Un obiettivo da 50 mm su una fotocamera Canon APS-C produrrebbe la stessa identica immagine di un obiettivo da 80 mm su una fotocamera full frame?

Scenario:

• Ho messo un obiettivo da 80 mm su una fotocamera FF e ho scattato una foto
• Ho inserito un obiettivo da 50 mm su una fotocamera crop Canon APS-C (ritaglio 1.6x) e ho scattato una foto

Passando dal ritaglio 1.6x, capisco che i campi di vista di queste due foto sarebbero gli stessi, a causa della lunghezza focale effettiva dell'obiettivo da 50 mm su un corpo di coltura di 80 mm.

Queste due foto sarebbero identiche (ovvero profondità di campo, prospettiva ecc.)?

Queste due foto sarebbero identiche (ovvero profondità di campo, prospettiva ecc.)?

• Profondità di campo: non esattamente, ma molto simile se si moltiplica anche il numero f utilizzato per lo stesso fattore di ritaglio . Se usi f / 2.8 con un obiettivo da 50 mm su una fotocamera APS-C, utilizzerai f / 4.48 sull'obiettivo da 80 mm con una fotocamera FF per ottenere lo stesso DoF complessivo. Potresti avere la stessa quantità di DoF, supponendo che entrambe le immagini saranno visualizzate alla stessa dimensione di visualizzazione e dalla stessa distanza, ma la distribuzione davanti e dietro la distanza di messa a fuoco effettiva sarebbe leggermente diversa. D'altra parte, se si utilizza f / 1.4 con l'obiettivo da 80 mm su una fotocamera FF, sarebbe necessario un obiettivo da 50 mm af / 0,875 sul corpo di ritaglio 1.6X per ottenere lo stesso DoF.
• Prospettiva: Sì, purché la posizione della telecamera sia identica, la prospettiva è la stessa indipendentemente dalla lunghezza focale, dalla dimensione del sensore o dal campo visivo risultante. La prospettiva è determinata da una sola cosa: la posizione del centro ottico della fotocamera rispetto ai vari oggetti nella scena .
• Distorsione geometrica: No. Alcune persone confondono la prospettiva e la distorsione geometrica, ma sono due cose completamente diverse . Il primo è determinato dalla posizione della telecamera rispetto alla scena. Quest'ultimo è determinato dalla proiezione dell'obiettivo di un mondo tridimensionale su un supporto di registrazione bidimensionale. Anche due diversi design di obiettivi da 50 mm per le stesse dimensioni del sensore possono utilizzare diversi modelli di proiezione e avere diverse caratteristiche di distorsione.
• Sfocatura dello sfondo: il numero e la forma delle lamelle del diaframma hanno una profonda influenza sull'aspetto della sfocatura dello sfondo (e primo piano). Chiamiamo le qualità estetiche dello sfondo sfocato bokeh . È influenzato dal design ottico dell'obiettivo, inclusa la quantità di correzione effettuata per molte delle classiche aberrazioni presentate ogni volta che viene utilizzata una lente con spessore reale per rifrangere la luce di più di una lunghezza d'onda. È anche influenzato dalla forma e dal numero di lamelle del diaframma che potrebbero trovarsi nel percorso ottico. Due obiettivi utilizzati sulla stessa fotocamera con la stessa lunghezza focale e formule ottiche molto simili possono rendere diversamente le aree di messa a fuoco diverse e il loro bokeh apparirà molto diverso se le loro iridi di apertura sono realizzate in modo diverso.
• ISO, tempo di posa, ecc .: No. Se si modifica l'apertura per ottenere lo stesso DoF, è necessario modificare uno degli altri parametri di esposizione per mantenere la stessa esposizione. Il tempo di otturazione o ISO o alcuni di entrambi devono essere modificati per compensare.

Alla fine, non esiste nulla di simile all'equivalenza esatta quando si usano sensori di dimensioni diverse. Oltre ai punti precedenti, l' equivalenza del DoF si interrompe a macro distanze¹ e quando si calcolano le distanze iperfocali (che si basano sul DoF e su quanto del DoF è di fronte e quanto c'è dietro il vero punto di messa a fuoco).

