Главная › Новости

Кроп-факторы сенсоров камер и эквивалентность. Часть 2

Опубликовано: 17.11.2018

Кроп-факторы сенсоров и их эквивалентность стали предметом достаточно острых споров между фотографами, выливающимися в ожесточенные дебаты на сайтах и форумах о фотографии. На эту тему было так много написано, что писать о ней снова, казалось бы, излишне. Но к сожалению, из-за большого количества полезной и не очень полезной информации многие фотографы только еще больше запутались.

Кроп-факторы сенсоров камер и эквивалентность. Часть 1

ISO и экспозиция / яркость снимка

Во времена пленки, ISO указывал на чувствительности фотопленки. Если вы снимали в дневном свете, используя пленку с ISO 100, а затем перемещались в менее освещенное место, то вам пришлось бы использовать фотопленку с более высокой чувствительностью, например, ISO 400 или ISO 800.

Таким образом, традиционно, ISO определялся, как «уровень чувствительности пленки к окружающему свету». Тем не менее, цифровые сенсоры работают иначе, чем фотопленка, поскольку у них нет различной чувствительности к окружающему освещению. На самом деле, цифровые сенсоры имеют только один уровень чувствительности. Изменение ISO просто усиливает сигнал изображения, в то время, как сам сенсор камеры не становится более или менее чувствительным. Это приводит к сокращению выдержки / увеличению яркости, но с потенциальными негативными последствиями в виде появления шума на изображении, подобного тому, что можно увидеть на пленке.

Чтобы облегчить фотографам, снимающим на пленку, переход на цифровой формат, было решено использовать чувствительность сенсоров, аналогичную чувствительности фотопленки, закрепив ее основные характеристики и требования в стандарте ISO 12232: 2006 , которым руководствуются производители любых камер. Поскольку, например, пленка ISO 100 оставалась пленкой ISO 100, независимо от того, в какую камеру она устанавливалась, эту тенденцию имело смысл продолжить и в цифровой фотографии.

Эти стандарты не идеальны хотя бы потому, что способ определения «яркости» может зависеть от целого ряда факторов, в том числе и от шума. Так что существует потенциальная возможность отклонения в яркости между камерами различных систем (хотя, как правило, не больше чем на 1 стоп).

Однако, как только в игру вступили сенсоры разных размеров, все стало немного сложнее. Поскольку общая яркость сцены зависит от треугольника экспозиции , состоящего из значений ISO , диафрагмы и выдержки, существуют только две переменные, определяющие яркость, и способные отличаться у камер различных систем: ISO и диафрагма. Как вы увидите ниже, физический размер диафрагмы «эквивалентных объективов», с точки зрения поля зрения, в связи с резким изменением фокусного расстояния между различными форматами сильно варьируется. Кроме того, радикально может отличаться и производительность сенсора, особенно если сравнить первое поколение CCD-сенсоров с новейшими CMOS-сенсорами. Это означает, что в то время, как общая яркость между различными системами примерно одинакова, качество изображения при различных значениях ISO может значительно отличаться.

Сегодня, если вы сделаете снимки с параметрами: ISO 100, f/2.8, 1/500 сек. на полнокадровую камеру и на камеру с сенсором меньшего размера, общая экспозиция или «яркость» сцены этих снимков будет выглядеть очень похоже. Nikon D810 (полный кадр) на ISO 100, f/ 2.8, 1/500 сек. даст экспозицию аналогичную снимку Nikon 1 V3 (1″CX) на тех же настройках. С одной стороны, это имеет смысл, так как это позволяет ссылаться на настройки экспозиции так, чтобы они были понятны каждому. Но, с другой стороны, способ достижения яркости будет отличаться – и это добавляет еще больше путаницы уже и без того запутанной теме. Да, значения экспозиции могут быть аналогичными, но количество пропускаемого света будет различаться! Наибольшая вариативность, которой отличаются системы камер, присутствует в диафрагме их объективов, в частности, ее физических размерах.

Хотя сам термин «диафрагма» может означать несколько различных вещей (диафрагму, входной зрачок оптической системы, диафрагменное число), в данном конкретном случае я имею в виду физический размер или диаметр диафрагмы объектива, видимый в передней части объектива также называемый «входной зрачок». Дело в том, что полнокадровый объектив будет иметь значительно больший диаметр диафрагмы, чем эквивалентный объектив для камеры с сенсором меньшего размера. Например, если вы сравните объектив Nikkor 50mm f/1.4G, скажем, с Olympus 25mm f/1.4 (дает поле зрения, эквивалентное 50-мм объективу на полном кадре), то увидите, что оба они на f/1.4 дадут одинаковую яркость. Тем не менее, означает ли это, что гораздо более компактный объектив Olympus способен пропускать такое же количество света? Нет, абсолютно нет. Он не может сделать это чисто физически так, как у него диафрагма явно меньшего диаметра. Что ж, давайте обратимся к математике.

