Làm thế nào để một teleconverter ảnh hưởng đến độ sâu của trường?

Tôi biết rằng một bộ chuyển đổi từ xa sẽ làm giảm lượng ánh sáng chiếu tới phim hoặc cảm biến trong máy ảnh, và như vậy bạn nghe thấy mọi người băng xung quanh những thứ như "Với bộ chuyển đổi tele 2x, 300mm f / 2.8 này trở thành 600mm f / 5.6".

Do khẩu độ không khác biệt về mặt vật lý, tôi tự hỏi điều đó ảnh hưởng đến độ sâu trường ảnh (và các hiệu ứng liên quan như hiệu ứng bokeh). Nó sẽ có ý nghĩa rằng độ sâu của trường vẫn như cũ và hình ảnh chỉ được cắt.

Có phải đó chỉ là một trong những điều mà mọi người nói, có thể thuận tiện cho việc tính toán phơi sáng, hoặc thực sự có một sự thay đổi trong hình ảnh được tạo ra không?

Phiên bản TL; DR: Bộ chuyển đổi từ xa không ảnh hưởng đến độ sâu trường ở bất kỳ khoảng cách nào. Họ thực sự biến đổi ống kính 300 f / 2.8 của bạn thành ống kính 600 f / 5.6. Bất kỳ ống kính 600 f / 5.6 nào, có chuyển đổi từ xa hay không, sẽ có cùng độ sâu trường ảnh với ống kính 300 f / 2.8.

Có rất nhiều nhầm lẫn về mối quan hệ giữa độ sâu trường ảnh, khẩu độ, điểm dừng và độ dài tiêu cự. Trong thực tế, tất cả đều rất đơn giản:

Độ sâu trường ảnh được xác định bởi khoảng cách tiêu cự và kích thước rõ ràng của phần tử phía trước của ống kính.

Theo đường kính rõ ràng , ý tôi là chiều rộng của khu vực của phần tử phía trước không bị chặn bởi khẩu độ.

Bạn thực sự có thể thấy đường kính rõ ràng này lớn như thế nào, bằng cách nhìn vào mặt trước của ống kính trong khi nó tách ra và khẩu độ được giữ mở.

Mối quan hệ giữa f-stop, tiêu cự và đường kính thấu kính rõ ràng như sau:

(Kích thước khẩu độ tính bằng mm) = (Tiêu cự tính bằng mm) (f-stop)

Ví dụ:

• Đường kính rõ ràng của ống kính 210mm được đặt thành f / 4.5 là 47mm,
• Đường kính rõ ràng của ống kính 70mm được đặt thành f / 4.5 là 15,5mm,
• Đường kính rõ ràng của ống kính 70mm được đặt thành f / 8 là 8,75mm,
• Và đường kính rõ ràng của ống kính 18mm được đặt thành f / 3.5 là 5,1mm nhỏ gọn.

Bây giờ, trở lại độ sâu của trường. Độ sâu của trường là khoảng cách ở phía trước và phía sau khoảng cách lấy nét vẫn là "chấp nhận được" trong tiêu điểm. Vì mức độ mờ chấp nhận được khác nhau từ người này sang người khác, một cách tốt hơn để phân tích độ sâu trường ảnh là thông qua vòng tròn nhầm lẫn.

Đây là một hình ảnh tiện dụng từ trang Wikipedia trên Circle of Confusion:

Vòng tròn nhầm lẫn là khu vực trên cảm biến bị ánh sáng chiếu vào từ một điểm duy nhất. Nếu bạn ở phía trước hoặc phía sau mặt phẳng tiêu điểm, thì vòng tròn nhầm lẫn của bạn sẽ lớn hơn. Ở mặt phẳng tiêu điểm, vòng tròn nhầm lẫn là (lý tưởng, nhưng không bao giờ trong thực tế) bằng không.

Vòng tròn nhầm lẫn của bạn tăng nhanh như thế nào khi bạn di chuyển ra khỏi mặt phẳng tiêu cự là một yếu tố duy nhất: Góc giữa các đường hội tụ rộng nhất (cạnh của kích thước thấu kính rõ ràng của bạn). Bây giờ, điều này có nghĩa là một vài điều:

• Nếu bạn tập trung xa hơn 10 lần, bạn phải đi xa hơn khoảng 10 lần so với mặt phẳng tiêu điểm để có được sự thay đổi tương tự trong vòng tròn nhầm lẫn của bạn
• Hai ống kính tập trung ở cùng một khoảng cách, với cùng kích thước rõ ràng, sẽ dẫn đến cùng một thay đổi trong vòng tròn nhầm lẫn của bạn (và do đó có cùng độ sâu trường ảnh.)

