Tại sao ống kính siêu zoom nhỏ nhưng ống kính tele khổng lồ lại rất lớn?


16

Tuần này tôi đã đọc hai câu chuyện tin tức về hai ống kính máy ảnh khác nhau có thể phóng to những thứ ở rất xa.

Đầu tiên là Nikon Coolpix P900 , đây là máy ảnh ngắm có giá 600 USD, có ống kính siêu zoom quang 83x ("cùng trường nhìn với ống kính 2.000mm trên máy ảnh full-frame") và cho phép bạn nhìn thấy các miệng hố của mặt trăng.

Thứ hai là ống kính Canon EV 1200mm f / 5.6 L USM , nặng 36 pound, có giá 180.000 USD và có thể chụp chân dung người cách đó nửa dặm.

Một người không phải là nhiếp ảnh gia có thể hỏi: "Tại sao ai đó sẽ dành tiền tiết kiệm cả đời của họ cho một chiếc kính thiên văn khổng lồ của ống kính khi bạn có thể chụp ảnh ở xa bằng máy ảnh cầm tay với giá chỉ bằng 1/300?"

Vâng, về cơ bản tôi không phải là một nhiếp ảnh gia, và tôi muốn hỏi câu hỏi đó. Cái lớn mang lại cho bạn cái gì mà cái nhỏ không cung cấp? Tôi hiểu rằng những thay đổi nhỏ trong ống kính có thể tạo ra sự khác biệt lớn về kích thước và giá cả, nhưng dường như đây là một quy mô hoàn toàn khác.

Điều gì đang xảy ra với ống kính quang học làm cho cái nhỏ có thể trở nên nhỏ và cái lớn phải quá ... to?

Tôi đang cố gắng để có được một trực giác cơ bản cho những gì làm cho ống kính trở nên khác biệt và tôi nhận ra rằng tôi không hiểu đủ về cách ống kính hoạt động để thậm chí biết cách so sánh những quả táo và dưa hấu này.


1
Khi nó được sản xuất, ống kính Canon 1200mm được bán với giá khoảng 90 nghìn đô la. Bây giờ nó không còn được cung cấp bởi Canon, một nửa giá hiện tại (trên thị trường đã sử dụng!) Là do sự hiếm có của ống kính này. Chỉ có khoảng 20 được biết là đã từng được thực hiện.
Michael C

Lưu ý rằng khá nhiều ống kính có thể tập trung vào những thứ ở xa, nghĩa là mọi ống kính đều có thể tập trung vào vô cực. Thuật ngữ phù hợp cho những gì bạn đang cố gắng nói là độ phóng đại (không phải zoom) của các ống kính này là rất lớn, bởi vì chúng làm cho một cái gì đó nhỏ ở khoảng cách xuất hiện lớn trên hình ảnh. Mặt khác, tập trung có nghĩa là những thứ ở rất xa có vẻ sắc nét, nhưng vẫn không lớn. Mọi ống kính đều có thể làm cho chúng sắc nét (tiêu cự) nhưng không phải ống kính nào cũng có thể làm cho chúng to (độ phóng đại).
null

Cái đó thật tuyệt; Cảm ơn sự sáng suốt của bạn. Tôi sẽ chỉnh sửa bài viết như vậy!
Jeffrey

Câu trả lời:


13

Ống kính 1200mm mà bạn trích dẫn là thứ gì đó bị quang sai, vì nó được chế tạo theo đơn đặt hàng, không phải là ống kính thị trường chung - hãy xem Tại sao một số ống kính tele lớn lại đắt như vậy so với kính viễn vọng? tại sao một số ống kính đắt tiền như vậy? . Nhưng quy tắc chung vẫn đúng: ống kính cho máy ảnh DSLR và hầu hết máy ảnh không gương lật là khổng lồ so với máy ảnh trong máy ảnh siêu zoom. Có ba lý do chung cho việc này:

  1. Cảm biến trong các máy ảnh siêu zoom này có xu hướng nhỏ - thường là loại 1 / 2,3 ", có nghĩa là" kích thước hình thu nhỏ ". Ngược lại, các cảm biến trên máy ảnh DSLR cao cấp thường có kích thước của phim 35mm truyền thống và các loại trên tầm trung và các máy ảnh DSLR và máy ảnh không gương lật thấp hơn về cơ bản vẫn ở trong sân bóng đó, và lớn hơn nhiều lần so với máy ảnh siêu zoom. Điều này có nghĩa là ống kính phải chiếu một vòng tròn nhỏ hơn nhiều, và lần lượt có thể nhỏ hơn.
  2. Không phải lúc nào cũng vậy, nhưng thông thường, những ống kính to, nặng này có khẩu độ tối đa nhanh hơn. Điều đó đòi hỏi một yếu tố phía trước lớn hơn (ít nhất là!) - có nghĩa là nhiều kính hơn, nhiều chi phí hơn, trọng lượng hơn. Có thể thiết kế một máy ảnh siêu zoom với ống kính nhanh hơn (khẩu độ tối đa rộng hơn), nhưng làm như vậy sẽ làm cho ống kính lớn hơn (và có thể khó thực hiện hơn với phạm vi zoom khổng lồ như vậy). Điều đó sẽ đi ngược lại mục tiêu thiết kế và vì vậy bạn thường không nhìn thấy nó. Nói cách khác, đó là một loại tautology: máy ảnh siêu zoom có ​​ống kính nhỏ với phạm vi zoom cao vì chúng có .
  3. Một lần nữa không phải lúc nào cũng vậy, nhưng cũng thường xuyên: được mong đợi nhiều hơn từ ống kính SLR, vì vậy chúng được thiết kế để đáp ứng kỳ vọng cao hơn. Tất cả các thiết kế ống kính là thỏa hiệp, về kích thước, trọng lượng, chi phí hoặc chất lượng hình ảnh ở nhiều biến thể khác nhau - xem Đặc điểm chất lượng hình ảnh nào làm cho ống kính tốt hay xấu? . Hầu hết các thiết kế siêu máy đều ưu tiên điều đó và cho phép mọi người sống với kết quả (giả sử người mua ít kén chọn hơn trong thị trường đó) hoặc tự động áp dụng chỉnh sửa phần mềm rộng rãi.

Phạm vi zoom tuyệt vời đó là khá tuyệt, và độ dài tiêu cự tối đa tương đương có vẻ đáng kinh ngạc. Nhưng, bạn phải trả giá. Cảm biến nhỏ hơn vốn đã tập hợp ít ánh sáng hơn, chỉ vì nó ít hơn. Điều đó có nghĩa là nhiều tiếng ồn hơn, và không có cách nào để gian lận vật lý này. Trên thực tế, bạn có thể chỉ cần cắt trung tâm từ hình ảnh DSLR bằng một trong những ống kính lớn đó và có thể nhận được kết quả tương đương, mặc dù độ phân giải sẽ thấp hơn (trừ khi bạn có máy ảnh DSLR rất cao). Đó là bởi vì từ quan điểm thực tế, zoom hầu như không thể phân biệt được với việc cắt xén .

Ví dụ, đây là một ảnh cắt từ hình ảnh Kyla Duhamel chụp từ sân sau của cô ấy và đăng lên Flickr theo giấy phép CC-BY, sử dụng zoom ở cấp độ người tiêu dùng cho máy ảnh DSLR ở cấp độ người tiêu dùng Ngay cả ở ảnh này, nó không lấp đầy khung hình, nhưng tôi nghĩ rằng chi tiết thực tế gần như tương đương với trong video bạn liên kết.

"Mặt trăng, từ sân sau của tôi (ngày 13 tháng 4 năm 2014)" của Kyla Duhamel

Đó là với một ống kính mà nhiều người trong chúng ta cũng gọi là "siêu zoom" (thuật ngữ đôi khi rất khó hiểu!), Canon 18-200mm f / 3.5-5.6. Ống kính này nặng khoảng 1,3 pound và dài 4 inch - loại 70-200mm f / 2.8 của Canon (lưu ý phạm vi zoom giảm ngay cả khi cả hai đều ở mức 200mm!) Nặng hơn hai lần, ở mức 2,9 pound, và gần gấp đôi miễn là, và có thể có thể làm tốt hơn một chút về chi tiết - nhưng mặt trăng không thực sự là điểm khác biệt chính giữa các mô hình này. Thay vào đó, nó tăng độ sắc nét và giảm độ méo và các vật phẩm khác, khẩu độ tối đa nhanh hơn, xây dựng chắc chắn hơn, v.v.

Bạn vẫn làm có kích thước hơn, trọng lượng và chi phí, mặc dù. Đổi lại, bạn thường có được chất lượng hình ảnh tốt hơn bên ngoài tình huống "hết mình" (và thực tế không tệ hơn nhiều trong trường hợp đó).


