Smisel o optiki leč za kamere s senzorjem za obrezovanje

Če ste razmišljali o nakupu nove kamere ali o nadgradnji kamere, ste verjetno že slišali vse o kamerah s senzorjem za pridelke, toda kaj to pomeni? Kako faktor obrezovanja vpliva na izbiro leč? Ko razmišljate o sistemih, pogosto ne morate upoštevati samo ohišja fotoaparatov, temveč tudi izbiro objektivov za ta sistem.

Senzorska optika in enakovrednosti

Optika senzorja za obrezovanje

Večina novih fotografov pogosto začne s fotoaparati s senzorji za obrezovanje, ker so običajno cenejši. Toda, ko postanete naprednejši, ali je smiselno nadgraditi na sistem polnega okvirja? Če razmišljate o nadgradnji, ali obstaja razumna pot nadgradnje?

Ali bi morali na primer kupiti leče polnega okvirja za uporabo z ohišjem senzorja za obrezovanje? Zdi se tako zmedeno in če smo pošteni, je nekoliko zapleteno in preprosta pravila ne povedo celotne zgodbe. Namesto da bi si ogledali razlike v samih senzorjih fotoaparata (vsi so precej dobri), poskusimo razumeti same objektive.

Podobne leče goriščne razdalje – Olympus micro 4/3rds 40–150 mm f/2,8 (ekvivalent 80–300 mm) in Canonov 100–400 mm f/4,5–5,6 (za polno sliko).

Velikosti leč

Če pogledate leče, boste videli veliko različnih goriščnih razdalj in zaslonk. Tudi pri istem proizvajalcu za isto ohišje fotoaparata so pogosto različne kombinacije zaslonke in goriščne razdalje. Ker je pomemben del fotografije optika, kako lahko začnete primerjati leče za senzorje različnih velikosti? Kako so leče povezane z ohišjem fotoaparata, ki ga gledate?

Nifty 50 mm (poln okvir na levi) in mikro 4/3rd 25 mm (ekvivalent 50 mm) na desni.

Če gremo naprej, kako senzorji obrezovanja različnih velikosti vplivajo na optiko leč? Ali je leča f/2,8 na fotoaparatu s senzorjem za obrezovanje dejansko leča f/2,8 ali gre za kaj drugega? Kaj pa kamere večjega formata? Zakaj se zdijo manjše zaslonke (f-stopnje) tako velike, slike pa tako čudovite z odličnim ločevanjem ozadja in zameglitvijo?

Vse to je povezano z optiko leč in enakovrednostmi senzorjev za obrezovanje, kar je ena od velikih skrivnosti fotografije, ki je večina fotografov v resnici ne razume.

Osnove optike objektiva

Da bi razumeli optiko leč, morate razumeti, kaj leča naredi s svetlobo, ki prihaja vanjo. Svetloba, ki prihaja skozi lečo, se dejansko obrne in sliko obrne na glavo. Svetloba se nato po prehodu skozi lečo projicira na digitalni senzor.

Goriščna razdalja in slika se obrneta na senzor.

Večino leč določata goriščna razdalja in največja zaslonka. Višja kot je goriščna razdalja, bližje se zdijo oddaljeni predmeti. Tako na primer športniki in opazovalci ptic običajno želijo veliko večje goriščne razdalje, da se približajo.

Nižje številke razširijo vidno polje, da se več stvari prilega sliki (širokokotni objektivi) in so pogosto orodje za krajinske fotografe. V 35 mm ekvivalentih je 200 mm leča dolga leča, 20 mm leča pa zelo široka leča.

Ilustracija relativne velikosti zaslonke.

Število zaslonke f-stop predstavlja velikost zaslonke ali luknje v objektivu. Objektiv bo ocenjen na podlagi največje zaslonke, ki jo lahko odpre zaslonka. Več svetlobe kot prepustite, večjo hitrost zaklopa potrebujete. Zaradi te lastnosti se objektivi z večjo največjo zaslonko imenujejo hitrejši objektivi. Na primer, objektiv f/2,8 velja za precej hitrega, objektiv f/5,6 (mislim, da je komplet objektiv) pa za precej počasen.

