Có thể sử dụng hệ số crop của cảm biến nhỏ hơn để tính toán mức tăng chính xác của độ sâu trường ảnh không?

Nếu máy ảnh kỹ thuật số cảm biến crop-APS và C tương tự có hiệu ứng nhân với độ dài tiêu cự sao cho ống kính 50mm có tiêu cự rõ ràng gần với trường nhìn của máy ảnh 80mm trên máy ảnh full frame, nhưng đồng thời độ sâu trường đối với máy ảnh cảm biến nhỏ hơn giống như độ sâu trường ảnh mà ống kính 50mm sẽ tạo ra trên máy ảnh full frame (sử dụng cùng khẩu độ), thì điều này dường như gợi ý khái niệm "hiệu ứng phân chia khẩu độ".

Nói cách khác, ống kính 50mm f / 1.8 trên máy ảnh APS-C sẽ hoạt động giống như ống kính 80mm f / 2.8 (xấp xỉ 1,8 * 1,6x) tương đương 35mm - cho độ sâu trường ảnh, không xem xét phơi sáng.

Ai đó có thể hiểu rõ hơn về vật lý liên quan có thể làm rõ điều này cho tôi. Tôi chưa bao giờ thấy khái niệm này được đề cập rõ ràng ở bất cứ đâu, vì vậy tôi hơi nghi ngờ về nó.

Câu trả lời này cho một câu hỏi khác đi vào chi tiết về toán học đằng sau này. Và có một bài viết Wikipedia với một phần cụ thể về việc lấy "cùng một bức ảnh" với các định dạng máy ảnh khác nhau . Nói tóm lại, gần đúng là việc điều chỉnh cả độ dài tiêu cự và khẩu độ theo tỷ lệ của các kích thước định dạng (hệ số crop) sẽ cho bạn cùng một bức tranh. ¹

Nhưng điều này sẽ phá vỡ nếu đối tượng nằm trong phạm vi macro của máy ảnh định dạng lớn hơn (lấy nét thực sự gần). Trong trường hợp này, độ phóng đại (và do đó kích thước cảm biến thực tế) trở nên quan trọng đối với phương trình DoF, làm rối loạn tính tương đương.

Và, bài viết Wikipedia tình cờ đề cập nhưng không nêu chi tiết về một điểm quan trọng khác. Giả định là với cùng kích thước in, vòng tròn nhầm lẫn có thể chấp nhận (đại khái, mức độ mờ chấp nhận được vẫn được xem xét trong tiêu điểm) sẽ chia tỷ lệ chính xác với kích thước định dạng. Điều đó có thể không thực sự đúng và bạn có thể hy vọng (ví dụ) có được độ phân giải thực tế lớn hơn từ cảm biến toàn khung hình của bạn. Trong trường hợp đó, sự tương đương cũng không hợp lệ, nhưng may mắn thay theo cách không đổi. (Đơn giản là bạn phải nhân lên trong hệ số kén chọn của mình .) ²

Bạn đề cập đến "không xem xét tiếp xúc", và bây giờ bạn có thể nghĩ (như tôi đã làm): chờ đã, chờ đã. Nếu cắt xén + phóng to áp dụng cho khẩu độ "hiệu quả" cho độ sâu trường ảnh, tại sao nó không áp dụng cho phơi sáng? Người ta biết rằng các thông số phơi sáng cơ bản là phổ biến cho tất cả các định dạng , từ điểm nhỏ và chụp cho đến máy ảnh DSLR cho đến định dạng lớn. Nếu ISO 100, f / 5.6, giây thứ hai cho độ phơi sáng chính xác trên một máy ảnh, thì nó cũng sẽ ở bất kỳ máy ảnh nào khác. Vậy, chuyện gì đang xảy ra ở đây vậy?

