Come testare quale apertura viene effettivamente utilizzata?

Mi sembra strano che la Canon EF 100-400mm f / 4.5-5.6L elimini un elemento frontale di solo circa 63 mm, come riportato da @jrista - che sarebbe sufficiente solo per f / 6.3 a 400mm, mancando le specifiche al terzo di stop.

Mi chiedo se è possibile misurare quale apertura viene effettivamente utilizzata durante lo scatto di una foto. Sarebbe utile sia nel caso descritto che esplorando quanto esatto sia fermarsi a un'apertura più piccola.

Quindi la mia domanda è: come misurare quale apertura viene effettivamente utilizzata per scattare una foto? Va bene se la scena deve essere appositamente costruita / misurata per eseguire il test.

Probabilmente puoi calcolarlo riorganizzando la formula DOF da risolvere c, o circleOfConfusion, come affermato da @MattGrum. Non ho provato a riorganizzare una formula complessa come DOF per un po ', quindi spero che la mia matematica sia corretta qui:

DOF = (2 Ncƒ²s²) / (ƒ⁴ - N²c²s²)

I termini di tale equazione sono i seguenti:

DOF = profondità di campo
N = numero f
ƒ = lunghezza focale
s = distanza del soggetto
c = cerchio di confusione

Per semplicità, ho intenzione di ridurre il termine DOF ad appena D .

Ora, il termine per cappare due volte in questa equazione, uno dei quali al potere di due, quindi probabilmente alla fine stavano guardando un polinomio di qualche tipo. Per riorganizzare:

D = (2Ncƒ²s²) / (ƒ⁴ - N²c²s²)
D * (ƒ⁴ - N²c²s²) = (2Ncƒ²s²)
Dƒ⁴ - DN²c²s² = 2Ncƒ²s²
0 = 2Ncƒ²s² + DN²c²s² - Dƒ⁴
DN²c²s² + 2Ncƒ²s² - Dƒ⁴ = 0 <- QUADRATICA!

Come indicato, i termini di riordino producono un polinomio quadratico . Ciò lo rende piuttosto semplice da risolvere, poiché la quadratica è un tipo comune di polinomio. Possiamo semplificare per un momento sostituendo alcuni termini più generali:

X = DN²s²
Y = 2Nƒ²s²
Z = –Dƒ⁴

Questo ci dà:

Xc² + Yc + Z = 0

Ora possiamo usare l'equazione quadratica per risolvere c:

c = (–Y ± √ (Y² - 4XZ)) / (2X)

Sostituendo i termini X, Y e Z con i loro originali e riducendo:

c = (–2Nƒ²s² ± √ (4N²ƒ⁴s⁴ + 4D²N²ƒ⁴s²)) / (2DN²s²)

(Accidenti, è piuttosto brutto, e spero di aver sostituito e digitato correttamente tutti i termini giusti. Ci scusiamo per le discrepanze.)

Il mio cervello è un po 'troppo fritto in questo momento per capire esattamente cosa significhi per il circleOfConfusion essere quadratico (cioè avere un risultato sia positivo che negativo). La mia prima ipotesi dovrebbe essere che ccresce sia quando ci si sposta verso la telecamera da il piano focale (negativo?), oltre che lontano dalla fotocamera e dal piano focale (positivo?), e poiché le equazioni quadratiche crescono all'infinito abbastanza rapidamente, ciò indicherebbe il limite su quanto il cerchio di confusione potrebbe diventare grande o piccolo . Ma ancora una volta, prendi quell'analisi con un granello di sale ... Ho grattato la soluzione alla formula e ho preso l'ultimo po 'di potere cerebrale che mi era rimasto oggi. ;)

