Mail Facebook Instagram ВКонтакте Google+ Twitter Живой Журнал Одноклассники Telegram
 

Как сравнить разные объективы и сенсоры. Основы оптики

Рассмотрим критические, но зачастую довольно запутанные отношения между различными сенсорами, объективами и конечными снимками. Давайте начнем с описания некоторых основных принципов работы света.

Как сравнить разные объективы и сенсоры

Свет отражается от объектов

Забудьте об объективах, их скорости или разрешении и представьте, что вы фотографируете полностью белую стену. Свет падает на нее из окружающей среды, и каждая точка на стене отражает поступающий свет одинаково во всех направлениях. Таким образом, в каждом направлении распространяется маленькая порция света.

Как сравнить разные объективы и сенсоры

Отражение света от стены. Когда фотоны попадают в стену, они отражаются во всех направлениях

Объектив (линза) - это простое устройство, которое может захватывать часть лучей и концентрировать их на сенсоре.

Как сравнить разные объективы и сенсоры

Размер сенсора не имеет значения

Хорошо собранные объективы могут также захватывать более удаленные лучи и фокусировать их на сенсоре. Отдельные линзы в нем должны быть больше и тяжелее.

Как сравнить разные объективы и сенсоры

Сборка большого объектива захватывает больше света

Объектив захватывает большую область, экспозиция занимает время, в целом определенное количество фотонов попадает на сенсор, который мы можем описать в упрощенном виде:

[сфотографированная область сцены] x [фотон, снятый из одной точки сцены] x [время]

Как сравнить разные объективы и сенсоры

Объектив захватывает свет из любой точки сцены

Теперь представьте, что вы меняете угол обзора и хотите захватить гораздо меньшую часть стены. Сфотографированная область меньше, и поэтому мы должны получить более темное изображение. Но на практике здесь происходит нечто другое.

При увеличении объектив также использует большее отверстие для захвата света, поэтому, пока он захватывает меньшую область, он также захватывает больше световых лучей из каждой точки в этой области. Процесс происходит «за вашей спиной»; объектив обрабатывает это автоматически. Посмотрите на любой зум-объектив спереди при смене фокусного расстояния - вы увидите, что диафрагма становится больше и меньше.

Как сравнить разные объективы и сенсоры

При приближении широкий объектив не сохраняет ту же диафрагму; она становится больше автоматически

Вопрос о параметрах объектива

Проблема при сравнении разных фотосистем заключается в том, что нет простого способа определить размер диафрагмы. Те числа, которые мы узнаем об объективах, являются абстракцией и определяются на основе размера сенсора.

Как сравнить разные объективы и сенсоры

Фокусное расстояние f - это всего лишь виртуальное число, используемое для получения правильного угла. Фокусное расстояние напрямую зависит от размера датчика s, без которого оно бессмысленно

То же самое и с другими параметрами. Все это приводит к следующему ряду, где каждый термин определяется на основе предыдущего.

Размер сенсора ← Фокусное расстояние ← Скорость объектива/диафрагма ← ISO.

  • Размер датчика - единственное однозначно фиксированное число; все остальные определяются относительно него.
  • Фокусное расстояние устанавливается на основе рисунка выше.
  • Скорость объектива говорит нам, на что нужно разделить фокусное расстояние, чтобы получить правильную диафрагму для прохождения света. Отсюда и типичная запись «f/4» и т.д., которая на самом деле представляет из себя небольшую готовую математическую формулу.
  • ISO определяется на основе конкретного скорости объектива (и других факторов). Так что его значение напрямую зависит от размера датчика. ISO 100 на практике означает что-то другое для Micro Four Thirds (кроп 2x), чем ISO 100 для полного кадра (кроп 1x); первый ISO в четыре раза чувствительнее.

Как сравнить объективы

Недостаточно просто сравнить цифры, предоставленные производителями. Чаще всего используется преобразование в полноразмерный. Другие системы имеют так называемый кроп-фактор, что означает, что данная камера меньше, чем Full Frame. Обрезка в 2 раза означает диагональ, которая в 2 раза меньше, чем у полного кадра, то есть четверть поверхности сенсора.