Bí mật là: đó là vì chúng ta "gian lận" khi mở rộng . Tất nhiên, trong mọi trường hợp, độ phơi sáng của một số f cho trước trên bất kỳ khu vực nào của cảm biến là như nhau. Không quan trọng nếu bạn cắt hoặc chỉ có một cảm biến nhỏ để bắt đầu. Nhưng khi chúng tôi phóng to (ví dụ như chúng tôi có các bản in 8 × 10 từ điểm đó và chụp để phù hợp với định dạng lớn), chúng tôi vẫn giữ mức phơi sáng như nhau, mặc dù các photon thực tế được ghi trên mỗi khu vực bị "kéo dài". Điều này cũng có cùng một sự tương ứng: nếu bạn có hệ số crop 2 ×, bạn phải phóng to 2 × cho mỗi chiều và điều đó có nghĩa là mỗi pixel chiếm 4 × diện tích của bản gốc - hoặc, hai điểm dừng ánh sáng thực tế ít hơn . Nhưng tất nhiên, chúng tôi không làm cho nó dừng lại hai lần tối hơn.

_{Chú thích:}

_{[1]: Trên thực tế, bằng cách thay đổi số f / số, những gì bạn đang làm là giữ khẩu độ tuyệt đối của hằng số ống kính, vì số f / là độ dài tiêu cự trên đường kính khẩu độ tuyệt đối .}

_{[2]: Yếu tố này cũng bị phá vỡ, khi bạn tiếp cận khoảng cách siêu tiêu cự , bởi vì một khi định dạng nhỏ hơn đạt đến vô cùng, vô cực chia cho bất cứ thứ gì vẫn là vô cùng.}

_{[3]: Giả sử chính xác cùng một cảnh và các biến thể nhỏ từ các yếu tố trong thế giới thực như truyền ống kính sang một bên.}

_{[4]: Về cơ bản, không có gì gọi là bữa trưa miễn phí . Điều này có tác dụng làm cho nhiễu rõ ràng hơn và đó là một xấp xỉ hợp lý để nói rằng mức tăng này giống như hệ số crop cũng áp dụng cho nhiễu rõ ràng từ khuếch đại ISO.}

Giống như sử dụng máy ảnh crop không làm thay đổi độ dài tiêu cự của bạn (đó là thuộc tính của ống kính, không phải máy ảnh) nhưng không làm thay đổi trường nhìn, không có hiệu ứng phân chia khẩu độ , ống kính có ống kính khẩu độ f / 2.8 vẫn còn hoạt động giống như một ống kính có ống kính khẩu độ f / 2.8 cho mục đích đo sáng, tuy nhiên khi khớp với trường nhìn của cảm biến khung hình đầy đủ, độ sâu trường ảnh sẽ giống như ống kính có tỷ lệ khẩu độ (f / value) nhân với hệ số crop .

Cảm biến càng lớn, độ sâu trường ảnh cho khẩu độ cụ thể càng nhỏ, giả sử bạn đang lấp đầy khung hình với chủ thể. Điều này là do bạn cần sử dụng độ dài tiêu cự dài hơn hoặc tiến gần hơn để lấp đầy khung hình lớn hơn.

Để có được độ sâu trường ảnh tương tự với máy ảnh full frame như bạn thực hiện với hệ số cắt, bạn cần nhân cả độ dài tiêu cự và khẩu độ với hệ số crop. Vì vậy, để phù hợp với 35mm f / 16 trên máy ảnh DSLR APS-C (crop 1.5), bạn cần có tiêu cự 53mm và khẩu độ f / 24 trên máy ảnh full frame.

Có, có thể sử dụng hệ số cắt của cảm biến khi tính toán thay đổi độ sâu trường ảnh (DoF) của ống kính so với sử dụng của ống kính đó trên máy ảnh full frame (FF). Nhưng nó sẽ không luôn luôn dẫn đến sự gia tăng của DoF. Nếu được chụp từ cùng một khoảng cách và hiển thị với cùng kích thước, DoF cho máy ảnh cơ thể crop sẽ bị giảm (vì hình ảnh ảo chiếu trên cảm biến, bao gồm cả các vòng tròn nhầm lẫn, sẽ được phóng to ở mức độ lớn hơn). Mặt khác, nếu bạn điều chỉnh khoảng cách chụp của mình để tạo khung cho đối tượng tương tự thì DoF sẽ tăng.

