Wenn APS-C- und ähnliche Crop-Sensor-Digitalkameras einen Brennweiten-Multiplikationseffekt haben, so dass ein 50-mm-Objektiv eine scheinbare Brennweite hat, die näher am Sichtfeld eines 80-mm-Objektivs bei einer Vollbildkamera liegt, und gleichzeitig an der Tiefe Wenn die Schärfentiefe für die Kamera mit kleinerem Sensor eher der Schärfentiefe entspricht, die ein 50-mm-Objektiv bei einer Vollformatkamera (mit derselben Blende) erzeugen würde, scheint dies auf das Konzept eines "Blendenteilungseffekts" hinzudeuten.
Mit anderen Worten, ein 50-mm-1: 1,8-Objektiv an einer APS-C-Kamera würde sich eher wie ein 80-mm-1: 2,8-Objektiv (ca. 1,8 * 1,6x) im 35-mm-Äquivalent verhalten – für die Schärfentiefe, ohne Berücksichtigung der Belichtung.
Kann mir jemand mit einem besseren Verständnis der Physik dies erklären. Ich habe dieses Konzept noch nie irgendwo explizit erwähnt, also bin ich etwas misstrauisch.
Diese Antwort auf eine andere Frage geht detailliert auf die Mathematik dahinter ein. Und es gibt einen Wikipedia-Artikel mit einem Abschnitt speziell zum Erhalten des "gleichen Bildes" mit unterschiedlichen Kameraformaten . Kurz gesagt, es ist ungefähr richtig, dass Sie das gleiche Bild erhalten, wenn Sie sowohl die Brennweite als auch die Blende um das Verhältnis der Formatgrößen (den Crop-Faktor) anpassen. ¹
Das bricht aber zusammen, wenn sich das Motiv im Makrobereich der Großbildkamera befindet (sehr nah scharf stellen). In diesem Fall wird die Vergrößerung (und damit die tatsächliche Sensorgröße) entscheidend für die DoF-Gleichung und bringt die Äquivalenz durcheinander.
Und der Wikipedia-Artikel erwähnt beiläufig einen weiteren wichtigen Punkt, geht aber nicht darauf ein. Die Annahme ist, dass für die gleiche Druckgröße der akzeptable Zerstreuungskreis (ungefähr der noch im Fokus betrachtete akzeptable Unschärfegrad) genau mit der Formatgröße skaliert. Das trifft möglicherweise nicht zu, und Sie hoffen möglicherweise (zum Beispiel), eine höhere tatsächliche Auflösung von Ihrem Vollbildsensor zu erhalten. In diesem Fall gilt die Äquivalenz auch nicht, aber glücklicherweise in konstanter Weise. (Sie müssen Ihren Pickiness-Faktor einfach mit multiplizieren .) ²
Du erwähnst "keine Berücksichtigung der Exposition", und jetzt denkst du vielleicht (so wie ich): warte, warte. Wenn das Zuschneiden + Vergrößern für die "effektive" Blende für die Schärfentiefe gilt, warum gilt es dann nicht für die Belichtung? Die grundlegenden Belichtungsparameter sind bekanntlich universell für alle Formate , von winzigen Point-and-Shoots über DSLRs bis hin zum Großformat. Wenn ISO 100, f/5.6, ¹⁄₁₀₀tel Sekunde bei einer Kamera die richtige Belichtung ergibt, gilt dies auch für alle anderen. ³ Also, was ist hier los?