_{¹ Poiché gli obiettivi sono focalizzati su distanze "macro" molto vicine al fine di dare un ingrandimento vicino all'1: 1, le loro lunghezze focali effettive cambiano abbastanza che l'utilizzo della lunghezza focale "dichiarata" di un obiettivo non calcola più accuratamente la profondità di campo che ci si può aspettare .}

Le immagini da obiettivi diversi appariranno diverse perché gli obiettivi sono diversi . Tuttavia, a seconda della tolleranza per la differenza, potresti essere in grado di ottenere risultati abbastanza vicini.

Ai fini della discussione, supponiamo che lo stesso obiettivo possa produrre la stessa immagine, anche se può essere fisicamente impossibile. Per coloro che sono preoccupati che le immagini non corrispondano perfettamente, le "immagini identiche" saranno definite come "le immagini la cui differenza si avvicina allo zero mentre la differenza nelle condizioni in cui sono state scattate si avvicina anche allo zero".

Si concentrerà anche sulla ricostruzione di immagini su formati più grandi che sono state prese su formati più piccoli per evitare problemi con obiettivi che non esistono. Tuttavia, passare da più grande a più piccolo non sarebbe un problema se qualcuno realizzasse gli obiettivi richiesti.

• Campo visivo - Lo stesso dopo aver moltiplicato la lunghezza focale per fattore di ritaglio.

• Prospettiva - Lo stesso quando la fotocamera viene mantenuta nella stessa posizione.

• Profondità di campo : uguale a quando l'apertura viene anche moltiplicata per il fattore di ritaglio. Ecco la formula per la profondità di campo:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = apertura F-numero
  C = cerchio di confusione
  u = distanza dal soggetto
  f = lunghezza focale

  Si noti che quando la lunghezza focale viene moltiplicata per il fattore di ritaglio, viene quadrata nel denominatore. Per mantenere costante il DOF, il numeratore deve essere moltiplicato anche per il quadrato del fattore di ritaglio. I punti per farlo sono nell'apertura del numero F e la dimensione del cerchio di confusione. Dal momento che stiamo passando dal sensore di ritaglio all'intero fotogramma, possiamo moltiplicare ciascuno per il fattore di ritaglio per ottenere lo stesso DOF.

• Sfocatura dello sfondo : può essere mantenuta invariata quando sia la lunghezza focale che l'apertura vengono moltiplicate per il fattore di ritaglio. Ecco una formula per la sfocatura dello sfondo:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = sfocatura
  f = lunghezza focale
  N = apertura F-numero
  m _s = ingrandimento soggetto (che cos'è?)
  x _d = distanza tra soggetto e sfondo
  s = distanza soggetto 

• Alcuni fattori, discussi da Michael C , non verranno affrontati qui.

Tuttavia, le formule ignorano la distorsione dell'obiettivo, l'aberrazione e altri fattori relativi al design dell'obiettivo.  Quindi, mentre è "possibile" per obiettivi diversi produrre immagini che condividono gli stessi parametri e l'aspetto quando si passa dal sensore di ritaglio al full frame, di solito non avranno lo stesso aspetto. Anche gli obiettivi con lo "stesso" design presentano differenze abbastanza piccole da apparire diversi. Diverse lenti hanno differenti carattere .

Considera i diversi aspetti della sfocatura dello sfondo e del bokeh prodotti da diversi obiettivi da 35 mm af / 2.8, tutti sul sensore di ritaglio. Diverse dimensioni, diversi bordi evidenziati, diversa levigatezza, diverse forme. La modifica delle dimensioni del sensore aumenterà ulteriormente la variazione già osservata quando le dimensioni del sensore rimangono invariate.

Tuttavia, a seconda della tolleranza per la differenza, potresti essere in grado di ottenere risultati abbastanza vicini. Considera la sesta immagine in basso, scattata con un obiettivo da 50 mm a F4. Inoltre, confronta la settima (35 / 1.4) e la nona (50/2) immagini, che sono state aperte.

