Почему мои расчеты фактического размера объекта на фотографии не соответствуют ожидаемому значению?

Question

Допустим, у меня есть полнокадровая камера (Sony A7) с установленным на ней объективом 50 мм (Canon FDn 50mm f / 1.4). На заданном расстоянии от объекта (плоскости) я должен иметь возможность вычислить размер изображения в реальных единицах (метрах).

Чтобы экспериментировать с этим, я положил лист бумаги А4 перед моей камерой и переместил камеру так, чтобы ширина листа бумаги заполнила все изображение.

Вот результаты реального мира:

• Размер сенсора: 24 х 36 мм
• Фокусное расстояние: 50 мм
• Размер листа А4: 210 х 297 мм
• Ширина объекта на сенсоре: 36 мм (охватывает всю ширину изображения)
• Расстояние до объекта (от датчика до листа бумаги): 510 мм (приблизительно)

Из этой темы ;

distance to object (mm) = focal length (mm) * real height of the object (mm) * image height (pixels)
                          ---------------------------------------------------------------------------
                          object height (pixels) * sensor height (mm)

В моем случае это можно упростить, поскольку размеры пикселей одинаковы:

distance to object (mm) = focal length (mm) * real height of the object (mm)
                          --------------------------------------------------
                                         sensor height (mm)

Мои эксперименты в реальном мире дают 510 мм, а не 412 мм!

50 mm * 297 mm = 412 mm
--------------
     36 mm

Что не так с моими вычислениями?

Я использую Fotodiox 10LA-FD-NEX адаптер, я могу сфокусировать объектив на бесконечности. Плоскости датчика / листов бумаги параллельны, вот изображение установки:

Фокусировка объектива установлена ​​на ближайшее значение (~ 0,45 м), расстояние до объекта 525 мм.

Затем объектив устанавливается на бесконечность, лист соответствует длине изображения

Тогда после корректировки высоты расстояние до объекта составляет 485 мм.

485 мм ближе к ответу, но все еще далеко от ожидаемых 412 мм!

Answer 1

Я думаю, что вы на самом деле успешно ответили на этот обратный вопрос: Как проверить фактическое фокусное расстояние? . Это не просто фокус на бесконечность, но фокусное расстояние объектива обычно округляется до знакомых четных чисел. Два разных объектива с номиналом 50 мм не всегда дают одинаковое поле зрения, даже когда они сфокусированы на бесконечности. (И как примечание стороны, знайте, что поворот объектива до упора обычно фокусирует за бесконечность.)

Вы также обнаружите, что некоторые пиксели от края рамки не включены в фактическое изображение, и 36 мм может не быть точно правильным значением для использования.

В целом это демонстрирует еще один базовый факт: оборудование, предназначенное для фотографии, предназначено для фотографии, а не для фотометрии. Вы можете использовать молоток для ввинчивания винтов, но вы не получите идеальных результатов.

Answer 2

Фокусное расстояние объектива - это измерение, измеренное от заднего узла объектива до фокальной плоскости, когда объектив отображает объект на бесконечности (∞). Это будет звезда или искусственная звезда, точка света на расстоянии 3000 диаметров. Другими словами, измерение фокусного расстояния действительно только тогда, когда лучи света прибывают как параллельные лучи.

Если изображаемый объект находится ближе, чем бесконечность (∞), лучи света прибывают как расходящиеся лучи. Теперь задача объектива состоит в том, чтобы сблизить прибывающие световые лучи. Это действие заставляет лучи принимать форму мороженого. Теперь объектив обладает фиксированной способностью преломления (латинский «отгиб»), которую он может выполнять. В результате вершина конуса лучей, формирующих изображение, падает дальше от линзы при изображении близлежащих объектов. Это удлиненное расстояние, которое теперь называется расстоянием изображения, является причиной того, что мы должны заставить объектив двигаться дальше от пленки или чипа, когда фокусируемся на близлежащих объектах.

Если мы фокусируемся близко, и изображение в натуральную величину - называемое «единица» или 1: 1 - объектив будет сдвинут вперед на одно полное фокусное расстояние, а расстояние между изображением и фокусной плоскостью будет в 4 раза больше фокусного расстояния выгравированы на объективе. Другими словами, задний фокус изображения в натуральную величину в 2 раза больше фокусного расстояния. Настройка «единство» - это хороший способ рассчитать фактическое фокусное расстояние, потому что при натуральном размере (увеличение 1) фокусное расстояние - это расстояние от объекта до плоскости изображения, деленное на 4.

Суть в том, что ваш 50-миллиметровый объектив работает как 50-миллиметровый, только если отображаемый объект находится на бесконечности (∞). На расстоянии объекта, перед которым вы выполняете тест, задний фокус вытянут, он больше не 50 мм. Ваша ошибка в том, что вы используете гравированное фокусное расстояние для своих расчетов, когда вам следует использовать расстояние заднего фокуса.

Answer 3

Простые уравнения того типа, который вы используете, будут точными только для очень идеализированных линз, как уже указывалось. Но у вас также есть небольшая ошибка в вашем уравнении.

Самый простой объектив вообще не объектив. Камера-обскура с фокусным расстоянием 50 мм будет состоять из камеры-обскуры на расстоянии 50 мм от датчика (или, скорее всего, пленки). Быстрое рисование убедит вас, что объект на расстоянии 50 мм от отверстия может привести к изображению в натуральную величину на датчике. Если вы сравните это со своими уравнениями, вы заметите, что расстояние до объекта не должно измеряться от плоскости датчика, поэтому вы переоценили расстояние на 50 мм.