Das Geheimnis ist: Es liegt daran, dass wir beim Vergrößern „schummeln“ . Natürlich ist die Belichtung für eine gegebene Blendenzahl in jedem Bereich eines Sensors in allen Fällen gleich. Es spielt keine Rolle, ob Sie zuschneiden oder nur einen kleinen Sensor haben, mit dem Sie beginnen. Aber wenn wir vergrößern (so dass wir von diesem Punkt aus beispielsweise 8 × 10-Abzüge haben und entsprechend dem großen Format fotografieren), behalten wir die Belichtung bei, obwohl die tatsächlich pro Bereich aufgezeichneten Photonen „gestreckt“ sind. Dies hat auch die gleiche Entsprechung: Wenn Sie einen 2-fachen Zuschneidefaktor haben, müssen Sie in jeder Dimension 2-fach vergrößern, und das bedeutet, dass jedes Pixel die 4-fache Fläche des Originals einnimmt – oder zwei Blendenstufen weniger tatsächlich aufgenommenes Licht. Aber wir machen es natürlich nicht zwei Stufen dunkler.⁴
Fußnoten:
[1]: Tatsächlich halten Sie durch Ändern der Blendenzahl die absolute Blende des Objektivs konstant, da die Blendenzahl die Brennweite über dem absoluten Blendendurchmesser ist .
[2]: Dieser Faktor bricht auch zusammen, wenn Sie sich der hyperfokalen Distanz nähern , denn sobald das kleinere Format unendlich ist, ist unendlich geteilt durch alles immer noch unendlich.
[3]: Unter der Annahme genau derselben Szene und geringfügiger Abweichungen von realen Faktoren wie der Linsenübertragung beiseite.
[4]: Grundsätzlich gibt es kein kostenloses Mittagessen . Dies hat den Effekt, dass Rauschen deutlicher wird, und es ist eine vernünftige Annäherung zu sagen, dass diese Erhöhung effektiv bedeutet, dass der Crop-Faktor auch für Rauschen gilt, das aus der ISO-Verstärkung hervorgeht.
So wie die Verwendung einer Crop-Kamera Ihre Brennweite nicht ändert (das ist eine Eigenschaft des Objektivs, nicht der Kamera), aber das Sichtfeld ändert, gibt es keinen Blendenteilungseffekt , ein Objektiv mit einer Blende von 1: 2,8 ist immer noch verhält sich für Messzwecke wie ein Objektiv mit einer Blende von f/2,8, aber wenn das Sichtfeld eines Vollformatsensors angepasst wird, ist die Schärfentiefe dieselbe wie bei einem Objektiv mit einem Blendenverhältnis (f/-Wert) multipliziert mit dem Crop-Faktor .
Je größer der Sensor, desto kleiner die Schärfentiefe für eine bestimmte Blende, vorausgesetzt, Sie füllen den Rahmen mit dem Motiv aus. Dies liegt daran, dass Sie entweder eine längere Brennweite verwenden oder näher herangehen müssen, um den größeren Rahmen auszufüllen.
Um mit einer Vollformatkamera die gleiche Schärfentiefe wie mit einem Crop-Faktor zu erhalten, müssen Sie sowohl die Brennweite als auch die Blende mit dem Crop-Faktor multiplizieren. Um also mit einem 35 mm f/16 auf einer Nikon APS-C (Crop 1,5) übereinzustimmen, benötigen Sie eine Brennweite von 53 mm und eine Blende von f/24 auf der Vollformatkamera.
Ja, der Crop-Faktor eines Sensors kann verwendet werden, wenn die Änderung der Schärfentiefe (DoF) eines Objektivs im Vergleich zur Verwendung dieses Objektivs bei einer Vollformatkamera (FF) berechnet wird. Aber es wird nicht immer zu einer Erhöhung der DoF führen. Bei Aufnahme aus gleicher Entfernung und Darstellung in gleicher Größe wird der DoF für die Crop-Body-Kamera reduziert (da das auf den Sensor projizierte Bild inklusive der Zerstreuungskreise stärker vergrößert wird). Wenn Sie andererseits Ihre Aufnahmeentfernung anpassen, um das Motiv auf ähnliche Weise zu erfassen, erhöht sich die DoF.