Все эти числа были искусственно определены на основе размера сенсора, и из-за этого вам необходимо рассчитать не только фокусное расстояние, но также скорость/диафрагму объектива, а в некоторых случаях и ISO. Таким образом, вы должны умножить данное число на кроп-фактор. ISO всегда умножается на квадрат кроп-фактора. В результате вы получите, например, фокусное расстояние, преобразованное в полный кадр.

Несколько примеров конверсий

Если вы хотите делать идентичные фотографии в системах с разными сенсорами, то из-за путаницы, описанной выше, вы будете использовать разные значения фокусных расстояний, диафрагм и ISO. Под идентичными фотографиями имеются в виду одни и те же углы съемки, глубина резкости и шум. Обратите внимание, как для каждого примера ниже использовалось одно и то же время экспозиции; это единственное абсолютное число, т.е. не связанное с размером сенсора.

Пример 1: Полный кадр (кроп 1x): фокусное расстояние 100 мм, диафрагма f/4, ISO 400, время 1/100 с

Micro Four Thirds (кроп 2x): фокусное расстояние 50 мм, диафрагма f/2, ISO 100, время 1/100 с

Пример 2: Полный кадр (кроп 1x): фокусное расстояние 75 мм, фокусное расстояние f/2.1, ISO 225, время 1/50 с

APS-C (кроп 1,5x): фокусное расстояние 50 мм, диафрагма f/1,4, ISO 100, время 1/50 с

Пример 3: Полный кадр (кроп 1x): 26 мм, f/9, ISO 1800, время 1/1000 с

Mobil (кроп 6x): 4,3 мм, f/1,5, ISO 50, время 1/1000 с

Частая проблема в спецификациях и обзорах

Как производителям, так и рецензентам нравится представлять скорость объектива для исходного размера сенсора, например, f/2, что при преобразовании означает: нужно взять фокусное расстояние f в миллиметрах и разделить его на 2 - получите точный размер диафрагмы, через которую объектив «засасывает фотоны».

Вам, однако, не сказали оригинальное фокусное расстояние f. Вместо этого вам (если повезет) сообщают его фокусное расстояние в пересчете на полный кадр. Однако вы не можете снова разделить новое фокусное расстояние на 2; это означало бы, что отверстие в объективе внезапно стало больше. Таким образом, исходная скорость объектива для нас бесполезна.

Где еще большая проблема

Приведенные выше проблемы всегда были с нами, но с появлением смартфонов с несколькими фокусными расстояниями все стало еще сложнее. У каждого фокусного расстояния есть свой сенсор с разным размером. Это приводит к странной ситуации, когда параметры камеры на смартфоне не только трудно сравнивать с параметрами других камер, но также очень трудно сравнивать отдельные крошечные камеры внутри одного телефона между собой. Обычно в одном обзоре утверждается, что данный телефон имеет, например, три камеры со скоростями объектива f/1,5, f/1,9 и f/2,4, но сравнивать эти цифры нелегко. Вам нужно знать другие параметры и иметь под рукой таблицу кроп-факторов и калькулятор, иначе они бесполезны.

Размер датчика сам по себе имеет значение?

До сих пор казалось, что размер сенсора имеет значение только для других полученных из него чисел, но на самом деле между маленькими и большими датчиками есть практическая разница. Лучшая производительность полнокадровых камер обусловлена их гораздо большими по размеру объективами, которые способны захватывать много фотонов из одной точки сцены. Как это ни парадоксально, но большой сенсор лучше только в ситуациях с большим количеством света.

Современная технология сенсоров ограничена в том, что она позволяет фотонам накапливаться на сенсоре, а затем сохраняет их. Только после окончания экспозиции подсчитывается, сколько фотонов было захвачено в разных областях. Сенсоры могут содержать ограниченное количество фотонов, и в настоящее время чем больше датчик, тем больше его емкость. В тот момент, когда оно превышено, фотоны «достигают максимума» и больше не учитываются, и поэтому в данном месте возникает полностью выбеленная область.

Это означает, что большой сенсор более терпим к большому количеству света, и поэтому в этом случае засвет происходит только после длительной экспозиции. Для датчика меньшего размера экспозиция должна заканчиваться намного раньше (может даже быть 1/100 с против 1/1000 с).

Выбирайте осознанно!

Обсуждение

Вы можете оставить свой комментарий к данной статье

Подписывайтесь на наш Инстаграм