Perché un sensore più grande porta a una profondità di campo inferiore?


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È stato detto in un paio di punti che un grande risultato sensore di immagini con una profondità di campo. Immagine di esempio:

APS-C Canon 30D sinistra, FF Canon 5D destra, stesso obiettivo, stessa composizione, entrambi f / 2.8

APS-C Canon 30D sinistra, FF Canon 5D destra, stesso obiettivo, stessa composizione, entrambi f / 2.8

Capisco in che modo la dimensione del sensore sarebbe correlata, ad esempio, al campo visivo, ma la relazione con la profondità di campo non sembra semplice.

In realtà sembra contraddittorio: ho più pozzi sul mio sensore e sono in grado di concentrarmi su un numero inferiore di punti .

Qual è la ragione di questo effetto?


Vedi questa domanda e le sue risposte photo.stackexchange.com/questions/10079 . La relazione è in realtà piuttosto diretta.
mattdm,

d'accordo con Matt. Mi sembra duplicato.
epoca

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Non è corretto affermare che lo stesso obiettivo sia stato usato qui. Nel tuo esempio l'obiettivo è stato ingrandito (la lunghezza focale è stata modificata). Questo è molto importante quando parliamo di DOF.
Sunny Reborn Pony,

Risposte:


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In primo luogo, il numero di pozzetti sul sensore non ha alcuna influenza su dove è possibile mettere a fuoco o su "quanto" si può mettere a fuoco. La luce sfocata continua a colpire il sensore.

In poche parole, hai una profondità di campo più bassa con un sensore a pieno formato perché devi avvicinarti al soggetto (o ingrandire) per riempire il riquadro. Nota che nel tuo esempio dice la stessa composizione : la fotocamera è stata spostata o la lunghezza focale modificata per riempire il fotogramma con la bottiglia.

Per dirla in altro modo, se si fissa un treppiede in posizione e si scatta una foto con una fotocamera APS-C con la bottiglia che riempie il telaio, quindi si esegue lo stesso scatto esattamente nella stessa posizione con una fotocamera a pieno formato, si avrà più spazio attorno alla bottiglia. Quindi dovrai ingrandire o avvicinare la fotocamera per ottenere lo stesso scatto in cui la bottiglia riempie il fotogramma, una delle quali modificherà la profondità di campo,

Vedi questo eccellente riepilogo delle dimensioni dei sensori e dei loro effetti.


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-1 sensori full frame non intrinsecamente hanno meno profondità di campo, non è a che fare con sempre più vicino, in questo esempio, la macchina fotografica non è stato spostato al fine di riempire il telaio con la bottiglia - So 'cos ho sparato!
Matt Grum,

2
Destra. Non voglio dire che devi avvicinare (o ingrandire) la fotocamera per ottenere un DOF più superficiale, intendo che devi avvicinarti (o ingrandire) per riempire il riquadro, il che si traduce in un DOF meno profondo.
ElendilTheTall

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Sì, ho cambiato la lunghezza focale, per quanto riguarda lo zoom conta come usare lo stesso obiettivo (altri sembrano non essere d'accordo)
Matt Grum

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Quando si esegue lo zoom, si modifica la lunghezza focale - ed è la lunghezza focale che è l'aspetto critico qui. Non importa se si esegue lo scambio di un obiettivo principale con un altro o lo zoom di un obiettivo zoom.
Staale S,

1
Questa è una risposta sbagliata DOF cambia perché cambia il cerchio di confusione.
epoon

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Senza muovere la fotocamera si otterrà una profondità di campo più ridotta quando si utilizza un sensore più grande mantenendo il rapporto di apertura e il campo visivo (mantenendo le stesse dimensioni di uscita finali). Vale a dire se si mantengono le stesse impostazioni ma si ingrandisce la fotocamera FF in modo che corrisponda all'angolo di visualizzazione (producendo una composizione equivalente).

La profondità di campo è una funzione della dimensione fisica dell'apertura. Un obiettivo da 75 mm f / 4.0 su una fotocamera full frame ha un'apertura fisica di 75/4, ovvero 18,75 mm, mentre un obiettivo da 50 mm f / 4.0 su una fotocamera da 1,5x ha un'apertura fisica di 50/4, 12,5 mm

Da questo è facile capire quale apertura equivalente avresti bisogno per ottenere la stessa profondità di campo con entrambe le fotocamere / obiettivi, per ottenere un'apertura fisica di 18,75 mm con un obiettivo da 50 mm dovrebbe essere f / 2,6 (50 /18.75) che è più di un intero stop più veloce!