Bei dieser Frage müssen so viele Variablen behandelt werden, und die meisten Antworten gehen von mehreren aus, ohne diese Annahmen zu spezifizieren. Dies führt zu groben Missverständnissen über das Verhältnis von Brennweite , Blende , Sensorgröße , Aufnahmeabstand , Displaygröße , Betrachtungsabstand und sogar der Sehschärfe des Betrachters zur Schärfentiefe (DoF) . Alle diese Faktoren zusammen bestimmen die Schärfentiefe eines Bildes. Dies liegt daran, dass DoF eine Wahrnehmung istwelcher Bereich von Entfernungen von der Fokusebene fokussiert sind. Nur ein Abstand von der Fokusebene ist tatsächlich fokussiert, so dass eine Punktlichtquelle theoretisch einen Lichtpunkt auf der Fokusebene erzeugen wird. Punktlichtquellen in allen anderen Entfernungen erzeugen einen Unschärfekreis , dessen Größe basierend auf ihrer proportionalen Entfernung zur Fokusebene im Vergleich zur Fokusentfernung variiert. DoF ist definiert als der Bereich zwischen dem Nah- und Fernabstand von der Fokusebene, in dem der Unschärfekreis vom Betrachter eines Bildes noch als Punkt wahrgenommen wird.
Wir stellen Fragen wie: "Wie ändert sich die Schärfentiefe, wenn dasselbe Objektiv an einer Kamera mit einem Sensor einer anderen Größe verwendet wird?" Die richtige Antwort lautet: "Es kommt darauf an." Es hängt davon ab, ob Sie aus der gleichen Entfernung fotografieren (und somit den Bildausschnitt des Motivs ändern) oder aus einer anderen Entfernung fotografieren, um ungefähr den gleichen Bildausschnitt des Motivs zu erzielen. Es hängt davon ab, ob die Anzeigegröße des Bildes dieselbe ist oder die Anzeigegröße des Bildes im gleichen Verhältnis wie die unterschiedlichen Sensorgrößen geändert wird. Es hängt davon ab, was sich in Bezug auf alle oben genannten Faktoren ändert und was gleich bleibt.
Wenn die gleiche Brennweite bei gleicher Motiventfernung mit gleicher Blende unter Verwendung gleicher Sensorgröße mit gleicher Pixeldichte verwendet und mit gleicher Auflösung auf gleich großem Papier oder Monitor dargestellt und von Personen mit gleicher Entfernung aus gleicher Entfernung betrachtet wird Sehschärfe, dann ist der DoF der beiden Bilder gleich. Wenn sich eine dieser Variablen ändert, ohne dass sich die anderen entsprechend ändern, wird auch die DoF geändert.
Für den Rest dieser Antwort gehen wir davon aus, dass der Bildbetrachtungsabstand und die Sehschärfe des Betrachters konstant sind. Wir gehen auch davon aus, dass die Öffnungen groß genug sind, dass keine Beugung ins Spiel kommt. Und wir gehen davon aus, dass jeder Druck auf demselben Drucker mit derselben Anzahl von dpi erfolgt, aber nicht unbedingt mit demselben ppi und nicht unbedingt auf Papier derselben Größe.
Betrachten wir der Einfachheit halber ein paar theoretische Kameras. Einer hat einen 36 mm x 24 mm Sensor mit einer Auflösung von 3600 x 2400 Pixel. Dies wäre ein 8,6-MP-Vollbildsensor (FF). Unsere andere Kamera hat einen 24 mm x 16 mm Sensor mit einer Auflösung von 2400 x 1600 Pixel. Dies wäre ein 3.8MP 1.5x Crop Body (CB). Beide Kameras haben die gleiche Pixelgröße und den gleichen Pixelabstand. Beide Kameras haben das gleiche Design und die gleiche Empfindlichkeit auf Pixelebene. Mit anderen Worten, die mittleren 24 mm x 16 mm des größeren FF-Sensors sind identisch mit dem kleineren CB-Sensor.
Wenn Sie dasselbe 50-mm-Objektiv an beiden Kameras anbringen und ein Foto desselben Motivs aus derselben Entfernung bei f/2 aufnehmen (vorausgesetzt, alle anderen Einstellungen sind gleich) und das FF-Sensorbild auf 2400 x 1600 Pixel zuschneiden und beide Bilder drucken Auf 6" x 4" Papier sind die beiden Bilder praktisch identisch und die Schärfentiefe ist bei beiden Fotos gleich.
