Come si collegano zoom, ingrandimento e lunghezza focale?

Gli obiettivi zoom e le fotocamere con superzoom sono spesso venduti con un numero di zoom volte ("×"), ad esempio uno zoom 12x o uno zoom 30x. La domanda Come posso convertire la lunghezza focale dell'obiettivo (mm) in zoom ottico x-times? spiega come ciò si riferisce ai numeri di lunghezza focale, come 70-200mm o 18-55mm. Ma in che modo il × -zoom si riferisce all'ingrandimento, quando usato per le macro o semplicemente per far apparire qualcosa di molto più grande?

In che modo due obiettivi da 70-200 mm possono avere ingrandimenti diversi?

• La lunghezza focale controlla il campo visivo davanti all'obiettivo. Una lunghezza focale più lunga ha un campo visivo più stretto di uno più corto. Dietro l'obiettivo, è progettato per proiettare questa immagine ad una certa dimensione e distanza, come indicato dalle specifiche di montaggio della fotocamera. Quindi percepiamo questo più ristretto campo visivo come avere più "portata" come puoi vedere più lontano nella distanza. In parole povere questo si chiama "zoom" - quando si raggiunge una maggiore portata. Probabilmente molti lo chiamerebbero zoom se estende la portata visiva, e anche se lo si ottiene da un teleobiettivo da 400 mm. È abbastanza lineare (*). Doppia lunghezza focale, metà larghezza e altezza del bersaglio di fronte a te.

• Lo zoom nell'obiettivo della fotocamera / nel mondo dell'obiettivo viene dato quando un obiettivo può cambiare la sua lunghezza focale. È il fattore dato dalla lunghezza focale massima alla lunghezza focale minima. 55/18 = 3X in un obiettivo standard. 2X in un super grandangolo di 10-20mm. Rispetto al campo visivo, molte persone potrebbero non percepirlo come uno zoom sul bersaglio, eccetto per la persona che guarda attraverso il mirino a 10 mm per lungo tempo e poi passa a 20 mm. Il "ultra-zoom" 400mm, non ha affatto zoom, a meno che tu non chiami 1X uno zoom, poiché 1 è anche un numero.

• Ingrandimentoè il rapporto tra dimensione del soggetto e dimensione della proiezione sul sensore - nel mondo naturale; non stiamo diventando digitali in questo. La parola può sembrare fuorviante poiché la maggior parte degli obiettivi che utilizziamo sono inferiori a 1X - molto. Nell'uso comune parliamo di 0.0001-0.1X Il tuo quarto da 1 pollice sarà di 1 pollice sul sensore se usi un obiettivo macro 1: 1 alla minima distanza di messa a fuoco. Ciò richiede una fotocamera con cornice media per inquadrarla. Ma, wow, sicuramente catturerai i dettagli su quello. Se ti allontani di più, l'ingrandimento cadrà. Doppia distanza, mezzo ingrandimento. Suona familiare? Il FOV è lo stesso, a differenza della distanza focale, ma l'effetto è simile ma inverso. In uno zoom 2X è possibile modificare l'ingrandimento, ad es. la dimensione proiettata sul sensore, di un fattore 2. L'ampio sigma 10-20mm può farlo. L'ingrandimento di 10 mm di quel bellissimo paesaggio inizierà però molto piccolo. A 24 metri è 0.00042X. Da lì ora puoi "ingrandirlo" su 0.00085X. I 400mm che non riescono a zoomare invece hanno 0,017X della stessa scena. Ma in pratica è un ingrandimento di 40 volte migliore rispetto alla portata di 10 mm.

Quindi lunghezza focale, ingrandimento e distanza sono termini assoluti, mentre lo zoom è relativo.

(*) Lineare purché la distanza sia significativamente superiore alla lunghezza focale

Quindi, naturalmente, sappiamo tutti che quando ingrandiamo qualcosa, sembra ingrandirsi e occupare di più il mirino / il sensore della fotocamera. Tuttavia, credo che questa domanda si stia chiedendo di quello che viene chiamato fattore di ingrandimento .

Più comunemente vedi su questi obiettivi macro dove il punto è quello di ingrandire qualcosa che nella vita reale è molto piccolo. L'ingrandimento è descritto in questo modo:

original object size in real life:resulting object size on the sensor

Quindi un obiettivo con un fattore di ingrandimento 1: 1 prenderebbe un oggetto di 10 mm di diametro e proietterebbe un'immagine sul sensore della fotocamera che è anche lunga 10 mm. Un fattore 1: 2 converte da 10mm a 20mm. 1: 3, da 10 mm a 30 mm e così via.

