Razmišljanje o optici objektiva za fotoaparate sa senzorom za izrezivanje
Ako ste razmišljali o nabavi novog fotoaparata ili razmišljali o nadogradnji fotoaparata, vjerojatno ste čuli sve o kamerama sa senzorom usjeva, ali što to znači? Kako crop faktor utječe na odabir leća? Kada razmišljate o sustavima, često ne morate uzeti u obzir samo kućišta fotoaparata, već i izbor objektiva za taj sustav.
Senzorska optika i ekvivalencije
Optika senzora usjeva
Većina novih fotografa često počinje s kamerama senzora za usjev jer su obično jeftinije. Ali kako postajete napredniji, ima li smisla nadograditi na full frame sustav? Ako razmišljate o nadogradnji, postoji li razuman put nadogradnje?
Na primjer, trebate li kupiti leće punog okvira za korištenje s tijelom senzora za usjev? Čini se tako zbunjujuće i da budemo pošteni, malo je komplicirano i jednostavna pravila ne govore cijelu priču. Umjesto da gledamo razlike u samim senzorima fotoaparata (svi su prilično dobri), pokušajmo shvatiti same objektive.
Slični objektivi žarišne duljine – Olympus micro 4/3rds 40-150 mm f/2.8 (ekvivalent 80-300 mm) i Canonov 100-400 mm f/4.5-5.6 (za puni kadar).
Veličine objektiva
Ako gledate leće, vidjet ćete mnogo različitih žarišnih duljina i otvora blende. Čak i od istog proizvođača za isto tijelo fotoaparata, često postoje različite kombinacije otvora blende i žarišne duljine. Budući da je optika važan dio fotografije, kako možete početi uspoređivati leće za senzore različitih veličina? Kako se leće odnose na tijelo fotoaparata u koje gledate?
Nifty 50 mm (puni okvir lijevo) i micro 4/3rds 25 mm (ekvivalent 50 mm) desno.
Dalje, kako senzori izrezivanja različitih veličina utječu na optiku leće? Je li leća f/2.8 na kameri sa senzorom za obrezivanje zapravo leća f/2.8 ili je u pitanju nešto drugo? Što je s kamerama većeg formata? Zašto se manji otvori blende (f-stupovi) čine tako velikima, ali slike tako prekrasne s velikim odvajanjem pozadine i bokehom?
Sve se to odnosi na optiku objektiva i ekvivalente senzora za izrezivanje, jednu od velikih misterija fotografije koju većina fotografa zapravo ne razumije.
Osnove optike objektiva
Da biste razumjeli optiku leća, morate razumjeti što leća čini svjetlosti koja ulazi u nju. Svjetlo koje prolazi kroz leću zapravo se preokreće, okrećući sliku naopako. Svjetlost se zatim projicira na digitalni senzor nakon što prođe kroz leću.
Žarišna duljina i slika se okreću na senzor.
Većina objektiva definirana je žarišnom duljinom i maksimalnim otvorom blende. Što je žarišna duljina veća, udaljeni objekti izgledaju bliže. Tako, na primjer, sportski promatrači i promatrači ptica obično žele puno veće žarišne duljine kako bi se približili.
Niži brojevi proširuju vidno polje kako bi više stvari stalo unutar slike (širokokutne leće) i često su alati zanata za pejzažne fotografe. U ekvivalentima od 35 mm, objektiv od 200 mm je dugačak objektiv, a objektiv od 20 mm je vrlo širok objektiv.
Ilustracija relativne veličine otvora.
F-stop broj otvora blende predstavlja veličinu šarenice ili rupe u leći. Objektiv će biti ocijenjen na temelju najvećeg otvora blende koji iris može otvoriti. Što više svjetla pustite, to će vam trebati veća brzina zatvarača. Zbog ovog svojstva, objektivi s većim maksimalnim otvorom blende nazivaju se bržim objektivima. Na primjer, objektiv od f/2,8 smatra se prilično brzim, a objektiv od f/5,6 (mislim kit objektiv) smatrat će se prilično sporim.
Optička matematika
Neka štreberska matematika bude minimalna, ali ona stvarno pomaže u razumijevanju optike leće.
Žarišna duljina nije mjerenje stvarne duljine leće, već izračun optičke udaljenosti od točke u kojoj svjetlost konvergira i oblikuje oštru sliku na digitalnom senzoru u žarišnoj ravnini u fotoaparatu. Otvor blende je, s druge strane, veličina rupe koju stvara iris na leći. Otvor blende je geometrijski povezan sa žarišnom duljinom leće. Na primjer, objektiv f/2,8 na objektivu žarišne duljine od 100 mm je 100 podijeljeno s 2,8 =35,7 mm. Kako žarišna duljina leće diktira veličinu otvora blende, ona je neovisna o veličini senzora, ali ovisi o žarišnoj duljini.
Uslužni objektivi koji pokrivaju sličan raspon – Canon 24-105 mm f/4 i Olympus 12-40 mm Stvaranje smisla za optiku objektiva za fotoaparate sa senzorom za izrezivanje f/2,8 (ekvivalent 24-80 mm).