Wenn Sie dasselbe 50-mm-Objektiv an beiden Kameras anbringen und ein Foto desselben Motivs aus derselben Entfernung bei f/2 aufnehmen (vorausgesetzt, alle anderen Einstellungen sind gleich) und alle beiden Bilder auf 6 "x 4"-Papier drucken, wird dies der Fall sein einige auffällige Unterschiede sein. Das Bild der FF-Kamera hat ein breiteres Sichtfeld (FoV), das Motiv ist kleiner und die DoF ist größer als das Bild der CB-Kamera. Dies liegt daran, dass das FF-Bild mit 600 ppi gedruckt wurde und das CB-Bild mit 400 ppi gedruckt wurde. Indem wir jedes Pixel der CB-Kamera um 50 % vergrößert haben, haben wir auch die Größe jedes Unschärfekreises vergrößertum den gleichen Betrag. Das bedeutet, dass der größte projizierte Unschärfekreis auf dem CB-Sensor, der als Punkt wahrgenommen wird, um 33 % kleiner ist (der Kehrwert von 3/2 ist 2/3) als auf dem FF-Sensor. Wenn wir das FF-Bild auf 9" x 6"-Papier und das CB-Bild auf 6" x 4"-Papier gedruckt hätten, wäre die Schärfentiefe dieselbe gewesen (beide mit 400 ppi gedruckt), ebenso wie die Motivgrößen in beiden Drucken. Wenn wir dann die Mitte des 9" x 6"-Drucks auf einen 6" x 4"-Druck zuschneiden würden, hätten wir wieder nahezu identische Drucke.
Wenn wir dasselbe 50-mm-Objektiv an beiden Kameras anbringen und ein Foto mit f/2 desselben Motivs aus unterschiedlichen Entfernungen aufnehmen, sodass die Motivgröße gleich ist, und beide Bilder auf 6" x 4"-Papier drucken, gibt es einige deutliche Unterschiede . Die Perspektive wird sich geändert haben, weil das CB-Bild in größerer Entfernung vom Motiv aufgenommen wurde. Das Motiv erscheint im CB-Bild im Vergleich zum FF-Bild komprimiert. Wenn Hintergrunddetails sichtbar sind, erscheint der Hintergrund auch näher am Motiv als im Bild des FF-Sensors. Da das 50-mm-Objektiv auf eine 50 % größere Entfernung fokussiert wurde, erhöhte sich auch die DoF um 50 %. Wenn sich das Motiv mit der FF-Kamera bei 10' und mit der CB-Kamera bei 15' befand, sind hier die resultierenden DoF-Berechnungen:
Diese Berechnungen basieren auf einem Zerstreuungskreis (CoC) von 0,03 mm für die FF-Kamera und 0,02 mm für die CB-Kamera. Dies liegt daran, dass wir mit 600 ppi für den FF und 400 ppi für den CB drucken (und die Pixel für beide die gleiche Größe haben – 0,01 mm oder 10 µm).
In Wirklichkeit wissen wir alle, dass die Pixel der meisten FF-Sensoren größer sind als die Pixel der meisten neueren CB-Sensoren. Sie reichen von 6,92 µm bei der 18 MP FF Canon 1D X über 7,21 µm bei der 16 MP D4 bis zu 4,7 µm bei der 36 MP FF Nikon D800. Die Crop-Körper reichen von 4,16 µm für die 18 MP Canon 7D über 3,89 µm für die 24 MP Nikon D7100 (die D7200 wird etwa 3,0 µm betragen) bis zu 5,08 µm für die 14 MP Sony SLT Alpha 33. In allen Fällen ist die Pixelgröße erheblich kleiner als der allgemein akzeptierte CoC von 0,03 mm (30 µm) für FF-Kameras und 0,02 mm (20 µm) für 1,5x CB-Kameras. Für 1,6x CB Canon-Kameras wird im Allgemeinen 0,019 (19 µm) verwendet. Die größten Pixel, die Canon in den letzten zehn Jahren verwendet hat, waren 8,2 µm für die 12,8 MP FF 5D und die 8,2 MP APS-H 1D mkII.All dies bedeutet, dass auf der Pixel-Peeping-Ebene die Fokusunschärfe sogar für Objekte innerhalb des akzeptierten DoF sichtbar ist, da der akzeptierte Unschärfekreis 4- bis 7-mal größer ist als die Pixel aktueller DSLRs. Um die DoF auf Pixelebene zu berechnen, müssten Sie einen CoC in der Größe der Pixel Ihrer Kamera verwenden, der viel schmaler wäre als die meisten DoF-Rechner.