Optična matematika

Ohranimo minimalno geekovsko matematiko, vendar resnično pomaga razumeti optiko leč.

Goriščna razdalja ni meritev dejanske dolžine leče, temveč izračun optične razdalje od točke, kjer se svetloba steka, da se ustvari ostra slika na digitalnem senzorju v goriščni ravnini fotoaparata. Zaslonka pa je velikost luknje, ki jo ustvari zaslonka v objektivu. Zaslonka je geometrijsko povezana z goriščno razdaljo leče. Na primer, objektiv f/2,8 na objektivu z goriščno razdaljo 100 mm je 100 deljeno z 2,8 =35,7 mm. Ker goriščna razdalja objektiva narekuje velikost zaslonke, je neodvisna od velikosti senzorja, vendar odvisna od goriščne razdalje.

Uporabni objektivi, ki pokrivajo podoben obseg – Canon 24–105 mm f/4 in Olympus 12–40 mm Smisel optike objektivov za fotoaparate s senzorjem za obrezovanje f/2,8 (ekvivalent 24–80 mm).

Zoom objektivi imajo lahko več kot eno zaslonko, ker se šarenica ne poveča, ko se objektiv daljša. Ker gre za matematično razmerje, je zaradi daljše goriščne razdalje z enako odprtino zaslonke zaslonka manjša. Dražji objektivi z zoomom imajo enako odprtost zaslonke za celotno območje, vendar je to nekoliko inženirski podvig, saj mora biti zaslonka večja, ko objektiv zoomira na daljšo goriščno razdaljo.

Osvežitev formata senzorja kamere

V zlati dobi filmske fotografije je bilo več formatov, ki jih je narekovala filmska zaloga. Ena pogostejših velikosti je bil 35-milimetrski film, ki ga je narekoval film z zobniki, širok 34,98 ±0,03 mm (1,377 ±0,001 palca). V filmskih časih je bilo tudi več formatov, na voljo pa so bili večji in manjši filmi, kar je prav tako vplivalo na velikost leč in zmogljivost.

Ko so bili digitalni senzorji prvotno razviti za fotoaparate, so bili večji senzorji pregrešno dragi, zato so bili uporabljeni manjši senzorji. Obstaja širok razpon velikosti senzorjev in ta raznolikost velikosti senzorjev vpliva na mehaniko delovanja objektivov na fotoaparatih.

Ko je senzor blizu velikosti 35-milimetrskega filma, se imenuje polni okvir. Vse, kar je manjše, se imenuje senzor pridelka. Vse, kar je večje, se običajno imenuje srednji format, čeprav obstaja veliko variabilnosti velikosti, večjih od polnega formata. Senzorji se ne razlikujejo le po velikosti, ampak tudi po geometriji.

Relativne velikosti senzorja obrezovanja

Velikosti senzorjev

Na splošno je senzor polnega formata v obliki pravokotnika, ki meri približno 36 mm x 24 mm, kar je razmerje med dolžino in širino 3:2 in pokriva površino 862 mm kvadratnih. Nasprotno pa je senzor za obrezovanje mikro 4/3 17,3 mm. x 13 mm (razmerje 4:3), ki pokriva površino 224,9 mm 2. Senzor posevka Nikon/Pentax APS-C meri 23,6 mm x 15,7 mm (razmerje 3:2) in pokriva površino 370 mm 2, Canonov APS - Senzor C je 22,2 mm x 14,8 mm (razmerje 3:2), vendar le 328,5 mm kvadratnih. Večji formati (večji od polnega formata) so običajno kvadratni.