Objektivi za zumiranje mogu imati više od jednog otvora blende jer šarenica ne postaje veća kako se leća izdužuje. Budući da je to matematički odnos, veća žarišna duljina s istim otvorom šarenice čini otvor blende manjim. Skuplji zum objektivi imaju isti otvor blende za cijeli raspon, ali to je pomalo inženjerski podvig jer šarenica mora postati veća kako se objektiv zumira na veću žarišnu duljinu.
Osvježavanje formata senzora kamere
U zlatnom dobu filmske fotografije postojalo je više formata koje je diktirao filmski fond. Jedna od češćih veličina bio je film od 35 mm koji je diktirao film na lančaniku koji je bio širok 34,98 ±0,03 mm (1,377 ±0,001 inča). U filmskim danima također je bilo više formata, s većim i manjim dostupnim filmom, što je također utjecalo na veličinu objektiva i performanse.
Kad su digitalni senzori izvorno razvijeni za fotoaparate, veći senzori bili su pretjerano skupi, pa su korišteni manji senzori. Postoji širok raspon veličina senzora i ta raznolikost veličina senzora utječe na mehaniku rada leća na fotoaparatima.
Kada je senzor blizu veličine 35 mm filma, naziva se full frame. Sve što je manje naziva se senzor usjeva. Sve što je veće općenito se naziva srednjim formatom iako postoji mnogo varijabilnosti u veličinama većim od punog okvira. Senzori se ne razlikuju samo po veličini, već i po geometriji.
Relativne veličine senzora usjeva
Veličine senzora
Općenito govoreći, senzor punog okvira je u obliku pravokutnika koji je otprilike 36 mm x 24 mm, što je omjer duljine i širine 3:2 koji pokriva područje od 862 mm kvadratnih. Nasuprot tome, mikro 4/3rds crop senzor je 17,3 mm x 13 mm (omjer 4:3) pokriva područje od 224,9 mm sq. Nikon/Pentax APS-C senzor za usjev je 23,6 mm x 15,7 mm (omjer 3:2) pokriva područje od 370 mm sq, dok Canon APS -C senzor je 22,2 mm x 14,8 mm (omjer 3:2), ali samo 328,5 mm kvadratnih. Veći formati (veći od punog okvira) obično su kvadratni.
Često se faktori usjeva izračunavaju veličinom dijagonalne udaljenosti od kuta do kuta senzora. Na primjer, senzor punog okvira ima dvostruko veću dijagonalu od senzora mikro 4/3rds, stoga je omjer izrezivanja 2x. Za Nikon APS-C senzor usjeva omjer je 1,5x, a za Canon APS-C senzor 1,6x.
Usporedba otisaka senzora
Kvadratni u odnosu na okrugle
Leće su okrugle dok su senzori pravokutni ili kvadratni. Dakle, sve kamere odrežu dio slike jer okrugle leće projiciraju kružnu sliku na senzor koji je pravokutnik. To znači da su rubovi kruga slike odrezani.
Proizvođači fotoaparata dizajniraju svoje kombinacije objektiv/kamera tako da cijeli senzor ima veliku pokrivenost kruga slike (to se naziva moć pokrivanja). To može stvoriti probleme ako imate neusklađenost između veličine senzora i veličine senzora za koji je objektiv napravljen.
Krug slike s preklapanjem punog okvira i mikro 4/3 okvira
Dakle, kako Crop Factor utječe na slike?
Mnogo je faktora koji utječu na vaše slike. Veličina senzora utječe na slike, ali i žarišna duljina i veličina otvora blende, ali to su fizička svojstva objektiva i na njih ne utječe crop faktor. Barem ne izravno.
Kako bi se ilustrirao učinak senzora usjeva na skupljanje svjetla i žarišnu duljinu, postavljen je niz testnih slika (one nisu previše znanstvene, već više ilustrativne). Koristeći Olympus EM1 Mark II (Micro 4/3rds senzor – 2 puta faktor obrezivanja) i Canon 5D Mark IV (puni kadar).
Olympus EM1 Mark II, fotoaparat mikro 4/3
Kamera punog kadra Canon 5D Mark IV.
Za ilustraciju pretvorbe žarišne razlike i pretvorbe skupljanja svjetla, kamere su postavljene jedna uz drugu koristeći samo pretvorbu žarišne duljine. Geometrija senzora nije potpuno ista pa su izrezani kako bi odgovarali jedan drugome (omjer 8×10).
Usporedba veličine fotoaparata (puni okvir lijevo, mikro 4/3 desno)
Obje su kamere bile usmjerene na isti vidik.
Testirajte postavljanje jedne pored druge kamere.
Pravila palca u odnosu na stvarnost
Žarišne duljine obično se pretvaraju u ekvivalente za senzore punog kadra kako bi se dobilo isto vidno polje množenjem žarišne duljine s omjerom dijagonale senzora. Na primjer, objektiv od 25 mm na mikro 4/3 senzoru ekvivalentan je objektivu od 50 mm na fotoaparatu punog kadra (faktor izrezivanja je 2:1).