Der kleinere Sensor ändert weder die Brennweite noch die Blende, er erfasst nur den mittleren Teil des Bildes – es ist fast dasselbe, als würde man das Vollbildbild aufnehmen und es so zuschneiden, dass nur die Mitte übrig bleibt.
Wenn Sie nur die Mitte des Bildes aufnehmen, sieht es so aus, als ob Sie hineingezoomt hätten - das Sichtfeld eines 50-mm-Objektivs auf einem 1,6-Crop-Sensor sieht also aus wie ein 80-mm-Objektiv auf einem Vollformatsensor - aber es sieht nur so aus, weil Sie nur sehen In der Mitte des 50-mm-Bilds beträgt die Brennweite immer noch 50 mm, und das Bild, das Sie erhalten, entspricht der Mitte eines 50-mm-Bilds, nicht einem echten 80-mm-Objektiv.
Das gleiche gilt für die Blende, ein 50-mm-Bild, das mit f/8 auf einem Crop-Sensor aufgenommen wurde, ist dasselbe wie die Mitte eines 50-mm-f/8-Bilds auf einem 35-mm-Sensor, es ist nicht dasselbe wie ein 80-mm-Bild, das mit f/12 aufgenommen wurde (offensichtlich auch nicht dasselbe wie 80 mm f/8)
Es gibt keinen "Brennweitenmultiplikatoreffekt", Punkt. Die Brennweite des Objektivs ändert sich NICHT auf magische Weise, weil Sie einen kleineren oder größeren Sensor verwenden, sie bleibt genau gleich.
Alles, was Sie erhalten, ist ein Bild, das von dem abgeschnitten ist, das Sie erhalten hätten, wenn Sie dasselbe Objektiv verwendet hätten, um ein Bild auf einem größeren Sensor aufzunehmen. Der DOF ist daher derselbe, den Sie gehabt hätten, wenn Sie auch diesen größeren Sensor verwendet hätten.
Mit anderen Worten, ein 50-mm-1: 1,8-Objektiv an einer APS-C-Kamera würde sich eher wie ein 80-mm-1: 2,8-Objektiv (ca. 1,8 * 1,6x) im 35-mm-Äquivalent verhalten – für die Schärfentiefe, ohne Berücksichtigung der Belichtung.
Ja, ein 50-mm-1: 1,8-Objektiv an einer APS-C-Kamera würde sich eher wie ein 80-mm-1: 2,8-Objektiv (ca. 1,8 * 1,6-fach für Cannon) im 35-mm-Äquivalent verhalten, was DOF und bis zu einem gewissen Grad Bildrauschpegel betrifft betroffen, unter der Annahme der gleichen Verschlusszeit und Neurahmung, um usw. zu kompensieren.
Ja, die Spannweite der Schärfentiefe ist genau und umgekehrt proportional zum Crop-Faktor (unter der Annahme, dass alles andere gleich ist (Brennweite und Fokusentfernung und Blende gleich) und unter der Annahme, dass CoC aus der Sensordiagonale berechnet wird.
Dies ist leicht im Rechner unter http://www.scantips.com/lights/dof.html zu sehen
Dies liegt daran, dass DOF auf der endgültigen Vergrößerung des Bildes basiert und kleinere Sensoren eine stärkere Vergrößerung erfordern (um bei gleicher Größe zu vergleichen).
