Как влияет кроп фактор на фокусное расстояние, диафрагму и светосилу?
Всегда задавался вопросом о значении размера матрицы и кроп фактора фотоаппарата в фотографии, зависимость от этого числа фокусного расстояния и светосилы. На самом деле он влияет на качество фотоснимков? Лучше ли большая матрица? Давайте рассмотрим некоторые технические и не технические аспекты размера сенсора и коэффициента обрезки, знание этого поможет правильно выбрать фотоаппарат.
Что такое кроп фактор в фотоаппарате
Коэффициент кадрирования — это сравнительное (мнимое) число,основанное на длине диагонали датчика полного кадра (FF), деленной на длинудиагонали другого заданного датчика, чтобы иметь возможность рассчитать«эквивалентное» фокусное расстояние и диафрагму, которая будет захватывать одини то же «кадр» с тем же полем зрения (FOV) и глубиной резкости (DOF)относительно того, что было бы у полнокадрового датчика с заданным фокуснымрасстоянием и диафрагмой.
В этой статье предполагается, что у вас есть базовые знания о том, как работает фотокамера, а также о глубине резкости и ширине поля зрения. Также полезно знать, что такое F-стоп диафрагма и как она влияет на экспозицию.
Во-первых, чтобы лучше понять кроп фактор, нужно знать, отчего он зависит. Чтобы найти коэффициент кадрирования для любого датчика,сначала вычислите длину диагонали датчика
Где высота матрицы «b», а ширина «а». Для матрицы полного кадра это – 43,27 мм, отношение этого параметра к диагонали матрицы кроп фактор которой нужно узнать.
Таким образом, для датчика размера APS-c с длиной диагонали26,68 мм коэффициент обрезки будет
43,27мм/28,85мм = 1,5 кроп-фактора
Меньший датчик = больший датчик * кроп-фактор.
Допустим, вы видите изображение, снятое на полнокадровую камеру с использованием объектива с фиксированным фокусным расстоянием, снятого при определенной диафрагме: кроп фактор будет обеспечивать фокусное расстояние и размер диафрагмы для любого датчика, чтобы воссоздать точно такой же кадр и получая при этом одинаковые DOF и FOV (фактор кадрирования связан только с FOV и DOF, а не с экспозицией, но об этом позже). Чтобы достичь этого, вы должны умножить коэффициент кадрирования на фокусное расстояние и диафрагму камеры, чтобы найти то же «эквивалентное» фокусное расстояние и апертуру, что и у полнокадровой камеры, чтобы получить те же кадр.
Фокусное расстояние и диафрагма на самом деле неменяются. Когда вы покупаете 50-миллиметровый объектив для камеры APS-C,это действительно 50-миллиметровый объектив, но он будет соответствовать 75-ммобъективу на полнокадровой камере. При применении этого коэффициента нужнопросто перевести ф.р. в эквивалентное полному кадру число для более точногосравнения.
Зачем нужно искать эквивалентные фокусные расстояния и диафрагмы для сравнения кропа с полнокадровыми камерами? Единственная причина этого в том, чтобы фотографы могут говорить на одном языке, независимо от того, какой у них размер матрицы камеры. Если мы все знаем, что данное поле зрения даст эквивалентное фокусное расстояние 50 мм, тогда человек с микро-4/3 может сказать человеку с камерой среднего формата, какое эквивалентное фокусное расстояние использовалось для захвата такого же кадра. Тогда фотограф с среднеформатной камерой может пойти и купить подходящий объектив, чтобы сделать похожее изображение.
Что касается причины, почему FF, а не другой размер являетсяэталоном, всё это из-за киноиндустрии. 35-мм пленка была популярна ваналоговое время и стала своего рода стандартом (но не единственнымиспользуемым размером) для кинофильмов. 35 мм пленка примерно того жеразмера, что и полнокадровый сенсор.
Фокусное расстояние и поле зрения
Не будем говорить озумировании или о том, как различные фокусные расстояния будут изменятьвоспринимаемое расстояние объектов. Это не важно для фактора кадрирования,а более значимо для фокусного расстояния.
Фокусное расстояние — это расстояние от линзы до матрицы или, более конкретно, когда лучи света сходятся к датчику изображения вдоль фокальной плоскости.
Почему поле зрения изменяется дляобъектива с одинаковым фокусным расстоянием, но для матрицы другогоразмера? Это связано с тем, что сенсор меньшего размера (меньше FF)использует более узкую область светового пучка. Противоположное утверждениеотносится к матрицам больше, чем FF.
