Как размытие фона и уровень резкости меняются в зависимости от размера сенсора для основного объектива?

Question

Давайте предположим, что у меня есть основной объектив для полного кадра с фиксированными характеристиками (скажем, 85 мм f / 1,8).Замена объектива не вариант, но у меня есть выбор полнокадровой камеры и камеры с датчиком кадрирования.Объектив совместим с обеими камерами.Я хочу заполнить рамку объектом.

Как фоновое размытие и глубина резкости варьируются в зависимости от размера датчика в этом случае, когда один и тот же объектив используется для обоих размеров датчика, а кадрирование эквивалентно?

Answer 1

Если цель состоит в том, чтобы использовать объектив с одинаковым фокусным расстоянием и получить одинаковую обрезку на FX (полный кадр) по сравнению с DX (компактный цифровой), расстояние от камеры до объекта уменьшается с помощью FX и увеличивается с DX.

Таким образом, для этого удара DX, работающий издалека, обеспечивает расширенный DOF, что приводит к уменьшению размытия фона.И наоборот, FX, работающий в более тесном режиме, обеспечивает сжатый DOF, что приводит к увеличению размытия фона.

Answer 2

Вы должны понимать, что с одинаковыми объективами на одинаковом расстоянии меньший датчик (так называемый обрезанный датчик) пропорционально обрезает поле зрения.Так что это не та же картина, ее вид обрезан.Чтобы увидеть то же самое поле обзора, обрезанный датчик должен больше отойти назад, на расстояние x коэффициент обрезки.

Глубина резкости больше, если более короткое фокусное расстояние, или большее фокусное расстояние, или остановленвниз апертура.А также, если датчик большего размера, который учитывается в размере CoC.

Если все остальное одинаково (тот же объектив и f / stop и расстояние. Но тогда поле зрения не то же самое),меньший датчик имеет немного меньшую глубину резкости, чем больший датчик, просто потому, что меньший датчик имеет большее увеличение, чтобы иметь тот же стандартный размер просмотра (DOF рассчитывается для размера просмотра 8x10 дюймов).Это увеличение также увеличивает размытие.

Однако на практике меньшие датчики обычно используют более короткие линзы, потому что меньший датчик обрезает поле зрения.Чтобы иметь одинаковое поле зрения, маленькие датчики обычно используют более короткий объектив (широкий угол обзора), что расширяет обзор меньшего датчика.Для очень маленького датчика, а затем очень короткого объектива.Это фокусное расстояние больше, чем размер сенсора, поэтому на практике мы думаем, что маленький сенсор имеет большую глубину резкости (из-за своей обычной более короткой линзы), когда на самом деле эффект только одного размера сенсора является противоположным.Эти факторы компенсируют друг друга, но выигрывает короткий объектив.

Это говорит о зоне глубины резкости вокруг объекта.

Но если говорить о фоне (с любым датчиком), то фонразмытие хуже (или лучше, если это было целью), отступая с более длинной линзой.Этот стандартный трюк может легко улучшить DOF на объекте, уменьшая при этом и скрывая фон больше (если он существенно отстает от объекта)

Answer 3

Как размытие фона и уровень резкости изменяются в зависимости от размера сенсора для простого объектива?

Это не так.По крайней мере, не в том смысле, что имеет значение только размер сенсора.

Он изменяется в зависимости от коэффициента увеличения между размером формата сенсора / пленки и конечным размером дисплея.Точно одно и то же изображение может иметь разную степень детализации при отображении на разных размерах и / или просмотре на разных расстояниях.

Сравнение датчиков разных размеров имеет смысл только в том случае, если все другие предположения остаются постоянными:

• Размер объекта
• Расстояние до объекта
• Фокусное расстояние
• Размер экрана
• Расстояние просмотра
• Острота зрения наблюдателя

Если увеличить изображение с обоих датчиков до одного и того же размера дисплея, увеличение тела обрезки будет увеличено в 1,5 или 1,6 раза (в зависимости от рассматриваемого тела обрезки) больше, чем камера FF.Это приводит к тому, что все размытие изображения также увеличивается в 1,5-1,6 раза по сравнению с изображением FF.DoF определяется тем, насколько размытие все еще может восприниматься зрителем как резкая точка.