Ngược lại, điều này cũng làm mất đi một số niềm tin thường thấy về độ sâu của lĩnh vực:

• Hai ống kính tại cùng một điểm dừng không nhất thiết phải có cùng độ sâu trường ảnh. Ống kính dài hơn sẽ có độ sâu trường ảnh ngắn hơn, vì nó có kích thước rõ ràng lớn hơn. (Xin lỗi, Matt.)
• Bộ chuyển đổi từ xa, cắt xén và các cảm biến nhỏ hơn không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến độ sâu trường ảnh ở một kích thước rõ ràng nhất định (điểm dừng f và độ dài tiêu cự).

Chụp hai bức ảnh: một với 35mm f / 1.8 và một với 210mm f / 11. Bây giờ, cắt hình ảnh 35mm để có cùng trường nhìn với hình ảnh khác. Họ sẽ có độ sâu trường gần như chính xác. Ở đây bạn đi:

Độ sâu trường ảnh là của ống kính F / 5.6 trong ví dụ bạn nêu.

Vâng, khẩu độ không thay đổi về thể chất. Tuy nhiên, tỷ lệ khẩu độ so với tiêu cự đã tăng lên.

Do đó, các tia sáng chạm tới cảm biến sẽ ít bị xiên hơn. Điều đó dẫn đến tăng độ sâu của trường.

Không thể thêm bất cứ điều gì vào lời giải thích ngắn gọn tuyệt vời của Itai về những gì đang diễn ra, tuy nhiên tôi sẽ giới thiệu một bằng chứng của Reductio ad absurdum :

Giả sử rằng sử dụng bộ chuyển đổi từ xa đã mở rộng độ dài tiêu cự và kết quả là cho ánh sáng ít hơn nhưng không ảnh hưởng đến độ sâu trường ảnh . Cùng với việc tạo ra 600 f / 5.6, nhà sản xuất có thể có thiết kế 300 f / 2.8 hiện có và kết hợp một số ống kính teleconverter nhưng trong cùng một thân máy. Sau đó, họ có thể cung cấp hai phiên bản của ống kính 600mm hoạt động chính xác cùng mức phơi sáng, nhưng một phiên bản có DOF là 600 f / 5.6 và một phiên bản có DOF là 600 f / 2.8.

Họ cũng có thể thay thế 300 f / 2.8 bằng 150 f / 1.4 bằng telecoverter tích hợp và có thể cung cấp 3 phiên bản 600 với DOF et cetera et cetera khác nhau.

Cuối cùng, bạn đến một ống kính có độ sâu trường ảnh cực nhỏ nhưng vẫn hoạt động như một 5.6, điều này rõ ràng là vô lý, do đó, mệnh đề ban đầu (rằng DOF không thay đổi bởi một nhà viễn thông) phải là sai.

Độ sâu của trường được xác định bởi khoảng cách lấy nét và kích thước khẩu độ vật lý (được giải thích độc đáo bởi Evan Krall). Thêm một teleconverter không thay đổi kích thước khẩu độ vật lý; bạn chỉ đơn giản là phóng to hình ảnh đã được chiếu bởi ống kính, và độ dài tiêu cự và số f tăng theo tỷ lệ.

Vì kích thước khẩu độ vật lý không thay đổi, độ sâu trường không thay đổi trong khoảng cách lấy nét nhất định.

Một teleconverter chỉ đơn giản là trải ra hình ảnh của ống kính, giống như một chiếc kính lúp. Nó chỉ thay đổi khung hình bằng cách cắt xén (giả mạo khoảng cách lấy nét cao hơn) và mức độ chiếu sáng bằng cách sử dụng một lượng ánh sáng bằng nhau cho lượng pixel lớn hơn. Nó không thay đổi bất cứ điều gì khác từ ảnh gốc, ví dụ DoF hoặc khoảng cách lấy nét.

Tôi sẽ trả lời hai câu hỏi, câu hỏi bạn hỏi và câu hỏi bạn cũng nên hỏi. Tôi cũng sẽ bao gồm nhiều kịch bản khác nhau (cùng một khoảng cách chủ đề mà không cắt xén, cùng một khoảng cách chủ đề với cắt xén và cùng một khung).

Làm thế nào để một teleconverter ảnh hưởng đến độ sâu của trường?

Chúng ta hãy xem điều này. Độ sâu của trường là:

DoF = 2 * x_d^2 * N * C / f^2

trong đó fđộ dài tiêu cự, Clà vòng tròn nhầm lẫn, Nlà số khẩu độ và x_dlà khoảng cách chủ thể. Nếu khoảng cách chủ thể không đổi và bạn không quyết định rằng do cắt xén ít hơn C, tăng gấp đôi độ dài tiêu cự cũng sẽ tăng gấp đôi số khẩu độ nhưng Ckhông đổi. Do đó, độ sâu của trường sẽ được giảm một nửa bởi teleconverter. (Nếu bạn tăng Cdo cắt xén ít hơn, độ sâu của trường sẽ không đổi.)