Несмотря на то, что одно и то же фокусное расстояние использовалосьдля двух камер с сенсорами разных размеров, поле зрения становится меньше,потому что меньший диапазон света попадет на меньшую матрицу.
Мы также можем получить тот же угол обзора, изменив фокусноерасстояние объектива. Это можно проиллюстрировать, увеличив фокусноерасстояние объектива камеры FF, чтобы сделать более узкое поле зрения таким же,как у камеры APS-c, или наоборот.
Пример: если вы хотите сделать снимок в комнате с объективомFF 50 мм и хотите получить, то же изображение и поле зрения в той же точке вкомнате на сенсорной камере APS-c с 1,5 кроп-фактор, вам нужно будетиспользовать 33,3 мм объектив (33,3 мм х 1,5 = 50 мм)
Диафрагма и глубина резкости
Диафрагменное число — это расчетный параметр, которое даетотношение фокусного расстояния к диаметру входного зрачка (отверстиедиафрагмы). Диафрагма в камере регулируется путем изменения толькодиаметра входного зрачка (на основной линзе), но расчет для получения числадиафрагмы также включает фокусное расстояние. Поскольку число f изменяетсяпри открытии и закрытии диафрагмы, число f можно использовать для описанияизменения освещенности из-за изменения размера отверстия.
Диафрагму рассчитывают, принимая фокусное расстояние подиаметру входного зрачка и разделяя их.
Фокусное расстояние/Диаметр входного зрачка = Диафрагменноечисло
Число F-стоп не изменяется в зависимости от размера вашей матрицы, поскольку оно зависит от физических свойств объектива, и вместо этого будет (более или менее) масштабироваться с изменением фокусного расстояния и размера объектива из-за изменения размера матрицы. Это удобно, потому что изменение значения апертуры, используемое для определения изменения количества света, попадающего в камеру через объектив, может быть универсальным для любого объектива на любой камере. F-Stop — еще одно универсальное понятие для используемое для определения треугольника экспозиции.
Это число помогает измерить количество света, поступающего вфотокамеру, поэтому даже при изменении диафрагмы от f/2,8 до f/1,4 на полномкадре визуально больший световой пучок изменяется пропорционально такому жеизменению для микро 4/3 при аналогичном диафрагмировании. При использованииобъектива с одинаковым фокусным расстоянием изменение диаметра будет таким же.
Параметры экспозиции при изменении диафрагмы не зависят от размера датчика. Поэтому светосила micro 4/3 объектива не изменяется по сравнению с FF-камерой. Объектив 1.2f одинаково пропускает свет, если он установлен на полном кадре или микро-4/3. Есть три фактора, которые влияют на глубину резкости: фокусное расстояние, размер диафрагмы и расстояние от камеры до объекта. Обратите внимание на диафрагму и ее влиянии на глубину резкости. Открывая диафрагму, вы создаете меньшую глубину резкости и более выраженное боке.
Выводы из всего: кроп-фактор или размер матрицы никак не влияет на светосилу объектива, недаром светосильные prime zoom объективы для всех систем стоят приблизительно одинаково около 1000$. Однако на micro 4/3 объективы по доступнее, вероятно они менее затратны в производстве — линзы меньше и легче. Olympus или Panasonic более нафаршированы функционалом, менее дорогие, поэтому это отличный выбор и для фотолюбителя и для профессионального фотографа, с учетом меньшего веса системы и меньшей стоимости оптики.
Что такое кроп фактор в фотографии
Являетесь ли вы только начинающим фотографом или вы уже бывалый, но если вы интересуетесь фотографией немного больше чем «увидел, нажал кнопку, победил», то вы наверняка слышали термин «кроп фактор».
Сегодня, когда существует так много различных камер и систем камер, этот термин очень часто встречается в спецификациях продуктов, в маркетинговых материалах, статьях, книгах, и вы можете даже услышать его в разговорах между фотографами.
Если вы не знаете, что это на самом деле означает, или хотите лучше понять что означает этот термин, то эта статья поможет вам в этом. Помните, что эта статья написана для начинающих, поэтому многие термины и пояснения слишком упрощены.
Немного истории
Сейчас идет эпоха цифровой фотографии. Но до цифры, фотографы на протяжении более чем ста лет, использовали фотопленку. И самой популярной и распространенной стала фотоплёнка стандарта 35 мм. На этой пленке размер кадра был 36 мм на 24 мм.
И большинство фотоаппаратов, объективов, как любительского класса, так и профессионального, ориентировались на этот размер. Фотографы, беря объектив от одной камеры, и ставя его на другую камеру, знали точно, что «войдет» в кадр на их камере.
