Tại sao hình ảnh không trở nên tối hơn khi bạn phóng to?

Khi tiêu cự của ống kính của bạn dài hơn, sẽ có ít photon đi qua ống kính hơn để chạm vào gương / cảm biến.

Tại sao bạn không thấy tối khi bạn nhìn vào khung ngắm và phóng to bằng ống kính zoom và ngược lại sáng?

Tại sao ống kính tele không cần thời gian chụp lâu hơn ống kính góc rộng?

Câu trả lời cho câu hỏi này xoay quanh việc giải thích cách ống kính zoom hoạt động vì bạn đúng trong quan sát của mình: Khi bạn phóng to lên độ phóng đại cao hơn và cao hơn, hình ảnh mờ đi trừ khi áp dụng bù trừ bằng cách nào đó. Giả sử bạn thu phóng từ 25 mm đến 50mm, nếu đường kính làm việc của khẩu độ không thay đổi, độ sáng của hình ảnh sẽ bị giảm 4 lần so với cường độ của nó. Nói cách khác, mỗi lần nhân đôi độ dài tiêu cự sẽ mờ đi, nó sẽ chỉ sáng hơn 25% so với trước khi phóng to. Nếu đúng, làm thế nào là mất ánh sáng này được ngăn chặn?

Lượng năng lượng ánh sáng có thể đi vào ống kính có liên quan trực tiếp đến đường kính làm việc của màng chắn mống mắt (khẩu độ). Đường kính làm việc càng lớn thì diện tích bề mặt càng nhiều, ống kính có thể thu thập càng nhiều ánh sáng.

Ống kính zoom hiện đại có một mẹo nhỏ giúp giữ độ sáng của hình ảnh giống như hầu hết các zoom. Một số zoom cao cấp giữ độ sáng hình ảnh trong suốt quá trình thu phóng. Cách thức hoạt động: Đường kính của khẩu độ như nhìn thấy khi nhìn vào ống kính từ phía trước có vẻ lớn hơn thực tế. Điều này là do nhóm phía trước của các thành phần thấu kính của ống kính zoom phóng to, do đó đường kính của vòng tròn lối vào này có vẻ lớn hơn thực tế.

Hơn nữa, khi bạn phóng to, khoảng cách từ nhóm ống kính phía trước và màng chắn mống mắt cũng thay đổi. Điều này gây ra một sự thay đổi đường kính rõ ràng. Thực tế là nó rõ ràng và không phải là một thay đổi thực sự là không quan trọng. Từ bên ngoài nhìn vào, sự thay đổi này có vẻ như thật và hành động này cho phép ngày càng nhiều năng lượng ánh sáng đi vào khi bạn phóng to.

Như tôi đã nói trước đó, một số zoom cao cấp là tốt để đi qua toàn bộ zoom. Chúng được gọi là zoom khẩu độ không đổi. Các zoom có ​​giá thấp hơn giữ khẩu độ không đổi cho đến khi phóng to 80% cuối cùng, những điều này thất bại và chịu tổn thất ánh sáng mà bạn đang hỏi về.

Hệ thống đánh số f / stop được phát minh đặc biệt để đảm bảo rằng các ống kính khác nhau ở cùng một số f / stop sẽ có cùng mức phơi sáng. Điều này bao gồm ống kính góc rộng và ống kính tele của bạn. F / số dừng = tiêu cự / đường kính khẩu độ hiệu quả.

Ngoài ra, ống kính góc rộng có thể thu thập tổng số photon tổng thể (từ một khu vực rộng hơn). Tuy nhiên, tiêu cự dài hơn gấp 2 lần (100 mm so với 50 mm) làm cho đối tượng có vẻ lớn hơn gấp 2 lần, ngoại trừ ống kính tele của chúng tôi (và cùng kích thước cảm biến) sẽ cho tầm nhìn của chúng tôi vào 1/4 diện tích vẫn có thể nhìn thấy. Giả sử đối tượng của chúng ta là một bức tường trống lớn được chiếu sáng đều (không có khu vực đặc biệt nào làm phức tạp điều này), thì chúng ta thấy 1/4 ánh sáng (photon, đối số của bạn), nhưng trong 1/4 diện tích, là cùng một ánh sáng trên mỗi đơn vị khu vực. Phơi sáng là về ánh sáng trên một đơn vị diện tích, Không phải về tổng số photon trong toàn bộ khu vực khung (cạnh bên phải của khung có thêm photon, nhưng không thay đổi mức phơi sáng thích hợp của phía bên trái tối).

Tại sao hình ảnh không trở nên tối hơn khi bạn phóng to?

Nếu kích thước đồng tử vào không đổi, nó không.

Nhưng rất ít ống kính zoom, ngay cả những ống kính có khẩu độ tối đa thay đổi, vẫn duy trì kích thước đồng tử lối vào giống như ống kính được phóng to.