Ich habe einige Vergleiche mit einem Online-Schärfentiefenrechner durchgeführt. Du bist auf etwas gestoßen, was ich nicht wusste; Schön für dich! Wie Sie festgestellt haben, multiplizieren Sie die Blendenzahl mit 1,6, um die entsprechende Schärfentiefe zu erhalten. Das fasziniert mich und ich muss dem Warum und Warum nachgehen.
Um Äpfel und Birnen hinsichtlich der Schärfentiefe für zwei verschiedene Formate zu vergleichen, müssen Sie unterschiedliche Kriterien für die Größe des Zerstreuungskreises verwenden. Wir sprechen über die Tatsache, dass ein Objektiv jeden Punkt auf dem Motiv separat behandelt und diesen Punkt dann auf einen Film oder digitalen Chip projiziert. Dieser winzige Lichtkreis ist der kleinste Bruchteil eines optischen Bildes, der Intelligenz enthält.
Damit wir einen Teil des Bildes als „scharf“ aussprechen können, muss dieses Bild aus Kreisen bestehen, die so winzig sind, dass wir sie nicht als Scheibe erkennen können, wir sehen einen Punkt ohne Dimension. Zeitungsbilder werden mit zu großen Tintenpunkten gemacht, wir sagen, Zeitungsbilder sind nicht scharf. Wie groß ist die maximale Größe der Verwirrungskreise? Sie müssen einen Durchmesser von 0,5 mm oder weniger haben, wenn sie aus normaler Leseentfernung betrachtet werden. Das bedeutet, dass ein Vollformat (FX) ein Objektiv haben muss, das Kreise projiziert, die klein genug sind, um eine Vergrößerung zu tolerieren. Kodak verwendete eine Kreisgröße von 1/1750 der Brennweite und Leica verwendete 1/1500 der Brennweite für entscheidende Arbeiten. Die Verwendung eines Bruchteils der Brennweite ist die branchenübliche Methode, um die Berechnung durchzuführen, da sie hauptsächlich den Grad der Vergrößerung berücksichtigt, der für die Erstellung eines 8X10-Drucks oder einer Computeranzeige erforderlich ist.
Jetzt sind die Standards von Kodak und Leica zu streng, sodass die Industrie normalerweise 1/1000 der Brennweite für die tägliche Arbeit verwendet. Das entspricht einer Kreisgröße von 0,05 mm für das 50-mm-Objektiv und einer Kreisgröße von 0,08 mm für das 80-mm-Objektiv.
Abgeleitet von einem Online-Schärfentiefencomputer unter Verwendung dieser beiden Kreisgrößen:
50 mm @ f/1,8 fokussiert 10 Fuß DOF 9,05 bis 11,2 Fuß Zerstreuungskreis 0,05 mm 80 mm @ f/2,8 fokussiert 10 Fuß DOF 9,05 bis 11,2 Fuß Zerstreuungskreis 0,08 mm
50 mm @ f11 fokussiert 10 Fuß DOF 5,96 bis 31,1 Fuß Zerstreuungskreis 0,05 mm 80 mm @ f/18 fokussiert 10 Fuß DOF 6 bis 30 Fuß Zerstreuungskreis 0,08 mm
50 mm @ f/4 fokussiert 10 Fuß DOF 8,07 bis 13,2 Fuß Zerstreuungskreis 0,05 80 mm @ f/6,4 fokussiert 10 Fuß DOF 8,09 bis 13,1 Fuß Zerstreuungskreis 0,08
Der Crop-Faktor 1,6 ist eigentlich ein Multiplikations- oder Vergrößerungsfaktor. Der FX-Rahmen misst 24 mm x 36 mm bei einer Diagonale von 43,3 mm. Ihr APS-C misst 15 mm x 22,5 mm mit einer Diagonale von 27,0. Das Verhältnis beträgt 43,3 ÷ 27,0 = 1,6 (Crop- oder Vergrößerungsfaktor). Das ist übrigens 1/1,6 x 100 = 62,5 %. Das APS-C hat 625 % der Größe eines FX.
Viel Mathe, ich nenne es Kauderwelsch! Ich kann das sagen – wurde heute 79!
Michael C