Но вот пришла цифровая эпоха. Вместо кусочка плёнки, для получения изображения стал использоваться светочувствительный сенсор камеры. А что такое сенсор камер? По сути, это ну очень большая микросхема. И чем больше микросхема, тем дороже её выпускать, тем дороже она станет для нас, для покупателей. И в тоже время, технологии миниатюризации развивались огромными темпами, и теперь вместить сотни миллионов светочувствительных элементов на крошечной площади, стало не проблема.
Но вот выпускать большие микросхемы, это по прежнему проблема и это по прежнему дорого. Поэтому, производители нашли простой выход — они стали использовать микросхему меньшего размера и помещать там столько же элементов, как на микросхемах большего размера.
Всё это вполне себе неплохо, но тогда появилась другая проблема. Вот иллюстрация, которая показывает эту проблему.
Когда у вас на камере установлен сенсор меньшего размера, но объектив прежний, то вы получите «урезанный» кадр.
Чтобы всем было удобнее, производители фототехники меж собой договорились, что самый популярный ранее размер кадра фотоплёнки, будет ориентиром для цифровых камер. И тогда этот размер, напомню, это 36мм х 24 мм, стали называть полным кадром (full frame). Но при этом, начали производить камеры, у которых размер светочувствительного сенсора меньше. Причем, таких размеров стало довольно много, что нам показывает следующая иллюстрация, взятая из англоязычной википедии.
Что такое кроп фактор
Теперь, когда вы знаете, что происходит с полем зрения и получающимся изображением при использовании камер с сенсорами разных размеров, давайте поговорим о кроп факторе. Что это такое и что он делает? Чтобы фотографам было легче понять, как будет выглядеть поле зрения объектива по сравнению с полнокадровой камерой, производители разработали простой способ расчета «эквивалентного» фокусного расстояния объектива.
Например, камеры Nikon «DX» имеют кроп фактор 1,5x, поэтому, если вы возьмете 24-мм широкоугольный объектив и умножите его на это число, то результат составит 36 мм. В основном это означает, что с объектива 24-мм на DX-камере с «кропнутой» матрицей, вы получите примерно такие же фотографии, как и на полнокадровой камере, с объективом 36-мм.
Вот небольшой список камер, которые имеют различные кроп факторы:
Как рассчитывается кроп фактор
Математика для получения кроп фактора довольно проста. Зная физический размер датчика, вы сначала вычисляете диагональ, используя теорему Пифагора (a² + b² = c²), а затем делите число на диагональ «кропнутого» сенсора. Вот пример того, как вывести кроп фактора для сенсора Nikon CX:
35 мм / диагональ полного кадра: 36² + 24² = 1872, поэтому диагональ составляет 43,27 (√1872)
Диагональ датчика Nikon CX: 13,20 ² + 8,80 ² = 251,68, поэтому диагональ составляет 15,86 (√251,68)
Кроп фактор: 43,27 / 15,86 = 2,73
Таким образом, мы можем видеть, что кроп фактор датчика Nikon CX составляет 2,73x, который обычно округляется до 2,7x.
Распространенные кроп факторы и эквивалентные фокусные расстояния
А теперь давайте посмотрим на распространенные фокусные расстояния и кроп факторы, а также на эквивалентные фокусные расстояния:
Как вы можете видеть, размер датчика и его кроп фактор могут сильно повлиять на эквивалентное фокусное расстояние объектива. Объектив 200 мм на маленьком сенсоре с кроп фактором 2,7х (камеры Nikon CX) дает эквивалентное фокусное расстояние 540 мм!
Эквивалентное фокусное расстояние
Размер объектива / Размер системы
Теперь еще раз взгляните на второе изображение в этой статье и на изображение выше и отметьте, сколько пространства отрубается. Производители быстро поняли, что существуют преимущества в использовании меньших датчиков. Поскольку сокращается физическая площадь сенсора, то объектив тоже будет физически меньшим. Что в итоге привело к уменьшению размера и веса объектива. И всё это привело к уменьшению системы в целом.
Затем, по мере развития технологий, появились беззеркальные камеры, которые изначально стали выпускаться с меньшими фото сенсорами и объективами. Что позволило сделать эти камеры более компактными.
Сегодня, оценивая объективы для зеркальных камер, вы часто сталкиваетесь с объективами, которые созданы специально для камер с обрезанным сенсором. Поскольку эти объективы имеют меньший круг изображения, они либо не будут работать вообще на полнокадровых камерах, либо будут работать (при условии, что они имеют одинаковое крепление объектива, как показано ниже), но на полученных снимках будут очень темные углы, как показано ниже:
Чтобы потенциальным покупателям было легче различать объективы, специально созданных для камер с кропнутой матрицей, производители придумали различные сокращения, которые добавляются к названиям объективов. Вот список сокращений для объективов с кроп фактором от разных производителей:
Например, если вы посмотрите на объектив Nikon и увидите «DX» на его этикетке, это означает, что объектив предназначен для использования только на камерах Nikon DX с кропнутой матрицей, в то время как объективы Canon будут иметь маркировку «EF-S».