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La composizione @Lazer di solito si riferisce alla posizione / orientamento degli oggetti nella cornice, non alle impostazioni della fotocamera come l'apertura o la velocità dell'otturatore.
Matt Grum,

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@MattGrum - "dimensione fisica dell'apertura"! Questa è esattamente la variabile che influenza il DoF, e non il f #, che è una cifra relativa. +1.
Sì,

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@Matt: Sarei curioso di sapere quali fossero le distanze effettive del soggetto per i tuoi due scatti, quindi. Ovviamente dovevi cambiare la videocamera che stavi usando. La distanza del soggetto era identica tra i due scatti o è cambiata durante la ricomposizione dello scatto per mantenere l'inquadratura e la composizione con il primo scatto? Qual è stata la lunghezza focale del primo scatto e qual è stata la lunghezza focale del secondo scatto? In tutte le dimostrazioni del motivo per cui FF ha una profondità di campo inferiore a quella dell'APS-C, sono stati utilizzati lo stesso obiettivo (e lunghezza focale + apertura) e solo la distanza del soggetto è cambiata per mantenere l'inquadratura / composizione.
jrista

1
Nel momento in cui lanci una lunghezza focale dinamica nel mix, penso che sia più difficile dimostrare la REALE ragione per cui le fotocamere full frame hanno un DOF più basso (dato che la lunghezza focale è una funzione dell'obiettivo, mentre la distanza del soggetto è una funzione della fotocamera. ) La domanda che si pone è ... la differenza in DoF è dovuta esclusivamente alle differenze di dimensione del sensore ... e quindi alla distanza del soggetto, o è anche parzialmente dovuta a una diversa lunghezza focale? La formula per DOF comprende la lunghezza focale e la distanza del soggetto, tuttavia le dimensioni del sensore stesso non sono una componente intrinseca della formula.
jrista

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@jrista Naturalmente quando si confrontano i sensori è necessario ridimensionare alla stessa dimensione di output, altrimenti se si confronta un P&S con una DSLR si finisce per confrontare un 6 "x4" con un francobollo. Non ha senso! C'è esattamente lo stesso numero di fattori in gioco quando si confrontano i sensori e si cambia la lunghezza focale e quando si confrontano i sensori cambiando la lunghezza focale: uno. Ma cambiare la lunghezza focale produce immagini che sembrano più o meno uguali e hanno la stessa prospettiva, quindi questa è chiaramente la scelta giusta per me.
Matt Grum,

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Perché un sensore più grande porta a una profondità di campo inferiore?

In termini semplici: non lo fa.

Se si utilizza esattamente lo stesso obiettivo e si modificano solo le dimensioni del sensore, non si otterrebbe una profondità di campo inferiore con il sensore più grande.

È solo quando si modificano altre variabili per compensare le diverse dimensioni del sensore che è possibile ottenere una variazione della profondità di campo.

Nel caso delle immagini di esempio che hai pubblicato, il fotografo ha effettivamente spostato la fotocamera! Presumibilmente lo ha fatto per compensare la variazione delle dimensioni del sensore, in modo che il soggetto principale riempisse approssimativamente la stessa porzione dell'inquadratura. Tuttavia, chiaramente quando si sposta la fotocamera, cambia la prospettiva e le distanze relative tra gli oggetti - in questo caso, con la fotocamera più lontana dai soggetti avrà una maggiore profondità di campo.

Ovviamente, se non avesse spostato la fotocamera o modificato la lunghezza focale (tramite lo zoom o il cambio di obiettivi), la foto scattata dal sensore più piccolo sembrerebbe "ritagliata", mostrando solo una parte dell'immagine del sensore più grande Spettacoli. Ma sotto tutti gli altri aspetti gli aspetti tecnici della foto sarebbero gli stessi, solo ritagliati.

Quindi il motivo per cui molte cose cambiano in base alla dimensione del sensore non è in realtà dovuto alla dimensione del sensore, ma a quello che fai per compensare la dimensione del sensore, sia che si tratti di una diversa posizione della fotocamera, obiettivo o livello di zoom. Nel caso di questo esempio, è stata scelta una diversa posizione della fotocamera, in particolare, cambiando la fotocamera alla distanza del soggetto.


È un peccato che la maggior parte delle persone non leggerà fino a questa risposta. Secondo me, è quello con la descrizione più chiara della spiegazione effettiva.
osullic

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forse il modo più chiaro per spiegarlo è: se lo confronti con un sensore ritagliato (aps-c), riprendendo la stessa cosa dallo stesso punto, per ottenere lo stesso risultato (inquadratura) a pieno formato hai bisogno di una focale più lunga; è un dato di fatto, le lenti più lunghe offrono una profondità di campo inferiore.

modifica (più preciso, più fastidioso): quindi è errato e fuorviante dire che un sensore più grande porta a una profondità di campo più bassa, almeno direttamente, in nessun modo ciò potrebbe effettivamente accadere.