Khi tiêu cự của ống kính của bạn dài hơn, sẽ có ít photon đi qua ống kính hơn để chạm vào gương / cảm biến.

Một lần nữa, chỉ khi kích thước đồng tử vào không đổi.

Nhưng để duy trì cùng số f, đường kính của đồng tử vào được yêu cầu mở rộng với cùng tốc độ với tiêu cự. Nếu bạn tăng gấp đôi độ dài tiêu cự, bạn cũng phải tăng gấp đôi đường kính của đồng tử vào, tăng gấp bốn lần diện tích của ep, để duy trì cùng số f.

Kích thước vật lý của màng chắn chỉ là một phần của yếu tố xác định khẩu độ tối đa, được biểu thị bằng số f, của ống kính. Độ phóng đại giữa mặt trước của ống kính và vị trí của màng chắn cũng đóng một phần. Số f của khẩu độ được xác định bằng tỷ lệ độ dài tiêu cự của ống kính chia cho đường kính của đồng tử vào , thường được gọi là khẩu độ hiệu quả.

Trong ngôn ngữ đơn giản, đường kính đồng tử lối vào được xác định bằng độ rộng của màng ngăn xuất hiện khi nhìn qua mặt trước của ống kính .

Trong ví dụ của bạn, ống kính 14mm với góc ngắm 114 ° có con ngươi lối vào rộng 5 mm ở f / 2.8. Đối với máy ảnh DSLR và thậm chí hầu hết các máy ảnh không gương lật, ống kính 14mm được gọi là thiết kế lấy nét lại. Nó ít nhiều tương đương với một ống kính tele quay ngược. Vì vậy, 'độ phóng đại' giữa khẩu độ khẩu độ và mặt trước của ống kính là âm. Đó là, đồng tử vào có vẻ nhỏ hơn kích thước thật của cơ hoành! Mặt khác, một ống kính 90mm với góc nhìn 27 ° yêu cầu đồng tử vào có đường kính 32mm cho f / 2.8. Đó là rộng hơn 6,4 lần, hoặc nhiều hơn 41 lần so với đồng tử vào 5 mm của ống kính 14mm ở f / 2.8.

Khi ống kính zoom khẩu độ không đổi được di chuyển để thay đổi độ dài tiêu cự, độ phóng đại giữa mặt trước của ống kính và màng chắn là những gì thường thay đổi, không phải kích thước vật lý của màng chắn. Sự thay đổi độ phóng đại này là những gì cho phép đồng tử vào xuất hiện lớn hơn ở độ dài tiêu cự dài hơn và nhỏ hơn ở độ dài tiêu cự ngắn hơn cho cùng một màng chắn vật lý. Một ống kính 70-200mm f / 2.8 có đồng tử vào đường kính 25 mm ở 70mm và f / 2.8. Ở 200mm, đồng tử vào ở f / 2.8 rộng hơn 71mm. Cơ hoành vật lý thực tế có cùng kích thước trong cả hai trường hợp. Những gì đã thay đổi là mức độ phóng đại giữa cụm màng và mặt trước của ống kính.

Lưu ý rằng nguyên tắc tương tự này thường được chơi với ống kính zoom khẩu độ thay đổi là tốt. Lấy ví dụ, ống kính zoom 18-300mm f / 3.5-5.6. Ở 18mm, đồng tử vào cho f / 3.5 rộng khoảng 5,14mm. Với 300mm, đồng tử vào cho f / 5.6 lớn hơn mười lần so với chiều rộng 53,6mm. Lưu ý rằng hầu hết các ống kính zoom tối đa ở 300mm và f / 5.6 đều có các phần tử phía trước có đường kính lớn hơn 54mm một chút. Kích thước học sinh đầu vào cần thiết là lý do! Nếu đồng tử vào ở 300mm vẫn rộng 5,14mm như ở 18mm và f / 3.5, khẩu độ tối đa ở 300mm sẽ là f / 58!

Vậy tại sao tất cả các ống kính zoom không sử dụng đủ độ phóng đại để duy trì khẩu độ không đổi trong toàn bộ phạm vi zoom? Chủ yếu là chi phí liên quan đến kích thước, trọng lượng và độ phức tạp bổ sung cần thiết để tạo ra một ống kính khẩu độ không đổi.

Đồng tử của bạn giãn ra để bù lại trong khi nhìn qua khung ngắm.

Vâng, lý luận của bạn là chính xác, hình ảnh trở nên tối hơn khi bạn phóng to, giả sử tất cả các yếu tố khác không thay đổi .

Khi chế độ phơi sáng tự động được sử dụng, máy ảnh của bạn chỉ cần bù sáng bằng cách điều chỉnh thời gian phơi sáng, ISO hoặc khẩu độ. Chuyển sang chế độ thủ công hoặc kiểm tra cài đặt ảnh được hiển thị trong khi phóng to để xem mối quan hệ giữa các tham số đó và độ sáng rõ ràng.