Одно значение, разные объективы
Имейте в виду, что некоторые объективы специально предназначены для использования с камерами с кроп фактором, в то время как стандартные полнокадровые, будут работать как кропнутыми матрицами, так и с полнокадровыми. Довольно часто встречается один вид крепления, но который используется для разных размеров. Например, F-крепление Nikon позволит устанавливать как полнокадровые, так и DX-объективы.
То же самое относится и к беззеркальным камерам Sony, которые имеют крепление Sony E, которое работает как с полнокадровыми объективами, так и с объективами с кроп фактором. Вот новая Sony A7 II по сравнению с Sony A6000:
Как видите, обе камеры имеют одинаковое E-крепление, но различия в размерах сенсора очевидны. При выборе объективов для A7 II, вам придется покупать полнокадровые объективы «FE», а для A6000 вы сможете использовать как объективы FE / full-frame, так и обычные объективы серии E с меньшим кругом изображения.
Размер сенсора против разрешения
Nikon D4s имеет гораздо большие пиксели размером 7,3 мкм, в то время как D7000 размер пикселей намного меньше и составляет 4,78 мкм, поэтому эти пиксели в основном упакованы ближе друг к другу. Поскольку меньшие пиксели приводят к большему шуму и меньшему динамическому диапазону на изображениях, Nikon D7000 в этом случае просто не может соответствовать качеству изображения Nikon D4 в условиях низкой освещенности.
Вот почему производители так любят говорить о мегапикселях, а не о размерах сенсоров! Они хотят, чтобы вы обратили внимание на причудливое число мегапикселей, и они не хотят упоминать, насколько маленький датчик на самом деле. Ваша телефонная камера может иметь то же разрешение, что и ваша цифровая зеркальная камера, но это точно не означает, что они будут делать фотографии одинакового качества. (Даже без учета разницы в объективах).
В то же время современные кропнутые матрицы очень хорошо справляются с шумом, особенно при низких и средних уровнях ISO. При хорошем освещении вам будет трудно увидеть разницу в качестве изображения между полнокадровыми и с кроп фактором в 1,5-1,6.
Таким образом, у камер с кроп фактором здесь есть определенные преимущества. Меньшие пиксели довольно хорошо работают при хорошем освещении, поэтому, если два датчика разных размеров, но с одинаковым разрешением работают одинаково при дневном освещении, то тогда камера с меньшим датчиком на самом деле может быть более полезной для приближения к объекту. Хотя изображение все еще обрезается, оно в то же время увеличивается!
Если мы вернемся к примеру с напечатанными фотографиями 8×10, представьте, что обрезали фотографию, чтобы получить новую с размером 6×8, но затем взяли эту фотографию 6×8 и растянули её до 8 × 10 (например, путем сканирования и перепечатки). В камерах, в основном, тоже так и происходит.
Фотографы, занимающиеся спортивной съемкой и съемкой дикой природы, могут предпочесть такую такую камеру, потому что при одинаковых объективах, камера с кроп фактором даст большее приближение к объекту съемки. Например, 300-мм объектив на камере с кропнутой матрицей эквивалентен 450-мм объективу на полнокадровой камере с точки зрения поля зрения.
Если производительность при слабом освещении не критична, это довольно большое увеличение досягаемости, что, безусловно, является преимуществом. Это, очевидно, предполагает, что используемый объектив на самом деле способен передать столько деталей. Некоторые старые объективы, не предназначенные для датчиков с высоким разрешением, могут не обеспечивать достаточной детализации и, следовательно, не обязательно становятся лучше.
Что такое кроп-фактор
Кроп-фактор представляет собой отношение размера кадра формата 35mm к размеру матрицы фотокамеры (Kf = диагональ 35мм≈43,3мм / диагональ матрицы). Используя кроп-фактор, можно определять эквивалентное фокусное расстояние вашего объектива и сопоставлять объективы разных цифровых зеркальных фотоаппаратов.
Кроп-фактор – это показатель, обозначающий разницу между размером матрицы вашей цифровой камеры и традиционным пленочным кадром формата 35mm. Данный показатель используется преимущественно для определения фокусного расстояния объектива при его установке на разные камеры, что на самом деле очень важно.