La profondità di campo dipende davvero SOLO dalla lunghezza focale e dal numero f; su ogni possibile sensore (o film) lo stesso obiettivo (stesse impostazioni) fornirà la stessa profondità di campo. Se assumiamo che ogni fotocamera su cui mettiamo questo dato obiettivo abbia l'attacco giusto per adattarlo e la stessa distanza tra l'obiettivo e il piano focale per ottenere la messa a fuoco corretta, tutto ciò che otteniamo confrontando tutti i possibili formati sensore / pellicola sono diverse parti ritagliate del stesso cerchio dell'immagine proiettata.

AGGIORNAMENTO: Ecco un aggiornamento per dire ai miei commentatori (e a tutti gli interessati) perché non ho tenuto conto del CoC in relazione alle dimensioni del sensore nella mia risposta sopra. La maggior parte delle persone che leggono questo già sanno probabilmente più di me su questo argomento e possono trovare stupidi leggere qualcosa che già sanno; tieni a mente che sto solo cercando di metterlo in prospettiva.

Per chi non lo sapesse, un Cerchio di confusione è uno tra infiniti punti di luce proiettati da una lente sul suo piano focale, nel nostro caso la parte di una telecamera in cui si trova un sensore o un film. Più questo punto si avvicina a un punto (che non ha dimensioni, ma il nostro punto non è mai un punto perché le lenti non sono perfette), più nitida è l'immagine (in quella zona) e viceversa. (Una definizione approssimativa solo per introdurre i nuovi arrivati ​​all'argomento, gli esperti per favore non perdete tempo a criticare questo).

Penso che possiamo concordare sul fatto che il CoC massimo consentito è un valore utilizzato per determinare con certezza matematica ciò che è a fuoco e ciò che non lo è; serve allo scopo di "tracciare una linea" (poiché in realtà c'è una transizione graduale tra messa a fuoco e non messa a fuoco) e potrebbe essere regolata in base alle dimensioni di stampa che si desidera ottenere, poiché una stampa più grande renderebbe questo transizione più evidente e, ad un certo livello, si noterebbe che alcune aree, che sembrano essere a fuoco guardando una stampa più piccola della stessa immagine, sono in realtà sfocate.

L'applicazione di formule in cui un elemento è il CoC per determinare il DOF è un processo analitico, quindi è un modo per capire cosa sta succedendo, non cambiare le cose (cioè l'immagine che una lente sta proiettando su un piano focale). Il fatto che esistano i CoC e che sia necessario decidere quale sia la giusta dimensione del CoC per produrre un'immagine nitida di una determinata dimensione non sta cambiando il modo in cui un obiettivo funziona attraverso diversi sensori / formati di pellicola.

Se si desidera ottenere una stampa di grandi dimensioni, capisco che potrebbe essere necessario considerare una diversa nitidezza accettabile. Nella mia risposta sopra presumo (e ho dichiarato di sì) che il piano focale è sempre lo stesso, questo è ciò che sta accadendo nelle moderne DSLR di cui stiamo parlando: la diversa resa di una lente su corpi diversi è solo una questione di ritaglio.

un brutto disegno semplificato a volte aiuta questo è tutto

effettuare due stampe della stessa dimensione da due sensori diversi darà risultati variabili a seconda della risoluzione dei due sensori.

se assumiamo che la densità di pixel sia la stessa per entrambi i sensori e stampiamo a una risoluzione fissa, le stampe dal sensore più piccolo appariranno esattamente come quelle più grandi, appena ritagliate.

se ancora assumiamo che la densità dei pixel sia la stessa e stampiamo a dimensioni fisse, le stampe dal sensore più piccolo sembreranno ritagli ingranditi di quelli più grandi, con una qualità inferiore.

se semplicemente e più correttamente allo scopo della nostra analisi supponiamo che entrambi abbiano abbastanza pixel per stampare una dimensione fissa che vogliamo senza una notevole perdita di qualità, ciò che otteniamo nelle stampe dal sensore più piccolo è come un ingrandimento ritagliato della stampa dal più grande sensore, in modo che possiamo effettivamente vedere una differenza nella profondità di campo, cioè vediamo più dettagli in modo che sia più facile individuare aree leggermente sfocate. Questo avremmo potuto spiegare se avessimo deciso di inserire un CoC più grande nella formula quando, durante le riprese, abbiamo calcolato il DOF. Chi è un fotografo così rude a non farlo? ;-)

Tuttavia, non sto davvero prendendo in giro nessuno. Sto solo dicendo, per farla breve: se fai grandi stampe potresti voler spremere un po 'di più DOF dalla tua apertura selezionando un numero f più alto, quindi una parte dell'immagine attorno alla linea che separa fuori fuoco e dentro la messa a fuoco sarà abbastanza nitida da essere considerata pienamente messa a fuoco anche negli allargamenti. Questo è tutto.