Давайте рассмотрим пример использования Cambridge в превосходном гибком калькуляторе DoF Color :

При использовании датчика FF с использованием 85-мм объектива с f / 2,8, если снимать с расстояния пяти метров от объекта съемки, для фотографии с диагональю 10 дюймов, просматриваемой на расстоянии 10 дюймов (25 мм) человеком с зрением 20/20, будет 0,13 м или 13см, на расстоянии 6 см от расстояния до предмета и 7 см за предметом.

Если мы вернемся на 8 метров с датчиком обрезки 1.6X и используем те же 85 мм при f / 1.8 и отображении / просмотреВ результате при тех же условиях, DoF составляет 0,21 м или 21 см, с 10 см впереди и 11 см позади расстояния до объекта.

Эффект размытия фона будет различаться в зависимости от отношения расстоянияк фону от камеры по сравнению с расстоянием до объекта.

Также будет эффект на перспектива в результате перемещения назад на 3 метра wбез изменения расстояния между объектом и фоном .Если фон находится в пяти метрах от объекта и в десяти метрах от камеры, то это 200% расстояния до объекта на пяти метрах.Но когда расстояние до объекта составляет восемь метров, а фон все еще находится на расстоянии пяти метров от объекта и на расстоянии тринадцати метров от камеры, фон составляет всего 163% от расстояния до объекта.Подробнее о влиянии на перспективу (даже при использовании одного и того же фокусного расстояния) см. этот ответ - Есть ли разница между дальним снимком на 50-мм объективе и близким снимком наОбъектив 35 мм?

Вот напоминание о глубине резкости в целом:

Существует только одно расстояние, которое находится в самом четком фокусе.Все перед или за этим расстоянием размыто.Чем дальше мы удаляемся от расстояния фокусировки, тем более размытыми становятся вещи.Возникают вопросы: «Насколько это размыто? Это в пределах нашего приемлемого предела? Как далеко от расстояния фокусировки вещи становятся неприемлемо размытыми?»

То, что мы называем глубинаполе (DoF) - это диапазон расстояний до и после точки фокусировки, которые являются приемлемо размытыми , поэтому все объекты выглядят так, как будто находятся в фокусе.

ВеличинаГлубина резкости зависит от двух вещей: общее увеличение и апертура.Общее увеличение включает в себя следующие факторы: фокусное расстояние, расстояние до объекта / фокусировки, коэффициент увеличения (который определяется как размером датчика, так и размером дисплея) и расстояние просмотра.Острота зрения зрителя также способствует тому, что приемлемо резкое достаточно, чтобы появиться в фокусе вместо размытого.

Распределение глубины резкости перед и за фокусным расстоянием зависитна несколько факторов, в первую очередь фокусное расстояние и фокусное расстояние.

Соотношение объективов изменяется при изменении расстояния фокусировки.Большинство объективов приближаются к 1: 1 при минимальном фокусном расстоянии.По мере увеличения расстояния фокусировки задняя глубина резкости увеличивается быстрее, чем передняя глубина резкости.Существует одно расстояние фокусировки, при котором соотношение будет 1: 2 или одна треть впереди и две трети позади точки фокусировки.

На коротких расстояниях фокусировки отношение приближается к 1: 1.Настоящий макрообъектив, который может проецировать виртуальное изображение на сенсор или пленку того же размера, что и объект, для которого он проецирует изображение, достигает соотношения 1: 1.Даже объективы, которые не могут достичь макрофокусировки, будут демонстрировать соотношение, очень близкое к 1: 1, на их минимальном фокусном расстоянии.