Có rất nhiều biến để giải quyết trong câu hỏi này và hầu hết các câu trả lời đều giả định một số mà không chỉ định các giả định đó. Điều này dẫn đến sự hiểu lầm lớn về mối quan hệ của độ dài tiêu cự , khẩu độ , kích thước cảm biến , khoảng cách chụp , kích thước hiển thị , khoảng cách xem và thậm chí cả thị giác của người xem với Độ sâu trường ảnh (DoF) . Tất cả các yếu tố này kết hợp sẽ xác định Độ sâu trường ảnh. Điều này là do DoF là một nhận thứctrong phạm vi khoảng cách từ mặt phẳng tiêu cự được lấy nét. Chỉ có một khoảng cách từ mặt phẳng tiêu điểm thực sự nằm trong tiêu cự sao cho một nguồn sáng điểm theo lý thuyết sẽ tạo ra một điểm sáng trên mặt phẳng tiêu cự. Các nguồn sáng điểm ở tất cả các khoảng cách khác tạo ra một vòng tròn mờ có kích thước khác nhau dựa trên khoảng cách tỷ lệ của chúng với mặt phẳng tiêu cự so với khoảng cách lấy nét. DoF được định nghĩa là phạm vi giữa khoảng cách gần và xa so với mặt phẳng tiêu cự mà vòng tròn mờ vẫn được người xem hình ảnh nhìn nhận là một điểm .

Chúng tôi đặt câu hỏi như: "Độ sâu trường ảnh thay đổi như thế nào khi sử dụng cùng một ống kính trên máy ảnh có cảm biến có kích thước khác nhau?" Câu trả lời đúng là "Nó phụ thuộc." Nó phụ thuộc vào việc bạn chụp từ cùng một khoảng cách (và do đó thay đổi khung hình của đối tượng) hoặc chụp từ khoảng cách khác nhau để xấp xỉ cùng một khung hình của đối tượng. Nó phụ thuộc vào kích thước hiển thị của hình ảnh giống nhau hay kích thước hiển thị của hình ảnh được thay đổi theo cùng tỷ lệ với các kích thước cảm biến khác nhau. Nó phụ thuộc vào những thay đổi và những gì giữ nguyên liên quan đến tất cả các yếu tố được trích dẫn ở trên.

Nếu cùng độ dài tiêu cự được sử dụng ở cùng khoảng cách chủ thể với cùng khẩu độ sử dụng cùng kích thước cảm biến với cùng mật độ pixel và được in ở cùng độ phân giải trên cùng một khổ giấy và được xem bởi những người có cùng độ nhạy thị giác thì DoF của Hai hình ảnh sẽ giống nhau. Nếu bất kỳ một trong các biến này thay đổi mà không có thay đổi tương ứng với các biến khác, DoF cũng sẽ được thay đổi.

Đối với phần còn lại của câu trả lời này, chúng tôi sẽ giả sử khoảng cách xem hình ảnh và thị lực của người xem là không đổi. Chúng tôi cũng sẽ cho rằng khẩu độ đủ lớn để nhiễu xạ không phát huy tác dụng. Và chúng tôi sẽ giả sử mọi thao tác in được thực hiện trên cùng một máy in với cùng số dpi nhưng không nhất thiết phải cùng ppi và không nhất thiết phải trên cùng một khổ giấy.

Để đơn giản, chúng ta hãy xem xét một vài máy ảnh lý thuyết. Một chiếc có cảm biến 36mm X 24mm với độ phân giải 3600 X 2400 pixel. Đây sẽ là một cảm biến toàn khung hình (FF) 8.6MP. Máy ảnh khác của chúng tôi có cảm biến 24mm X 16mm với độ phân giải 2400 X 1600 pixel. Đây sẽ là thân máy crop 3,8MP (CB). Cả hai máy ảnh có cùng kích thước pixel và cao độ pixel. Cả hai máy ảnh đều có thiết kế và độ nhạy giống nhau ở mức pixel. Nói cách khác, trung tâm 24mm X 16mm của cảm biến FF lớn hơn giống hệt với cảm biến CB nhỏ hơn.

Nếu bạn gắn cùng một ống kính 50mm cho cả hai máy ảnh và chụp ảnh cùng một đối tượng từ cùng một khoảng cách ở f / 2 (giả sử tất cả các cài đặt khác đều giống nhau) và cắt hình ảnh cảm biến FF thành 2400 X 1600 pixel và in cả hai hình ảnh trên giấy 6 "X 4", hai hình ảnh sẽ gần như giống hệt nhau và DoF sẽ giống nhau trong cả hai ảnh.