Диафрагма и Глубина резкости

Поскольку диафрагменное число (в нашем случае f/1.4) представляет собой соотношение между фокусным расстоянием объектива и физическим диаметром входного зрачка, легко вычислить размер диаметра диафрагмы на Nikkor 50mm f/1.4G. Для этого мы просто берем фокусное расстояние (50 мм) и делим его на максимальную диафрагму f/1,4. В результате мы получим примерно 35,7 мм – это и есть физический размер отверстия диафрагмы или входной зрачок. Теперь, если мы вернемся к Olympus 25mm f/1.4 и произведем аналогичный расчет, мы увидим, что диаметр отверстия диафрагмы этого объектива всего лишь 17.8 мм – ровно в 2 раза меньше! Таким образом, несмотря на то, что оба объектива имеют одинаковое диафрагменное число и покрывают подобные поля зрения, размеры их диафрагмы резко отличаются – одна пропускает в четыре раза больше света, чем другая.

Давайте вернемся на шаг назад и разберемся, почему мы сравниваем в первую очередь 50-мм и 25-мм объективы. Что было бы если бы мы при помощи адаптера установили объектив Nikkor 50mm f/1.4G на камеру формата Micro Four Thirds? Осталось бы количество пропускаемого света неизменным? Однозначно, да! Ведь размер сенсора не оказывает никакого влияния на светопропускающую способность объектива. В этом случае 50mm f/1.4 останется 50mm f/1.4, независимо от того используется ли он на полнокадровой камере или же на камере формата Micro Four Thirds. Однако, как бы выглядело изображение? Существенно кадрированным. Из-за значительно-меньшего размера сенсора Micro Four Thirds-камеры (кроп-фактор которого составляет 2.0х), поле зрения 50-мм объектива создаст впечатление словно объект съемки вдвое ближе к нам – как будто мы использовали 100-мм объектив на полном кадре. На изображении ниже вы можете увидеть наглядный пример:

Как вы видите, глубина резкости и перспектива, полученные нами, будут идентичны на обеих камерах, при условии, что при съемке не изменялось расстояние между фотографом и моделью. Тем не менее, из-за разницы в поле зрения, фотографии будут выглядеть совершенно по-разному. Изображение с камеры формата Micro Four Thirds будет казаться приближенным, хотя на самом деле это не так, и такой визуальный обман лишь результат кадрирования полнокадрового изображения (кроме того, из-за различия пропорций изображений: 3/2 и 4/3, правое кажется выше).

Кадрировать фотографию так близко к объекту съемки, как на фотографии справа, среди фотографов, как правило, считается дурным тоном, вот почему мы сравниваем две разные системы с эквивалентным полем зрения и равным расстоянием от камеры до объекта съемки. В нашем случае для корректного сравнения мы берем 50-мм полнокадровый объектив и 25-мм объектив Micro Four Thirds. Но как только мы делаем это, сразу же изменяются два параметра: резкости увеличивается в связи с изменением фокусного расстояния, а фоновые объекты кажутся менее размыты из-за меньшего увеличения.

Не стоит связывать последнее с боке – объекты кажутся менее увеличенными из-за того, что физический диаметр отверстия диафрагмы меньше.

Если это непросто воспринять на слух, давайте сделаем простой расчет для объектива 70-200mm f/2.8. Вы никогда не задумывались, почему на фокусном расстоянии 200 мм фон выглядит более увеличенный по сравнению с 70 мм? Нет, в этом виновата не глубина резкости (если, конечно, вы расположили объект съемки на одном и том же расстоянии от камеры)! Если вы стоите в 3-х метрах от объекта съемки, и снимаете на 100 мм f/2.8, то диаметр отверстия диафрагмы будет равен 35.7 мм (100 мм / 2.8). Теперь, если вы вдвое увеличите расстояние до объекта съемки, переместившись от него на 6 метров, и будете снимать на 200 мм f/2.8, то диаметр отверстия диафрагмы будет значительно больше — 71.4 мм (200 мм / 2.8). В результате этого, больший диаметр отверстия диафрагмы на фокусном расстоянии 200 мм будет сильнее увеличивать фон, притом, что глубина резкости останется неизменной. Вот почему при съемке с объективом 70-200mm f/2.8, на 200 мм получаются более эстетичные изображения, чем на 70 мм. Одни называют это сжатием пространства, другие – увеличением фона, в нашем случае это означает одно и то же.

Небольшое примечание относительно сжатия пространства и перспективы: похоже, люди немного путают эти понятия. В приведенном выше примере, мы меняем фокусное расстояние объектива от 70 мм до 200 мм, сохраняя неизменными кадрирование и диафрагменное число (f/2.8). Когда мы делаем это, мы на самом деле движется в сторону от объекта, на котором мы сфокусировались, и это вызывает изменения в перспективе.