На более длинных расстояниях фокусировки задняя часть глубины резкости достигает полного расстояния до бесконечности и, таким образом,Соотношение между передним и задним DoF приближается к 1: ∞.Кратчайшее фокусное расстояние, на котором задний DoF достигает бесконечности, называется гиперфокальным расстоянием.Ближняя глубина резкости будет очень близко приближаться к половине расстояния фокусировки.То есть ближайший край DoF будет на полпути между камерой и расстоянием фокусировки.

Мы также должны помнить, что гиперфокальное расстояние, как и концепция глубины резкости, на которой оно основано,действительно просто иллюзия , хотя и довольно стойкая.Только одно расстояние будет в резкой фокусировке.То, что мы называем глубиной резкости, - это области по обе стороны от самого острого фокуса, которые размыты настолько незначительно, что мы все еще видим их резкими. Обратите внимание, что гиперфокальное расстояние будет меняться в зависимости от изменения любого из факторов, которыевлияет на DoF: фокусное расстояние, диафрагму, увеличение / размер дисплея, расстояние просмотра и т. д.

Подробнее о том, почему это так, см.:

Почемупроизводители перестают включать шкалы глубины резкости на объективах?
Есть ли «практическое правило», которое я могу использовать для оценки глубины резкости при съемке?
Как определитьдопустимый круг путаницы для конкретной фотографии?
Найти гиперфокальное расстояние для разрешения HD (1920x1080)?
Почему я получаю разные значения для глубины резкости из калькуляторовvs предварительный просмотр в камере?
Так же как этот ответ до Простой метод быстрой оценки DoF для простого объектива

Answer 4

Кажется, вы хотите изменить размер сенсора, сохраняя при этом те же рамки с тем же объективом.(Формулы взяты из Википедии .)

• Глубина резкости - DOF увеличивается на коэффициент кропа , поскольку расстояние досубъект (u) умножается на коэффициент обрезки (чтобы сохранить кадрирование), а круг путаницы (C) делится на коэффициент обрезки (для поддержания размера продукции).Поскольку расстояние возводится в квадрат, исключается только один из факторов культуры.Вот стандартная формула для DOF:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = F-число апертуры
  C = круг путаницы
  u = расстояние до объекта
  f = фокусное расстояние

  Все советы, которые люди дают для минимизации DOF, приведены в формуле - используйте большие апертуры,используйте более длинные фокусные расстояния и приближайтесь к объекту.

• размытие фона - Степень размытия уменьшается из-за расстояния до объекта (s) увеличение (по фактору урожая) в знаменателе.Вот формула для размытия фона:

  b = fm _s x _d / (N (s + x _{d * 1042)*))}

  b = размытие
  f = фокусное расстояние
  N = F-число диафрагмы
  m _s = увеличение объекта (что это?)
  x _d = расстояние между объектом и фоном
  s = расстояние до объекта

  WayneF объясняет коэффициент увеличения:

  Увеличение - это просто отношение расстояния за объективом (фокусное расстояние) / расстояния перед объективом ... См. [ Круг путаницы ] для более простой формулы, в том числе для бесконечности.

  Поскольку m _s - это «увеличение объекта», это фокусное расстояние (f) / расстояние до объекта (объектов).Формула размытия может быть переписана: b = f ² x _d / (N s (s + x _d ))

  Какувеличивается расстояние субъект-фон, x _d / (s + x _d ) 1. Формула упрощается до: b = f ² / N s

  Размытие, возникающее в результате использования разных фокусных расстояний для поддержания одинакового кадрирования, можно оценить путем сравнения f / N (f / s остается постоянным, когда кадрирование остается постоянным при разных фокусных расстояниях).Однако в этом сценарии f и N поддерживаются постоянными, а s увеличивается, чтобы поддерживать кадрирование.Таким образом, размытие уменьшается в 1 раз / коэффициент обрезки.