Nếu bạn gắn cùng một ống kính 50mm cho cả hai máy ảnh và chụp ảnh cùng một đối tượng từ cùng một khoảng cách ở f / 2 (giả sử tất cả các cài đặt khác đều giống nhau) và in tất cả các hình ảnh trên giấy 6 "X 4" thì sẽ được một số khác biệt đáng chú ý. Hình ảnh từ camera FF sẽ có trường nhìn rộng hơn (foV), chủ thể sẽ nhỏ hơn và DoF sẽ lớn hơn hình ảnh từ camera CB. Điều này là do hình ảnh FF được in ở mức 600 ppi và hình ảnh CB được in ở mức 400 ppi. Bằng cách phóng to từng pixel từ camera CB lên 50%, chúng tôi cũng phóng to kích thước của từng vòng tròn mờbằng cùng một lượng Điều này có nghĩa là vòng tròn mờ lớn nhất được chiếu trên cảm biến CB sẽ được coi là một điểm nhỏ hơn 33% (tỷ lệ nghịch của 3/2 là 2/3) so với cảm biến FF. Nếu chúng ta đã in hình ảnh FF trên giấy 9 "X 6" và hình ảnh CB trên giấy 6 "X 4" thì DoF sẽ giống nhau (cả hai được in ở mức 400 ppi), cũng như kích thước chủ đề trong cả hai bản in. Sau đó, nếu chúng ta cắt trung tâm của bản in 9 "X 6" thành bản in 6 "X 4", chúng ta sẽ lại có các bản in gần giống nhau.

Nếu chúng ta gắn cùng một ống kính 50mm cho cả hai máy ảnh và chụp ảnh ở f / 2 của cùng một đối tượng từ các khoảng cách khác nhau sao cho kích thước chủ thể giống nhau và in cả hai hình ảnh trên giấy 6 "X 4" sẽ có một số khác biệt đáng chú ý . Phối cảnh sẽ thay đổi vì hình ảnh CB được chụp ở khoảng cách xa hơn so với đối tượng. Chủ thể sẽ xuất hiện nén trong hình ảnh CB so với hình ảnh FF. Nếu có thể nhìn thấy chi tiết nền, thì nền cũng sẽ xuất hiện gần chủ thể hơn trong ảnh từ cảm biến FF. Do ống kính 50mm được lấy nét ở khoảng cách lớn hơn 50%, DoF cũng tăng 50%. Nếu đối tượng ở mức 10 'khi sử dụng camera FF và 15' sử dụng camera CB thì đây là kết quả tính toán DoF:

• 50mm @ f / 2 từ 10 'trên FF: 9.33' đến 10.8 '. DoF là 1,45 '(17,4 "). DoF dao động từ 8" phía trước đến 9,6 "phía sau điểm lấy nét 10' (PoF).
• 50mm @ f / 2 từ 15 'trên CB: 14.0' đến 16.2 '. DoF là 2,18 '(26,16 "). DoF dao động từ 12" trước 14,4 "sau 15' PoF.

Các tính toán này dựa trên vòng tròn nhầm lẫn (CoC) là 0,03mm đối với camera FF và 0,02mm đối với camera CB. Điều này là do chúng tôi đang in ở mức 600 ppi cho FF và 400 ppi cho CB (và các pixel có cùng kích thước cho cả 0,01mm hoặc 10 mườim).