Не смотря на то, что данный термин кажется сложным, в действительности все достаточно просто, к тому же кроп-фактор является одним из тех понятий в фотографии, в которых важно разобраться. Поняв, что такое кроп-фактор, вы сможете делать более осознанный выбор объективов при покупке и использовании.
Проблема
Объектив проецирует круглое изображение на фиксирующий элемент камеры. Для каждого отдельного объектива это изображение будет постоянным, независимо от того, с какой камерой объектив используется. Когда проецируемое изображение попадает на пленку или матрицу, лишь определенная его часть фиксируется.
До появления цифровой фотографии зеркальные камеры (в большинстве своем) использовали пленку формата 35mm. Это значит, что все они захватывали одинаковую часть проецируемого объективом изображения и картинка, которую давал конкретный объектив, была постоянной.
Цифровые камеры устроены более сложно в данном смысле. Пленка в них заменена на матрицу, которая обычно меньше, чем кадр формата 35mm. Так как матрица физически меньше, то она и захватывает меньшую часть проецируемого изображения, в результате фактически сужается угол поля зрения объектива.
(подписи сверху вниз: изображение, сохраняемое матрицей; изображение, фиксируемое пленкой формата 35mm)
Матрица захватывает меньшую часть проецируемого изображения. Меньший угол поля зрения создает впечатление, что используется объектив с большим фокусным расстоянием. Автор фотографии Барри.
Уменьшенный угол поля зрения создает впечатление зума (приближения). Это порождает определенную проблему: если одинаковые объективы дают отличный результат на разных камерах, как фотографу точно сопоставлять объективы и определять, какой именно угол поля зрения будет характерен для конкретной камеры. Кроп-фактор был придуман как раз для того, чтобы ответить на эти вопросы.
Что такое кроп-фактор?
Кроп-фактор обозначает разницу между пленкой формата 35mm и размером матрицы. Например, если ваша камера имеет кроп-фактор, равный 2, это означает, что матрица в два раза меньше, чем кадр формата 35mm.
Современные цифровые камеры бывают оснащены самыми разными матрицами. В лучших цифровых камерах установлены матрицы того же размера, что и 35mm кадр пленки, поэтому они имеют кроп-фактор 1 (также называют «полным кадром»). На противоположном конце линейки цифровых камер те, что оснащены очень маленькой матрицей, поэтому их кроп-фактор может достигать 5-6. Чем выше кроп-фактор, тем значительнее эффект зумирования для каждого конкретного фокусного расстояния.
Вы можете рассчитать кроп-фактор вашей камеры путем деления длины диагонали кадра формата 35mm на длину диагонали матрицы камеры (Kf = диагональ 35мм≈43,3мм / диагональ матрицы). Чтобы не запутаться в цифрах и сэкономить время, можно воспользоваться руководством от производителя камеры, там должно быть указано значение кроп-фактора.
Эквивалентное фокусное расстояние
Кроп-фактор очень важен. Но как он влияет на съемку? Что стоит знать при покупке объектива или новой камеры? Благодаря кроп-фактору мы можем без проблем сопоставлять различные объективы и камеры.
Умножив фокусное расстояние объектива на значение кроп-фактора, вы получите эквивалентное фокусное расстояние, которое определяет угол поля зрения объектива, аналогичный тому, что был бы у пленочной камеры формата 35mm. Именно поэтому кроп-фактор также называют мультипликатор фокусного расстояния (FLM).
Например, объектив 50mm с камерой, кроп-фактор которой равен 1.5, будет давать эквивалентное фокусное расстояние в 50mm, т.к. 50 x 1.5 = 75. Таким образом, при использовании объектива 75mm с пленочной камерой 35mm вы получите аналогичный угол поля зрения.
Благодаря кроп-фактору удается устранить некоторую неопределенность при выборе объектива. Возможно вам захочется выбрать объектив, который сымитирует эффект от использования телеобъектива 200mm с полнокадровой камерой. Произведя расчеты с поправкой на кроп-фактор, вы сможете точно определить, какой объектив вам приобрести.
Следующая таблица содержит эквивалентное фокусное расстояние, рассчитанное для распространенных соотношений фокусных расстояний объективов и кроп-факторов камер.
Эквивалентное фокусное расстояние для основных объективов и кроп-факторов
Надеюсь, теперь у вас есть четкое понимание того, что обозначает кроп-фактор и как его можно использовать для сопоставления объективов так, чтобы можно было не обращать внимания на саму камеру. Эти знания помогут вам принимать более обоснованные решения при покупке и выбирать объективы, наиболее подходящие для реализации задуманного, исключая догадки и путаницу.
