых объективов довольно сильные проблемы с дыханием при фокусировке ... например, 30%. Когда это происходит, это означает, что диафрагма не совсем точна.

F-остановки не совсем точны, как есть. Но они «достаточно близки», чтобы погрешность не оказала заметного влияния на экспозицию.

Есть и другие проблемы. Когда вы снимаете с сильной остановкой (например, f / 22), весь свет исходит из очень маленькой области около центра оси объектива и распределяется по сенсору более равномерно. Когда вы снимаете широко открыто, свет исходит из разных углов. Области датчика около центра могут собирать свет под многими углами, но области датчика около края или угла более ограничены по количеству путей, которые свет может пройти через линзу, чтобы достичь этой конкретной точки. Это приводит к виньетированию. Таким образом, хотя вы можете сделать две фотографии с использованием «эквивалентных экспозиций» (обмен остановки диафрагмы на остановку длительности затвора), изменения в шаблонах виньетирования могут привести к тому, что пиксели будут иметь различное количество собранного света в зависимости от выбранного пикселя для проверки.

Тим Кэмпбелл
источник
Хотя это хороший ответ, откуда вы берете цифры для фокусированного дыхания?
Волосатый Дрезден
2
@Hairy Dresdon, просто обзоры различных линз. Но эти тесты вы тоже можете сделать сами. Например, просматривая видоискатель (или даже в режиме реального времени), выполните фокусировку на всем диапазоне и наблюдайте за изменением поля зрения. Вы также можете использовать калькуляторы (например, tawbaware.com/maxlyons/calc.htm ) для определения истинного фокусного расстояния (относительно того, каким оно должно быть). Есть несколько линз, которые имеют репутацию «тяжелых передышек».
Тим Кэмпбелл
1
AF-S Nikkor 70-200mm f / 2.8G VR II славится тем, что «дышит» до 140 мм при увеличении до 200 мм и фокусировке на MFD. Nikon исправил это с помощью более новой AF-S Nikkor 70-200mm f / 2.8E FL VR (по цене около $ 2900!).
Майкл C
8

Я думаю, что это не было упомянуто: с увеличением времени экспозиции происходит увеличение теплового шума Dark Shot. Вы можете прочитать больше здесь , например

введите описание изображения здесь

ааааа говорит восстановить монику
источник
5

Что касается систематических проблем: вы принимаете во внимание, что при открытии диафрагмы глубина резкости уменьшается и, следовательно, границы не сфокусированных частей сцены размываются? Также с небольшими отверстиями вы можете получить размытие из-за дифракции.

Если у вас есть механический затвор, вы на самом деле можете получить дифракцию с большими отверстиями в результате короткого времени затвора, когда значительное количество времени выдержки затрачивается, по крайней мере, на одну из движущихся штор затвора.

user82603
источник
2
Я проверяю необработанные значения внутри полностью черной или полностью белой области моей сцены, вдали от границ, чтобы избежать размывания из-за изменения фокуса, о котором вы упомянули.
КАЕ