Trong thực tế, chúng ta đều biết các pixel trên hầu hết các cảm biến FF đều lớn hơn các pixel trên hầu hết các cảm biến CB mới hơn. Chúng dao động từ 6,92 Lờim trên 18MP FF Canon 1D X đến 7,21 Thaym trên 16MP D4 đến 4,7 Lời trên Máy ảnh 36MP FF D800 của 36MP. Các thân máy cắt đi từ 4,16 Thaym cho Canon 7D 18MP đến 3,89 Cm đối với Nikon D7100 24MP (D7200 sẽ ở khoảng 3.0.) CoC thường được chấp nhận là 0,03mm (30 Bước) cho máy ảnh FF và 0,02mm (20 Lời) cho máy ảnh CB 1,5 lần. Đối với máy ảnh 1.6x CB Canon 0.019 (19 hè) thường được sử dụng. Các pixel có kích thước lớn nhất mà Canon đã sử dụng trong thập kỷ qua là 8.2 8.2m cho FF 5D 12.8MP và APS-H 1D mMPII.Tất cả điều này có nghĩa là ở mức nhìn trộm pixel, độ mờ tiêu cự sẽ hiển thị ngay cả đối với các đối tượng trong DoF được chấp nhận vì vòng tròn mờ được chấp nhận lớn hơn từ 4 đến 7 lần so với pixel trên các máy ảnh DSLR hiện tại. Để tính toán DoF ở cấp pixel, bạn sẽ cần sử dụng CoC kích thước pixel của máy ảnh của bạn sẽ hẹp hơn nhiều so với hầu hết các máy tính DoF sử dụng.

Cảm biến nhỏ hơn không thay đổi độ dài tiêu cự hoặc khẩu độ, nó chỉ chụp phần trung tâm của hình ảnh - nó gần giống như chụp ảnh toàn khung hình và cắt nó chỉ để lại trung tâm.

Khi bạn chỉ lấy trung tâm của hình ảnh, có vẻ như bạn đã phóng to - vì vậy trường nhìn của ống kính 50mm trên cảm biến crop 1.6 trông giống như 80mm trên cảm biến toàn khung hình - nhưng nó trông giống như vậy bởi vì bạn chỉ nhìn thấy trung tâm của hình ảnh 50mm, độ dài tiêu cự vẫn là 50mm và hình ảnh bạn nhận được tương đương với trung tâm của hình ảnh 50mm không phải là ống kính 80mm thực sự.

Điều tương tự cũng xảy ra với khẩu độ, hình ảnh 50mm được chụp ở f / 8 trên cảm biến crop cũng giống như trung tâm của hình ảnh 50mm f / 8 trên cảm biến 35mm, nó không giống với hình ảnh 80mm được chụp ở f / 12 (rõ ràng không giống với 80mm f / 8)

Không có "hiệu ứng số nhân độ dài tiêu cự", thời gian. Độ dài tiêu cự của ống kính KHÔNG thay đổi một cách kỳ diệu vì bạn sử dụng cảm biến nhỏ hơn hoặc lớn hơn, nó vẫn giữ nguyên chính xác.

Tất cả những gì bạn nhận được là một hình ảnh được cắt từ hình ảnh mà bạn đã nhận được nếu bạn sử dụng cùng một ống kính để ghi lại hình ảnh trên một cảm biến kích thước lớn hơn. Do đó, DOF sẽ giống như bạn đã từng sử dụng cảm biến lớn hơn đó.

Nói cách khác, ống kính 50mm f / 1.8 trên máy ảnh APS-C sẽ hoạt động giống như ống kính 80mm f / 2.8 (xấp xỉ 1,8 * 1,6x) tương đương 35mm - cho độ sâu trường ảnh, không xem xét phơi sáng.

Có, ống kính 50mm f / 1.8 trên máy ảnh APS-C sẽ hoạt động giống như ống kính 80mm f / 2.8 (xấp xỉ 1,8 * 1,6x đối với Cannon) tương đương 35mm, ở mức độ DOF và ở một mức độ nhiễu hình ảnh nào đó lo ngại, giả sử cùng tốc độ màn trập và chỉnh lại để bù vv.

Có, độ sâu của trường là tỷ lệ chính xác và tỷ lệ nghịch với hệ số crop (giả sử tất cả các số khác đều bằng nhau (tiêu cự và khoảng cách lấy nét và f / stop bằng nhau) và giả sử CoC được tính từ đường chéo cảm biến.

Điều này rất dễ nhìn thấy trong máy tính tại http://www.scantips.com/light/dof.html

Điều này là do DOF dựa trên sự phóng to cuối cùng của hình ảnh và các cảm biến nhỏ hơn yêu cầu phóng to hơn (để so sánh ở cùng kích thước).