Objektiv Canon EFS (senzor usjeva) koji odgovara objektivu od 50 mm iznosi 31 mm. Ovo radi i obrnuto. Ako stavite leću punog kadra na tijelo fotoaparata sa senzorom za izrezivanje, žarišna duljina se umnožava (ista leća od 50 mm postaje kao leća od 75 mm na senzoru za izrezivanje). Ovo praktično pravilo funkcionira.
Napomena urednika: Optika nije ista, ali ovo je općeprihvaćena metoda razumijevanja senzora usjeva.
Na ekvivalentima od 24 mm – ista brzina zatvarača i ISO, puni kadar lijevo i Micro 4/3 desno (oba pri f/4, ISO200, 1/160).
Otvor blende i dubinska oštrina
Još jedno praktično pravilo koje ne funkcionira tako dobro je dodavanje stope ili dvije za otvor blende (ovisno o usjevu). Zašto ne radi? Pa, ovdje je u igri nešto više.
Otvor blende utječe na sposobnost skupljanja svjetla objektiva, ali kod kamere sa senzorom za izrezivanje, manji senzor uzrokuje veću dubinsku oštrinu (područje u fokusu). To znači da objektiv f/2.8 pri 200 ISO osjetljivosti treba imati vrlo blizu iste brzine zatvarača na bilo kojem tijelu fotoaparata (postoje varijacije u svjetlomjerima od jednog do drugog tijela fotoaparata). Dakle, f/2.8 leća je uvijek f/2.8 za skupljanje svjetla.
Na ekvivalentima od 70 mm – ista brzina zatvarača i ISO, puni kadar lijevo i Micro 4/3 desno (oba pri f/4, ISO200, 1/80).
Da bi stvari bile složenije je izgled slike. Bokeh na senzoru za izrezivanje nikada neće biti toliko dobar kao na senzoru punog kadra jer dodatno područje senzora punog kadra mijenja dubinu polja (količina slike u fokusu) u odnosu na senzor za izrezivanje. To nije funkcija objektiva koliko veličine senzora. Ovo može biti prilično suptilno, ali je faktor, posebno za portrete.
Na ekvivalentima od 200 mm – ista brzina zatvarača i ISO, puni okvir lijevo i Micro 4/3 desno (f/4, ISO 200, 1/30).
Na ekvivalentima od 200 mm – ista brzina zatvarača i ISO, puni kadar lijevo i Micro 4/3 desno (f/4, ISO 200, 1/40).
Ljeće punog okvira na fotoaparatima sa senzorom za izrezivanje
Objektivi obično traju mnogo dulje od fotoaparata s dobrim objektivima koji traju čak i dvije ili tri iteracije tijela fotoaparata. Toliko ljudi ide uzrečicom da ulažu u staklo. Dakle, ako koristite tijelo senzora za izrezivanje koje prihvaća leće punog okvira, zašto ne biste kupili leće punog okvira dok ne budete spremni kupiti tijelo punog okvira? Odgovor nije nužno jer možda neće biti tako oštar kao vaše leće za izrezivanje, čak i ako se čini da je leća nominalno iste veličine.
Leće s punim okvirom skuplje su od crop leća, ali često plaćate za druge značajke, uključujući zaštitu od vremenskih uvjeta i bolju i izdržljiviju konstrukciju. Zbog velikih razlika u veličinama senzora, postavljanje leća punog kadra na senzor za izrezivanje znači da koristite samo središnji dio leće, ali su detalji više koncentrirani na tom području. To može dovesti u pitanje optičku kvalitetu leća punog kadra.
Često su bolje kvalitete, ali nedovoljno bolji da bi se uzele u obzir razlike u veličini između senzora. Dakle, osim ako ne znate da uskoro nadograđujete svoj fotoaparat, možda nećete htjeti koristiti objektive punog kadra na crop tijelima.
Još jedno razmatranje je da faktor usjeva morate koristiti obrnuto. Na Canon crop tijelu (crop faktor 1,6) objektiv od 24 mm postaje objektiv od 38,4 mm. To znači da ne možete dobiti toliko širok kut gledanja na izrezanom tijelu sa širokim lećama.
Objektiv punog kadra na izrezanom tijelu povećat će žarišnu duljinu za faktor izrezivanja
Zaključak
Postoji mnogo zabluda u vezi s lećama kada se uspoređuju različite veličine senzora. Razumijevanje osnovne funkcije, mogućnosti prikupljanja svjetla i geometrijskih odnosa može vam pomoći u usporedbi leća unutar sustava kamera i veličina senzora.
Dostupni su sjajni objektivi za sve sustave kamera koji mogu dati fantastične rezultate. Objektivi su jednako važni kao i kućište fotoaparata. Dakle, kada birate sustav, provjerite imate li izbor objektiva koji vam je potreban za vaš stil fotografije.