Перспектива определяет, как воспринимаются объекты на переднем плане по отношению к другим элементам сцены. Перспектива меняется не из-за изменения фокусного расстояния, а в силу изменения расстояния от камеры до объекта съемки. Если вы не отойдете от объекта съемки, а просто увеличите его, то перспектива не изменится. А что насчет сжатия пространства? Термин «сжатие» исторически ошибочно ассоциируется с фокусным расстоянием. Не существует никакого «телефото сжатия», подразумевающего, что съемка с более длинным объективом, каким-то волшебным образом сильнее выделает ваш объект съемки из фона. Когда фокусное расстояние объектива изменяется без изменения расстояния от камеры до объекта съемки, все, что происходит – лишь изменение поля зрения, перспектива остается неизменной.

В нашем случае, размытие элементов фона никак не связано с тем, насколько близко они расположены по отношению к объекту съемки. Это размытие связано с физическим  размером отверстия диафрагмы. Если на фокусном расстоянии 200 мм вы сначала сделаете фотографию с f/2.8, а затем c f/5.6, то увидите, что на второй фотографии фоновые элементы кажутся меньше – это следствие того, что вы изменили физический размер диаметра диафрагмы. Ваш калькулятор глубины резкости может сказать, что ваше поле резкости начинается в точке X и заканчивается в точке Y, и все же фон, находящийся на бесконечности, по-прежнему выглядят менее размытыми. Почему? Опять же, из-за изменения диаметра отверстия диафрагмы. Вернемся к нашему предыдущему примеру, где мы движемся от 70 мм f/2,8 до 200 мм f/2.8, сохраняя кадрирование и удаляясь от объекта съемки, тем самым изменяя перспективу сцены. Тем не менее, это не является причиной того, что фон становится более размытым! Объекты на фоне кажутся крупнее из-за изменения перспективы, однако, их большее размытие обусловлено тем, что я снимаю с большим диаметром отверстия диафрагмы. В настоящее время качество размытия (в частности, боке ) чрезвычайно зависит от конструкции объектива.

Вернемся к нашему примеру, потому что из-за изменений диаметра отверстия диафрагмы и фокусного расстояния, вы можете обнаружить, что объекты как на переднем, так и на заднем плане могут быть резче или размытие, чем вам хотелось бы. Таким образом, короткое фокусное расстояние в сочетании с небольшим диаметром отверстия диафрагмы  на системах небольшого формата может сделать такие объекты визуально менее эстетичными.

На данный момент, существует три способа, которыми можно эффективно уменьшить глубину резкости и увеличить на заднем фоне область расфокуса:

Но стоит помнить, что приближение к объекту съемки изменяет перспективу, в результате чего может возникнуть «перспективное искажение». Увеличение же фокусного расстояния чревато получением слишком узкого поля зрения со всеми вытекающими проблемами, рассмотренными в примерах выше.

Важно отметить, что любое сравнение камер различных систем на неравных дистанциях от камеры до объекта съемки, а также разных фокусных расстояниях, не имеет никакого значения.

В момент, когда вы или ваш объект съемки перемещаетесь друг относительно друга, или когда изменяется фокусное расстояние, изменяется и перспектива, а также глубина резкости и прорисовка фона. Вот почему эта статья исключает любые сравнения камер различных форматов на разных дистанциях от объекта съемки.

Ни один из двух вариантов выше, как правило, не является полностью работоспособным решением, так что остается последний вариант – использовать светосильный объектив.

Но приобретение такого объектива может оказаться довольно дорогим, непрактичным, а иногда и просто невозможным. Ни для кого не секрет, что светосильные объективы очень дорогие. Например, отличный объектив Panasonic 42.5mm f/1.2 Micro Four Thirds стоит 1 600 долларов, при этом, с точки зрения глубины резкости и поля зрения, он подобен 85-мм f/2.5 объективу на полнокадровой камере, а ведь за треть стоимости объектива Olympus вы могли бы приобрести полнокадровый 85-мм f/1.8 объектив. Некоторые f/0.95 Micro Four Thirds-объективы с ручной фокусировкой позволяют получить глубину резкости, подобную полнокадровому f/1.9-объективу, так что даже такие светосильные объективы этой системы не могут подобраться хотя бы к диафрагме f/1.4 на полном кадре.

Вы, наверное, слышали, как люди говорят что-то наподобие этого: «чтобы на камере Micro Four Thirds получить ту же глубину резкости, как на полнокадровом объективе 50mm f/1.4, вам потребуется 25-мм f/0,7 объектив». Некоторые даже удивляются, почему такого объектива нет. Однако, если бы они хорошо разбирались в оптике, то поняли, что практически невозможно спроектировать f/0.7-объектив, который был бы оптически хорош и мог бы корректно фокусироваться в режиме автофокуса. Вот почему таких светосильных объективов с возможностью автофокусировки, скорее всего, не будет никогда ни для одной из систем. Можете ли вы себе представить, какими огромными должны быть такие объективы?

Все это приводит нас к теме эквивалентности диафрагмы, которую мы рассмотрим в следующей части .

Автор: Насим Мансуров