Velikokrat se faktorji pridelka izračunajo glede na velikost diagonalne razdalje od kota do kota senzorja. Senzor polnega formata ima na primer dvakrat večjo diagonalo kot senzor mikro 4/3, zato je razmerje izreza 2x. Za senzor pridelka Nikon APS-C je razmerje 1,5x, pri senzorju pridelka Canon APS-C pa 1,6x.

Primerjava odtisov senzorja

Kvadratni proti okroglemu

Leče so okrogle, senzorji pa pravokotni ali kvadratni. Torej vse kamere odrežejo del slike, ker okrogle leče projicirajo krožno sliko na senzor, ki je pravokotnik. To pomeni, da so robovi slikovnega kroga odrezani.

Proizvajalci fotoaparatov oblikujejo svoje kombinacije objektiv/kamera tako, da ima celoten senzor veliko pokritost s krogom slike (to se imenuje moč prekrivanja). To lahko povzroči težave, če se velikost senzorja ne ujemata z velikostjo senzorja, za katerega je bil objektiv narejen.

Krog slike s prekritim polnim okvirjem in mikro 4/3 okvirjem

Torej, kako Crop Factor vpliva na slike?

Obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na vaše slike. Velikost senzorja sicer vpliva na slike, prav tako pa tudi goriščna razdalja in velikost zaslonke, vendar so to fizične lastnosti objektiva in nanje faktor obrezovanja ne vpliva. Vsaj ne neposredno.

Za ponazoritev učinka senzorjev pridelkov na zbiranje svetlobe in goriščno razdaljo je bila nastavljena serija testnih slik (te niso preveč znanstvene, temveč bolj ilustrativne). Z uporabo Olympus EM1 Mark II (senzor mikro 4/3 – 2-kratni faktor obrezovanja) in Canon 5D Mark IV (polni okvir).

Olympus EM1 Mark II, fotoaparat mikro 4/3

Fotoaparat polnega formata Canon 5D Mark IV.

Za ponazoritev pretvorbe goriščne razlike in pretvorbe zbiranja svetlobe sta bili kameri postavljeni ena poleg druge samo s pretvorbo goriščne razdalje. Geometrija senzorjev ni popolnoma enaka, zato so bili obrezani, da se ujemajo (razmerje 8×10).

Primerjava velikosti fotoaparata (polna slika na levi, mikro 4/3 na desni)

Obe kameri sta bili usmerjeni na isti pogled.

Preskusite nastavitev vzporednih kamer.

Pravila v primerjavi z resničnostjo

Goriščne razdalje se običajno pretvorijo v ekvivalente za senzorje polnega formata, da se zagotovi enako vidno polje tako, da se goriščna razdalja pomnoži z diagonalnim razmerjem senzorja. Na primer, 25 mm objektiv na senzorju micro 4/3rd je enakovreden 50 mm objektivu na fotoaparatu polne velikosti (faktor izrezovanja je 2:1).

Objektiv Canon EFS (senzor obrezovanja), ki se ujema s 50 mm objektivom, je 31 mm. To deluje tudi obratno. Če na ohišje fotoaparata s senzorjem za obrezovanje postavite lečo polnega formata, se goriščna razdalja pomnoži (isti 50 mm objektiv postane kot 75 mm objektiv na senzorju za obrezovanje). To pravilo deluje.

Opomba urednika: Optika ni enaka, vendar je to splošno sprejeta metoda razumevanja senzorjev pridelka.

Pri 24 mm ekvivalentih – enaka hitrost zaklopa in ISO, polni okvir na levi in ​​Micro 4/3 na desni (oboje pri f/4, ISO200, 1/160).

Zaslonka in globinska ostrina

Drugo pravilo, ki ne deluje tako dobro, je, da dodate postanka ali dva za zaslonko (odvisno od pridelka). Zakaj ne deluje? No, tukaj je v igri več.