Tuy nhiên, đôi khi bạn muốn giữ khung bằng nhau. Sau đó, nhân đôi độ dài tiêu cự sẽ tương ứng với nhân đôi khoảng cách chủ thể. Do đó, x_d^2 / f^2không đổi và cũng Ckhông đổi. Tuy nhiên, việc nhân đôi độ dài tiêu cự sẽ tăng gấp đôi Nvà do đó, độ sâu trường ảnh sẽ được nhân đôi với khung hình bằng nhau.

Vì vậy, TL; DR: tùy thuộc vào việc bạn duy trì khung hình bằng nhau bằng cách thay đổi khoảng cách chủ thể (DoF khác nhau), liệu bạn cắt (cùng DoF) hay bạn chỉ chấp nhận độ dài tiêu cự dài hơn sẽ cho bạn một hình ảnh khác (DoF khác, nhưng trong hướng khác).

Bạn cũng nên hỏi:

Làm thế nào để một teleconverter ảnh hưởng đến mờ nền?

Điều này dễ dàng hơn. Kích thước đĩa mờ nền (giả sử nền ở vô cực) là:

b = f * m_s / N = (f/N) * m_s

Việc mở khẩu độ, f/Nđược duy trì bởi một teleconverter. m_slà độ phóng đại của đối tượng, tức là kích thước chủ thể trên cảm biến chia cho kích thước thực của nó. Nếu bạn giữ khung bằng nhau, m_skhông đổi và do đó, với khung bằng nhau, kích thước đĩa mờ nền là không đổi.

Tuy nhiên, nếu bạn không giữ khung hình bằng nhau, thì teleconverter tăng gấp đôi m_s. Vì vậy, bạn sẽ nhận được nhiều mờ nền.

Nhưng, nếu bạn giữ khoảng cách chủ thể như nhau và đã cắt xén hình ảnh gốc m_sgấp 2 lần và quyết định rằng bạn không còn cần cắt xén do teleconverter, thì sẽ tăng gấp đôi bởi teleconverter nhưng do cắt xén ít hơn, chiều rộng / chiều cao / đường chéo của mảnh cảm biến thực sự được sử dụng cũng được nhân đôi, do đó kích thước đĩa mờ theo tỷ lệ phần trăm của đường chéo mảnh cảm biến thực sự được sử dụng vẫn giữ nguyên.

Vì vậy, TL; DR: một lần nữa tùy thuộc vào việc bạn duy trì khung hình bằng nhau bằng cách thay đổi khoảng cách chủ thể (cùng độ mờ), cho dù bạn cắt (cùng độ mờ) hay bạn chỉ chấp nhận độ dài tiêu cự dài hơn sẽ cho bạn một hình ảnh khác (độ mờ khác nhau).

Câu trả lời được chấp nhận là rất dứt khoát. Nó cũng sai. Trước tiên hãy nói điều gì là đúng ở đây:

Phiên bản TL; DR: Bộ chuyển đổi từ xa không ảnh hưởng đến độ sâu trường ở bất kỳ khoảng cách nào.

Sai rồi.

Họ thực sự biến đổi ống kính 300 f / 2.8 của bạn thành ống kính 600 f / 5.6.

Chính xác.

Bất kỳ ống kính 600 f / 5.6 nào, có chuyển đổi từ xa hay không, sẽ có cùng độ sâu trường ảnh với ống kính 300 f / 2.8.

Sai rồi.

Độ sâu trường ảnh được xác định bởi khoảng cách tiêu cự và kích thước rõ ràng của phần tử phía trước của ống kính.

Một phần đúng, một phần sai. Hình dạng cảnh và mối liên hệ của nó với độ sâu trường ảnh được xác định bởi kích thước rõ ràng của đồng tử vào của thấu kính. Đồng tử vào là kích thước rõ ràng của khẩu độ như nhìn thấy khi nhìn vào ống kính phía trước.

Đường kính của nó có thể được xác định bằng cách chia độ dài tiêu cự thông qua số khẩu độ.