Cimko 35 / 2.8; Hansa 35 / 2.8; Vivitar Series-1 35-85 / 2.8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Fujian 35 / 1.7 (attacco c); Pentax SMC 50/2 (0.7x)

FujiFilm, Fujian e Pentax spalancati:

Supponendo lo stesso numero di pixel, sarebbero identici per forma e profondità di campo, fornendo la stessa apertura ( non il numero di apertura ma il rapporto f: xy completo) e utilizzando un valore ISO maggiore di un fattore 2,56 sulla videocamera di ritaglio. Quando si utilizzano gli stessi ISO e lo stesso numero di apertura, la profondità di campo aumenta in base al fattore di ritaglio.

C'è un motivo per cui le persone usano sensori più grandi per più luce e / o meno profondità di campo.

Risposta semplice No. Potrebbe creare un campo visivo simile per scopi di inquadratura data la stessa distanza dal soggetto. Inoltre, non tutti i vetri sono uguali, quindi uno potrebbe avere un margine sull'altro in termini di chiarezza e nitidezza. Un vantaggio del sensore di ritaglio è che cattura solo il centro dell'obiettivo se si utilizza un obiettivo full frame su un corpo del sensore di ritaglio. In questo caso, è possibile che la nitidezza dell'angolo sul 50mm sia migliore degli 80mm sul telaio completo.

Se tutto fosse completamente uguale, il sensore di ritaglio avrebbe raccolto meno luce nelle stesse identiche condizioni, quindi avrebbe dovuto alzare l'ISO o rallentare l'otturatore (considerando che l'obiettivo era già completamente aperto).

Le relazioni di quasi equivalenza tra FF e fotocamera ritagliata sono le seguenti:

FocalLength _FF = FocalLength _crop * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _raccolto * CropFactor

ISO _FF = ISO _crop * CropFactor ²

dove la maggior parte delle persone conosce la prima equazione, ma molti dimenticano la seconda e l'ultima equazione.

La prima equazione spiega come modificare la lunghezza focale per tenere conto del fattore di ritaglio per mantenere lo stesso campo visivo. Questo è ciò che molte persone sanno.

Ora, se si riduce la lunghezza focale ma si mantiene lo stesso F-stop, significa che l'obiettivo raccoglierà meno luce, poiché il diametro dell'apertura del diaframma è:

ApertureOpening = FocalLength / Fstop

... e per mantenere invariata la frazione, sia il numeratore che il denominatore devono essere modificati moltiplicando per il fattore di ritaglio. Ciò garantisce l'apertura del diaframma e quindi la capacità di raccogliere la luce rimane invariata.

Ora, esposizione e ISO sono definiti in modo tale che l'esposizione sia:

Esposizione = ISO * Tempo di esposizione / Fstop ²

Il tempo di esposizione è ovviamente lo stesso su fotocamere FF e crop se si desidera scattare una foto equivalente. Ora, come ho spiegato, per mantenere l'abilità di raccolta della luce, devi moltiplicare Fstop per CropFactor. Per mantenere l'esposizione, è quindi necessario più ISO di CropFactor ² . È un problema? No, poiché i sensori FF sono fisicamente più grandi in termini di area per un fattore di, hai indovinato, CropFactor ² , quindi puoi moltiplicare ISO per CropFactor ² senza avere effetti negativi sul rumore, supponendo che le dimensioni dei pixel diventino maggiori, ovvero il conteggio dei megapixel è lo stesso.

Quindi, controlliamo:

1. Campo visivo: mantenuto
2. Capacità di raccolta della luce: mantenuta
3. Rumorosità: mantenuta
4. Esposizione: mantenuta

Ora, ci sono altri due fattori che potrebbero influenzare la scelta dell'attrezzatura. Sono la profondità di campo (DOF) e lo sfocatura dello sfondo.