Tôi đã thực hiện một số so sánh bằng cách sử dụng Máy tính độ sâu trường trực tuyến. Bạn đã đánh vào thứ mà tôi không biết; tốt cho bạn! Như bạn đã khám phá, nhân số f / số với 1.6 sẽ hoạt động với Độ sâu tương đương. Tôi bị cuốn hút bởi điều này và tôi cần phải điều tra các vấn đề cá nhân và nơi đâu.

Để so sánh táo và cam với độ sâu trường cho hai định dạng khác nhau, bạn phải sử dụng một tiêu chí khác nhau cho kích thước của vòng tròn nhầm lẫn. Chúng ta đang nói về thực tế là một ống kính xử lý riêng từng điểm trên đối tượng và sau đó chiếu các điểm trên phim hoặc chip kỹ thuật số. Vòng tròn ánh sáng nhỏ bé này là phần nhỏ nhất của hình ảnh quang học chứa trí thông minh.

Để chúng tôi phát âm một số phần của hình ảnh là sắc nét, hình ảnh đó phải bao gồm các vòng tròn rất nhỏ, chúng tôi không thể tạo ra chúng dưới dạng đĩa, chúng tôi thấy một điểm không có thứ nguyên. Hình ảnh báo chí được thực hiện với điểm mực quá lớn, chúng tôi nói, hình ảnh báo chí không sắc nét. Làm thế nào lớn là kích thước tối đa của các vòng tròn nhầm lẫn? Chúng phải có đường kính 0,5mm hoặc nhỏ hơn khi nhìn từ khoảng cách đọc bình thường. Điều đó có nghĩa là một khung hình đầy đủ (FX) phải có một ống kính chiếu các vòng tròn đủ nhỏ để chịu được phóng to. Kodak đã sử dụng kích thước vòng tròn bằng 1/1750 của độ dài tiêu cự và Leica sử dụng 1/1500 độ dài tiêu cự, cho công việc quan trọng. Sử dụng một phần của độ dài tiêu cự là cách tiêu chuẩn công nghiệp để thực hiện tính toán vì nó chủ yếu tính đến mức độ phóng to cần thiết để tạo ra một bản in 8X10 hoặc màn hình máy tính.

Bây giờ các tiêu chuẩn Kodak và Leica quá nghiêm ngặt nên ngành công nghiệp thường sử dụng 1/1000 độ dài tiêu cự cho công việc hàng ngày. Điều đó có kích thước vòng tròn 0,05mm đối với ống kính 50mm và kích thước vòng tròn 0,08mm đối với 80mm.

Xuất phát từ máy tính Depth-Of- Field trực tuyến sử dụng hai kích thước vòng tròn này:

50mm @ f / 1.8 tập trung 10 feet DOF 9,05 đến vòng 11,2 feet nhầm lẫn 0,05mm 80mm @ f / 2,8 tập trung 10 feet DOF 9,05 đến vòng 11,2 feet nhầm lẫn 0,08mm

50mm @ f11 tập trung 10 feet DOF 5.96 đến 31.1 feet vòng tròn nhầm lẫn 0,05mm 80mm @ f / 18 tập trung 10 feet DOF 6 qua 30 vòng tròn nhầm lẫn 0,08mm

50mm @ f / 4 tập trung 10 feet DOF 8.07 qua vòng tròn 13.2 feet nhầm lẫn 0,05 80mm @ f / 6.4 tập trung 10 feet DOF 8,09 đến 13,1 feet vòng tròn nhầm lẫn 0,08

Hệ số crop 1.6 thực sự là hệ số nhân hoặc phóng đại. Khung FX có kích thước 24mm x 36mm với số đo đường chéo là 43,3mm. APS-C của bạn có kích thước 15mm x 22,5mm với đường chéo 27,0 Tỷ lệ này là 43,3 ÷ 27,0 = 1,6 (hệ số cắt hoặc phóng đại). Nhân tiện, đó là 1 / 1.6 X 100 = 62,5%. APS-C là 625% kích thước của một FX.

Rất nhiều toán học, tôi gọi nó là gobbledygook! Tôi có thể nói điều này - đã quay 79 ngày hôm nay!