• В зависимости от объектива и камеры вы можете (более или менее) отменить коэффициент обрезки с помощью Фокальный редуктор .(Разница составляет около 8%.) Это позволяет вам сохранять (примерно) ту же глубину резкости и размытость, что и полнокадровая камера.Компромиссом является потеря таких функций, как автофокус и стабилизация изображения, а также возможное добавление некоторых дефектов изображения, таких как искажение или виньетирование, в зависимости от объектива.

Здесьесть похожий вопрос, в котором датчик и кадрирование остаются неизменными, но фокусное расстояние изменяется: Меняется ли размытость фона при фокусном расстоянии при равном кадрировании?

Answer 5

Размер диска размытия фона в миллиметрах на сенсоре можно получить из слегка упрощенного уравнения

b = f^2 / (x_d * N)

, где b - размер диска размытия в миллиметрах, f - фокусное расстояние,x_d - расстояние до объекта, а N - номер диафрагмы.В уравнении предполагается, что фон находится на бесконечности (если он не на бесконечности, уравнение станет немного другим, чуть более сложным).

Я могу дополнительно ввести crop фактор в уравнение:

b = f/N * (f*crop)/x_d * 1/crop

Теперь я хочу выразить b как часть диагонали сенсора:

relative_b = b/diagonal = (f/N) * ((f*crop)/x_d) * (1/(crop*diagonal))

Примечание crop*diagonal - это константа.Итак, первое слагаемое f/N - это спецификация объектива.Второе слагаемое, ((f*crop)/x_d), является постоянным для одинакового кадрирования, поскольку f*crop является 35-мм эквивалентным фокусным расстоянием, а оно, деленное на расстояние до объекта, является постоянным для одинакового кадрирования.Третий член также является постоянным: если вы умножаете коэффициент кадрирования на диагональ датчика, вы получаете полную диагональ кадра, которая является постоянной величиной.

Таким образом, относительное размытие фона в процентах от размера датчика остается постоянным для данногообъектив, при условии, что вы снимаете широко открыто и используете одинаковое кадрирование.

Теперь давайте посмотрим на глубину резкости.Для него можно получить следующее уравнение:

DoF = 2 * x_d^2 * N * C / f^2

, где DoF - глубина резкости, x_d - расстояние до объекта, N - номер диафрагмы, C - круг.путаницы и f является фокусным расстоянием.

Я могу дополнительно ввести crop в уравнение:

DoF = 2 * (x_d/(f*crop))^2 * (N) * (C*crop^2)

Теперь C * crop равно C_FF, круг путаницыдля датчика полного кадра, поэтому

DoF = 2 * (x_d/(f*crop))^2 * (N) * (C_FF*crop)

В этом уравнении 2 является постоянным, (x_d/(f*crop))^2 является постоянным при равном кадрировании, N зависит от объектива, а (C_FF*crop) пропорциональнофактор кадрирования.

Таким образом, камера кадрирования имеет большую глубину резкости, хотя имеет точно такое же размытие фона.

Если фотографу требуется как большое размытие фона, так и достаточно глубокая глубина резкости, он фактическивыгодно использовать камеру кадрирования или, в качестве альтернативы, эмулировать камеру кадрирования на полнокадровой камере (отойдите назад и обрежьте конечное изображение, чтобы оно стало меньше).От объектива зависит, можно ли увидеть какую-либо выгоду от камеры обрезки по сравнению с обрезкой полнокадрового изображения: плохой объектив может быть ограничивающим фактором в разрешении, не давая обрезать камеру, тогда как хороший объектив может выиграть от более высокой плотности пикселейкамера кадрирования.

Полнокадровая камера всегда может эмулировать камеру кадрирования, хотя и с меньшим количеством мегапикселей (и без совместимости объектива кадрирования, если она зеркальная, а не беззеркальная), тогда как камера кадрирования не может эмулировать полнокадровую камеру.

Резюме: с заданным объективом камера обрезки получает большую глубину резкости, но размытие фона одинаково для обрезки и полного кадра, если фон находится на бесконечности.