In tal caso, dovresti essere in grado di determinare un CoC massimo per una determinata apertura e lunghezza focale, che, si spera, sarebbe (o consentirebbe di derivare) il diametro dell'apertura (pupilla di ingresso). Sono disposto a scommettere tuttavia, ciò non è effettivamente necessario. La mia analisi sulla risposta collegata della domanda di @ Imre è stata piuttosto approssimativa ... Non ho la capacità di osservare l'apertura del mio obiettivo da 400 mm su "infinito", quindi probabilmente vedo la pupilla di ingresso in modo errato. Sarei disposto a scommettere che a una distanza sufficiente da poter chiamare "infinito", gli obiettivi da 100–400mm con apertura f / 5.6 a 400mm sembrerebbero avere lo stesso diametro dell'elemento frontale, quindi almeno 63mm di diametro . Anche la mia misurazione del diametro di quell'obiettivo era un po 'approssimativa e poteva anche essere di ± 3 mm. SeIl brevetto di Canon per un obiettivo 100–400mm f / 4-5.6 sta dicendo, la lunghezza focale effettiva dell'obiettivo è 390mm e l'apertura massima effettiva a "f / 5.6" è davvero f / 5.9. Ciò significherebbe che l'alunno dovrebbe solo apparire di 66 mm di diametro "all'infinito", che è nel margine di errore per le mie misurazioni. Come tale:

Credo che l'obiettivo EF 100–400mm f / 4.5–5.6 L IS USM di Canon sia probabilmente perfetto per quanto riguarda l'apertura, con una lunghezza focale effettiva di 390 mm e un diametro della pupilla di ingresso di 66 mm, il che sarebbe il massimo per me misure effettive di questo obiettivo.

Se si dispone di una sorgente luminosa puntiforme a una distanza nota e si conosce la distanza focale (la distanza alla quale viene focalizzato l'obiettivo), è possibile calcolare l'apertura in base alla dimensione del cerchio di confusione (la chiazza rotonda che si ottiene quando si evidenzia una luce è OOF).

Non conosco la formula dalla parte superiore della mia testa ma potrebbe essere riorganizzata dalla formula della profondità di campo (potrei provare a farlo quando avrò tempo).

Devi anche conoscere la lunghezza focale esatta, che sospetto possa essere in parte responsabile della discrepanza.

Il numero f di apertura descrive la quantità di luce che passa attraverso l'obiettivo, per un obiettivo a singolo elemento teorico questo è anche il rapporto tra lunghezza focale e dimensione fisica della pupilla d'ingresso, ma nessun obiettivo fotografico venduto oggi è un obiettivo a singolo elemento.

Nel 1874, John Henry Dallmeyer scrisse che l'unico modo per ottenere il "rapporto di intensità" (che era prima che il termine numero f fosse coniato) di un obiettivo con più di due elementi è misurare la quantità di luce che passa attraverso l'obiettivo (cerca "apertura effettiva" nell'articolo di Wikipedia sui numeri f ).

nota: credo che sia possibile calcolarlo oggi, ma non con la mia competenza matematica

Quindi, ciò che dovresti misurare è la quantità di luce che passa attraverso l'obiettivo, sarebbe facile se avessimo un buon punto di riferimento -

Scatta una foto di una superficie a tinta unita sotto una luce costante con gli stessi ISO e la stessa velocità dell'otturatore, una volta con l'obiettivo di riferimento all'apertura di riferimento e una volta con l'obiettivo di prova all'apertura di prova - calcola la differenza di intensità della luce tra le foto per ottenere l'apertura differenza nelle fermate.

Nella vita reale non hai un buon punto di riferimento ma puoi semplicemente prendere un obiettivo che non dovrebbe avere problemi ad aprirsi fino a f / 5.6 (un 50mm f / 1.8, un obiettivo kit all'estremità larga o il 100-400 a 100mm).

Non devi nemmeno fare nulla di stravagante con i dati dell'immagine, se l'istogramma nelle due immagini è lo stesso, entrambi sono stati ripresi con la stessa apertura.

Se vuoi essere sofisticato e non hai un obiettivo di cui puoi "fidarti", probabilmente puoi scattare una carta grigia e utilizzare un esposimetro in modo da conoscere l'intensità prevista o la foto del risultato.

E ricorda di ripetere l'esperimento più volte: l'apertura meccanica della maggior parte degli obiettivi è notoriamente inaccurata.