Zaslonka vpliva na zmožnost zbiranja svetlobe objektiva, vendar pri kameri s senzorjem za obrezovanje manjši senzor povzroči večjo globinsko ostrino (območje v fokusu). To pomeni, da bi moral imeti objektiv f/2,8 pri občutljivosti ISO 200 zelo blizu enake hitrosti zaklopa na katerem koli ohišju fotoaparata (obstajajo razlike v merilnikih svetlobe od enega ohišja fotoaparata do drugega). Torej je objektiv f/2,8 vedno f/2,8 za zbiranje svetlobe.

Pri 70 mm ekvivalentih – enaka hitrost zaklopa in ISO, polni okvir na levi in ​​Micro 4/3 na desni (oboje pri f/4, ISO200, 1/80).

Za bolj zapletene stvari poskrbi videz slike. Bokeh na senzorju za obrezovanje nikoli ne bo tako dober kot pri senzorju polnega formata, ker dodatno območje senzorja polnega formata spremeni globinsko ostrino (količina slike v fokusu) glede na senzor za obrezovanje. To ni toliko funkcija leče kot velikost senzorja. To je lahko precej subtilno, vendar je dejavnik, zlasti pri portretih.

Pri 200 mm ekvivalentih – enaka hitrost zaklopa in ISO, polni okvir na levi in ​​Micro 4/3 na desni (f/4, ISO 200, 1/30).

Pri 200 mm ekvivalentih – enaka hitrost zaklopa in ISO, polni okvir na levi in ​​Micro 4/3 na desni (f/4, ISO 200, 1/40).

Objektivi polne velikosti na kamerah s senzorjem za obrezovanje

Objektivi običajno trajajo veliko dlje kot fotoaparati z dobrimi objektivi, ki zdržijo tako dolgo kot dve ali tri ponovitve ohišja fotoaparata. Toliko ljudi se drži pregovora, da vlagajo v steklo. Če torej uporabljate ohišje senzorja za obrezovanje, ki sprejme leče s polnim okvirjem, zakaj ne bi kupili leč s polnim okvirjem, dokler niste pripravljeni kupiti ohišja s polnim okvirjem? Odgovor ni nujno, ker morda ni tako oster kot vaše leče za obrezovanje, tudi če se leča nominalno zdi enake velikosti.

Leče s polnim okvirjem so dražje od leč za obrezovanje, vendar pogosto plačujete za druge lastnosti, vključno z zaščito pred vremenskimi vplivi in ​​boljšo, trpežnejšo konstrukcijo. Zaradi velikih razlik v velikostih senzorjev uporaba leč polnega formata na senzorju za obrezovanje pomeni, da uporabljate samo sredinski del objektiva, vendar so podrobnosti bolj koncentrirane na tem območju. To lahko izpodbija optično kakovost leč s polnim okvirjem.

Pogosto so boljše kakovosti, vendar ne dovolj boljši, da bi upoštevali razlike v velikosti med senzorji. Torej, razen če veste, da boste kmalu nadgradili svoj fotoaparat, morda ne boste želeli uporabljati leč polnega formata na obrezovanih telesih.

Drug premislek je, da morate faktor pridelka uporabiti obratno. Na Canonovem ohišju za obrezovanje (faktor obrezovanja 1,6) 24 mm objektiv postane 38,4 mm objektiv. To pomeni, da s širokimi lečami ne morete doseči tako širokega zornega kota na obrezanem ohišju.

Objektiv s polnim okvirjem na ohišju za obrezovanje poveča goriščno razdaljo za faktor obrezovanja

Zaključek

Obstaja veliko napačnih predstav o lečah, ko jih primerjamo med velikostmi senzorjev. Razumevanje osnovne funkcije, zmožnosti zbiranja svetlobe in geometrijskih odnosov vam lahko pomaga pri primerjavi objektivov znotraj sistemov kamer in različnih velikosti senzorjev.

Za vse sisteme kamer so na voljo odlični objektivi, ki lahko ustvarijo fantastične rezultate. Objektivi so tako pomembni kot ohišje fotoaparata. Torej, ko izbirate sistem, se prepričajte, da imate izbiro objektiva, ki ga potrebujete za svoj stil fotografije.