Come spiegato @xiota, la formula DOF è:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

La distanza del soggetto rimane invariata, Fstop viene moltiplicato per CropFactor, CoC (cerchio di confusione) viene moltiplicato anche per fattore di ritaglio poiché le dimensioni del sensore sono maggiori di un fattore di CropFactor. Il denominatore viene moltiplicato anche per CropFactor ² , quindi la profondità di campo (DOF) rimane invariata.

Tuttavia, c'è anche un altro aspetto, la sfocatura dello sfondo. La mia comprensione è che la sfocatura dello sfondo è:

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

Se SubjMagnification è senza unità, il numeratore ha unità di lunghezza al quadrato. Il denominatore ha unità di lunghezza. Quindi, la sfocatura ha unità di lunghezza.

Controlliamo cosa succede per una fotocamera FF. FocalLength viene moltiplicato per fattore di coltura, ma anche Fstop viene moltiplicato per fattore di coltura. L'ingrandimento del soggetto è apparentemente la dimensione del sensore divisa per la dimensione del soggetto. La dimensione del soggetto rimane la stessa, ma la dimensione del sensore è più piccola o più grande di un fattore di CropFactor. Quindi, su FF, SubjMagnification viene moltiplicato per CropFactor. Pertanto, la sfocatura viene moltiplicata per CropFactor. Pertanto, le dimensioni del disco di sfocatura diventano più grandi, ma anche le dimensioni del sensore, quindi il disco di sfocatura occupa la stessa percentuale del sensore!

Quindi, controlliamo le caratteristiche di sfondo:

5. Profondità di campo: mantenuta
6. Sfocatura dello sfondo: mantenuta

Quindi, sì, le foto sarebbero identiche se si utilizza un obiettivo equivalente. Tuttavia, tieni presente che probabilmente puoi trovare facilmente un obiettivo 80mm f / 1.2 (beh, ok, potrebbe essere 85mm ma abbastanza vicino), ma trovare un obiettivo 50mm f / 0.75 potrebbe essere un po 'impegnativo. Quindi, se vuoi avere un sacco di sfocatura dello sfondo, profondità di campo e bassa rumorosità, ci sono alcuni vantaggi nell'uso del full frame: probabilmente non riesci a trovare l'obiettivo che desideri per una fotocamera crop!

Se andiamo ancora più piccoli e consideriamo i sensori del telefono cellulare (fattore di ritaglio 7-8), avresti bisogno di un obiettivo da 10-11 mm con stop F di circa f / 0,15 - f / 0,17. Sono sicuro che non troverai questo obiettivo!

Facciamo un rapido controllo sulla validità delle relazioni di quasi equivalenza. Lo zoom Canon 17-55mm f / 2.8 IS USM pesa 645 grammi. Su full frame, sarebbe 27-88mm f / 4.5. È possibile trovare obiettivi 24-70 mm f / 4 IS USM che pesano 600 grammi e obiettivi 24-105 mm f / 4 IS USM che pesano 669 grammi. La dimensione della filettatura del filtro è di 77 mm su tutti gli obiettivi. Quindi immagino che debbano essere quasi equivalenti, con approssimativamente la stessa quantità di vetro.

Tuttavia, il peso 24-70mm f / 2.8 non-IS USM è di 953 grammi, quindi chiaramente contiene più vetro.

Inoltre, si consideri ad esempio Coolpix P1000. È pubblicizzato con uno zoom 125x, 4,3 - 539 mm, equivalente a 24-3000 mm. L'F-stop è f / 2.8 - f / 8, ma non esiste una specifica "equivalente a" per l'F-stop, che il produttore ha dimenticato convenientemente. Hai visto un obiettivo 3000mm f / 8? Non l'ho fatto, ma sarebbe un clacson enorme, con un diametro di almeno 3000 mm / 8 = 375 mm. Il produttore avrebbe dovuto ricordare di dire che f / 2.8 - f / 8 è equivalente a f / 15.6 - f / 44.5. Ciò dimostra che le persone in genere dimenticano la relazione di equivalenza per l'F-stop, ricordando solo la relazione per la lunghezza focale.