Lo stesso obiettivo con le stesse impostazioni di apertura (alla stessa lunghezza focale se si tratta di uno zoom) darà sempre lo stesso risultato. Il CoC non è una variabile fisica come quelle che ho appena menzionato che cambia davvero la luce che esce dall'obiettivo e nella tua fotocamera, è un parametro usato per determinare matematicamente se qualcosa è a fuoco.

Non si può dire che DOF sia una funzione della dimensione del sensore (tra gli altri) perché sensori più grandi vengono utilizzati per stampe di grandi dimensioni e in stampe di grandi dimensioni si vedono aree sfocate che in piccole stampe che non si vedono. In primo luogo perché chiamarlo una relazione indiretta è un eufemismo, quindi perché ciò rappresenta i dettagli a spese della pura esattezza. Forse mi sto perdendo ... più di qualcosa.


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Quantitativamente, le formule della profondità di campo dipendono da un "cerchio di confusione massimo ammissibile", che fondamentalmente dipende da ciò che consideri "accettabilmente acuto". Alcune persone impongono lo stesso CoC ammissibile in tutte le circostanze (una sorta di metrica di qualità per gli obiettivi), nel qual caso questa risposta è corretta. Altri, incluso me stesso, ritengono che questo criterio di "nitidezza accettabile" abbia senso solo nel contesto di un lavoro finito, ad esempio una stampa. In tal caso, il CoC massimo ammissibile dipende dal grado di ingrandimento, che a sua volta dipende dalla dimensione del sensore.
Coneslayer

@coneslayer - grazie, finalmente qualcuno afferma il fatto che molti trascurano. DoF non è solo una funzione di f # e FL, ma anche del formato di uscita e delle dimensioni del sensore. È una combinazione di tutti loro!
Sì,

2
Presumo sempre la stessa dimensione di output finale (in cui si ottiene una DOF più superficiale con il sensore più grande) in quanto non è come se le persone stampassero le immagini dalle fotocamere P&S un decimo delle dimensioni di quelle delle DSLR, nessuna gente tende a stampare / visualizzare le immagini stessa dimensione indipendentemente da quanto è grande il sensore!
Matt Grum,

1
@Matt: Anch'io, e ho pensato che fosse abbastanza ben accettato, ma vedi foto.stackexchange.com/questions/11291/… per un'opinione dissenziente.
Coneslayer

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+1 per "Se semplicemente e più correttamente allo scopo della nostra analisi ipotizziamo che entrambi abbiamo abbastanza pixel per stampare una dimensione fissa che vogliamo senza una notevole perdita di qualità, ciò che otteniamo nelle stampe dal sensore più piccolo è come un ingrandimento ritagliato del stampare dal sensore più grande, in modo che possiamo effettivamente vedere una differenza nella profondità di campo, ovvero vediamo più dettagli, quindi è più facile individuare aree leggermente sfocate ". Un sensore più piccolo o un ritaglio dal sensore grande hanno esattamente lo stesso effetto dell'aumento della DOF apparente quando ingrandito.
Mattdm,

1

La profondità di campo è una funzione di molte variabili, una delle quali è la distanza dal soggetto. Nell'esempio che hai pubblicato, il lato sinistro è stato preso con una Canon 30D, che ha un sensore ritagliato APS-C (24mm), mentre il lato destro è stato preso con una Canon 5D, che ha un sensore Full Frame (35 mm). Entrambe le fotografie sono state scattate con lo stesso obiettivo alla stessa apertura.

Il motivo per cui DoF è cambiato tra la 30D e la 5D è perché per mantenere l' inquadratura , o la dimensione del soggetto rispetto alla dimensione dell'immagine, è necessario avvicinare la 5D. Questo perché la 5D ha un campo visivo più ampio per ogni dato obiettivo rispetto alla 30D. Più ti avvicini a un soggetto, più sottile sarà la tua profondità di campo.


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La profondità di campo è determinata solo da due fattori. Sono rapporto di ingrandimento e fstop. Per ingrandimento intendo la dimensione finale del prit rispetto alla dimensione dell'oggetto. sensori più grandi richiedono un ingrandimento minore per arrivare a una dimensione di stampa particolare, quindi sembrano avere una maggiore profondità di campo, ma se ingranditi con lo stesso rapporto del sensore più piccolo, dimostreranno che il cerchio di confusione si basa SOLO su fstop.


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La tua risposta non aggiunge nuove intuizioni e a questa domanda è già stata data risposta con grandi dettagli. Dovresti evitare questi re di risposte.
Itay Gal,
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