(Si noti che un fattore di ingrandimento di 1: 3 può anche essere scritto come 3.0x. Anche questo fattore è per una data distanza di messa a fuoco minima. Ad altre distanze non avrà lo stesso effetto.)

Un fattore di ingrandimento 1: 1 potrebbe non sembrare troppo grande, ma quando pensi che la fotocamera di oggi abbia in media circa 18 MP o giù di lì puoi fare abbastanza.

Quindi perché due obiettivi diversi con la stessa lunghezza focale dovrebbero avere diversi fattori di ingrandimento? In realtà si tratta solo di differenze nella qualità di costruzione e nell'effettivo scopo dell'obiettivo.

Sentiti libero di commentare. Spero che questo ti aiuti.

Gli obiettivi zoom e le fotocamere con superzoom sono spesso venduti con un numero di zoom volte ("×"), ad esempio uno zoom 12 × o uno zoom 30 ×.

Esistono diversi usi dei rapporti di ingrandimento.  Nel contesto dello zoom, si riferisce al rapporto tra lunghezze focali minime e minime. Un obiettivo da 18-200 mm ha uno zoom 200/18 = 11 ×.

Ma in che modo il × -zoom si riferisce all'ingrandimento, quando usato per le macro o semplicemente per far apparire qualcosa di molto più grande?

Nel contesto della macro, il moltiplicatore si riferisce al rapporto di riproduzione (inverso al) , che è la dimensione sul sensore: la dimensione della vita. Ad esempio, ho un obiettivo macro in cui il rapporto di riproduzione massimo è 1: 1 o 1 ×. Ho anche diversi zoom in grado o rapporti da 1: 4 a 1: 2 ... da 0,25 × a 0,5 ×.

In che modo due obiettivi da 70-200 mm possono avere ingrandimenti diversi?

Le lenti con lunghezze focali diverse possono avere rapporti di riproduzione diversi in base alla distanza minima di messa a fuoco. (Non conosco la matematica coinvolta.) Allo stesso modo, obiettivi con lunghezze focali diverse possono avere gli stessi rapporti di riproduzione.

Ad un dato rapporto di riproduzione, la lunghezza focale influenza la distanza di lavoro . Prendi in considerazione gli obiettivi macro da 35 mm e 100 mm con rapporti di riproduzione 1: 1. Poiché il soggetto, sebbene ingrandito della stessa quantità, si trova a distanze diverse da ciascun obiettivo, la prospettiva rappresentata nelle immagini risultanti è diversa. È anche più difficile illuminare i soggetti con l'obiettivo da 35 mm perché l'obiettivo impedisce alla luce di raggiungere il soggetto.

Un esempio numerico

Per anni hanno dominato le telecamere a pellicola da 35 mm. Le dimensioni dell'immagine erano 24 mm per 36 mm. supponiamo che vogliamo un'immagine ad alta 20 millimetri di un oggetto alto 2,0 m ad una distanza u di fronte alla telecamera. A condizione che u sia almeno 10 volte più grande della lunghezza focale f , il rapporto tra l'altezza dell'immagine e l'altezza dell'oggetto è approssimativamente f / u , quindi 20mm / 2m = f / u, quindi è necessario f = u * 10mm / 1m
che dà ( largo) u = 2m f = 20mm; u = 4m f = 40mm; (teleobiettivo) u = 10m f = 100mm

Le moderne fotocamere hanno uno schermo di immagine molto più piccolo, quindi è necessario avere immagini più piccole e corrispondentemente lunghezze focali più piccole per fare in modo che gli oggetti occupino una frazione simile dell'immagine.
Richiede meno luce per ottenere un'immagine più piccola, quindi il diametro degli obiettivi può essere più piccolo. Questo è il motivo per cui le impostazioni del diaframma su una fotocamera sono indicate come, f / 4; f / 5,6 ecc. f / 4 significa che il diametro dell'iride è un quarto della lunghezza focale. L'immagine sarà ugualmente luminosa per un obiettivo di 20 mm di diametro (arrestato) di 5 mm e un obiettivo di 60 mm di diametro (arrestato) di 15 mm.