Và ở đây chúng ta có một lỗi cơ bản trong câu trả lời được chấp nhận: câu trả lời cho rằng hình học cảnh là yếu tố duy nhất cho độ sâu của trường. Không phải vậy. Độ sâu của trường được định nghĩa là khoảng cách mà bạn có thể phát hiện độ không rõ ràng và độ không được xác định thông qua tiêu chí "vòng tròn nhầm lẫn". Nếu bạn sử dụng cùng một phương tiện chiếu (cùng một bộ phim hoặc cùng một cảm biến) và xem kết quả ở tỷ lệ mà độ phân giải của phương tiện xác định vòng tròn nhầm lẫn, độ phóng đại của biểu hiện cảnh rất phù hợp với độ sâu của trường.

Nếu bạn sử dụng cùng một ống kính với cùng cài đặt trên cảm biến khung hình đầy đủ 40MP, độ sâu trường ảnh của nó sẽ là (giả sử ống kính tạo độ sắc nét ở mức pixel) sẽ bằng một nửa so với cảm biến khung hình đầy đủ 10MP nhưng giống như những gì bạn nhận được trên cảm biến crop 2MP 10MP. Bỏ qua các pixel, hình ảnh một phần sẽ không thể phân biệt.

Một teleconverter trong mặt bích trong một tĩnh mạch tương tự vẫn giữ nguyên hình dạng hình ảnh: các cây trồng sẽ không thể phân biệt được miễn là bạn bỏ qua pixelation. Tuy nhiên, đó là pixel xác định vòng tròn nhầm lẫn, do đó, với teleconverter 2x, bạn thường sẽ nhận được một nửa độ sâu trường vì pixel là đóng góp chính cho vòng tròn nhầm lẫn hiện bao phủ một lưới mịn hơn so với ban đầu bối cảnh.

Trái ngược với độ sâu trường ảnh, việc định lượng độ mờ nền theo kích thước pixel có vẻ không hợp lý vì tỷ lệ của nó có liên quan nhiều hơn đến tỷ lệ của các tính năng chủ thể hoặc kích thước khung hình. Mối quan hệ với các tính năng chủ thể không bị thay đổi bởi teleconverter, liên quan đến khung hình, phạm vi của nó tăng gấp đôi, điều đó có nghĩa là độ mờ liên quan đến hình ảnh hoàn thành được mở rộng.

Tóm lại: mọi thứ phức tạp và ít hơn trực quan, nhưng chúng đã được như vậy trước khi thêm teleconverter vào phương trình. Do sự phức tạp này, bạn cần xác định rất cẩn thận các giá trị bạn đang hỏi vì chúng thường được sử dụng một cách thông thường để thay thế cho nhau nhưng hoạt động theo cách khác nhau khi nhìn vào hình học cảnh, hình học hình ảnh và độ phân giải của phương tiện.

Bạn bối rối:

Do khẩu độ không khác biệt về mặt vật lý, tôi tự hỏi điều đó ảnh hưởng đến độ sâu trường ảnh (và các hiệu ứng liên quan như hiệu ứng bokeh). Nó sẽ có ý nghĩa rằng độ sâu của trường vẫn như cũ và hình ảnh chỉ được cắt.

Cắt ảnh chỉ giữ lại độ sâu trường ảnh tương tự khi được thực hiện trên vật lý trên bản in, dẫn đến một mảnh giấy nhỏ hơn, được xem theo cách tương tự như giấy gốc. Ngay khi bạn sử dụng bất kỳ loại phóng to nào để nhìn rõ hơn chi tiết, độ sâu của trường (được xác định thông qua đĩa lan truyền không rõ ràng sẽ trở nên rõ ràng dưới sự xem xét kỹ lưỡng) trở nên nhỏ hơn. Ngoại lệ duy nhất là khi đã có một yếu tố giới hạn tuyệt đối có thể nhìn thấy, như kích thước hạt phim hoặc kích thước pixel.

Một teleconverter mặt bích không thay đổi kích thước của đồng tử lối vào và do đó hoạt động với cùng một cảnh nhưng với một cây trồng nhỏ hơn được phân phối trên cảm biến. Điều đó cung cấp cho nó ít ánh sáng hơn trên mỗi pixel (do đó tăng gấp đôi số khẩu độ) nhưng do nhiều pixel cảm biến hơn một nửa kích thước của "vòng tròn nhầm lẫn" và do đó là một nửa độ sâu trường ảnh. Trừ khi chất lượng quang học của ống kính đã ở giới hạn và các pixel bổ sung không thể cung cấp bất kỳ thông tin bổ sung nào.

Một teleconverter phía bộ lọc là một thỏa thuận khác vì nó mở rộng kích thước của đồng tử vào và do đó thường duy trì cùng một số khẩu độ. Vì vậy, độ sâu của trường sau đó trở nên nhỏ hơn bởi cả cây trồng nhỏ hơn được phân giải trên cùng một cảm biến cũng như bởi đồng tử lối vào lớn hơn nhìn vào cảnh.