Điều đó thật tuyệt! Cảm ơn bạn đã phản hồi chi tiết và các liên kết. Bạn có thể nói nhiều hơn (hoặc liên kết) đến điểm số 2 không? Mối quan hệ vật lý giữa kính và tốc độ khẩu độ tối đa là điều hấp dẫn đối với tôi và tôi muốn hiểu rõ hơn về nó.
Jeffrey

@Jeffrey nhiều hơn kết quả của 2.) " EF 1200 L đã có sẵn theo đơn đặt hàng đặc biệt với thời gian sản xuất khoảng 18 tháng. Tại sao thời gian dẫn dài như vậy? Vì một lý do, phải mất gần một năm để phát triển tinh thể fluorite đủ lớn được tiếp đất và đánh bóng để sử dụng trong ống kính này. Ngoài ra, ống kính này "hầu như được làm bằng tay". "( ref ) Thời gian sản xuất chắc chắn làm tăng thêm chi phí.
null

Tôi gặp vấn đề với "cảm biến nhỏ hơn sẽ mất ít ánh sáng hơn". Nhận đủ ánh sáng trên một cảm biến nhỏ thực sự dễ dàng hơn; tiếng ồn đến từ các mạch điện tử nhỏ hơn.
Peter - Tái lập Monica

1
@Peter Cho dù bạn có vấn đề hay không, đó là trường hợp! Đối với cùng mức phơi sáng - cùng mức dừng f và tốc độ màn trập (ví dụ: f / 2.8 và ¹⁄₁₀₀th) mỗi cảm biến tập hợp cùng một lượng ánh sáng cho mỗi khu vực . Nhưng một cảm biến lớp "siêu zoom" có kích thước nhỏ hơn 14 × so với máy ảnh DSLR tiêu dùng APS-C. Điều đó có nghĩa là nếu bạn chụp cả hai hình ảnh và in ở cùng một kích thước (hoặc hiển thị trên màn hình), hình ảnh từ siêu zoom phải được mở rộng hơn rất nhiều. Với cùng mức phơi sáng và cùng kết quả, hình ảnh siêu zoom được tạo ra theo nghĩa đen từ ¹⁄₁₄th ánh sáng.
mattdm

Bây giờ, người ta có thể bù cho điều này bằng cách sử dụng tốc độ màn trập dài hơn hoặc khẩu độ sáng hơn và giảm độ nhạy của môi trường để giữ độ sáng kết thúc không đổi - nếu DSLR đang sử dụng ISO 100, hãy sử dụng ISO 6 hoặc 7. Sau đó, ánh sáng sẽ là giống nhau.
mattdm

4

Ống kính Canon có tiêu cự 1200mm và khẩu độ tối đa f / 5.6, trong khi đó, ống kính Nikon có tiêu cự (ở đầu dài) là 357mm và khẩu độ tối đa f / 6.5. Vì vậy, ống kính Canon dài hơn và có khẩu độ nhanh hơn, đòi hỏi yếu tố phía trước lớn hơn, 214mm so với 55mm. Đây là một sự khác biệt đáng kể và làm cho Canon lớn hơn, nặng hơn và đắt tiền hơn.

Nikon có thể thấy rõ hơn về việc có một cảm biến nhỏ hơn, nó thực sự tương đương với việc chụp ảnh và cắt một phần nhỏ trong khoảng cách của hình ảnh thông thường và làm nổ tung nó. Làm điều này dẫn đến việc nắm bắt ít chi tiết hơn. Theo đó, ống kính Nikon chiếu một vòng tròn hình ảnh nhỏ hơn nhiều và thu được ít ánh sáng hơn, thực tế ít hơn 15 lần, điều đó có nghĩa là một hình ảnh có nhiều nhiễu hơn.

Vì vậy, trong khi ống kính Canon đắt hơn, nó sẽ cho hình ảnh sáng hơn, sắc nét hơn.


Lưu ý rằng bạn có thể chụp ảnh bằng máy ảnh FF và ống kính 360mm và cắt giảm 6,22 lần kích thước của cảm biến của CoolPix và hình ảnh sẽ có cùng trường nhìn.
Michael C

1

Một ống kính và cảm biến có liên quan đến kích thước. Máy ảnh tele khổng lồ hoạt động chống lại một cảm biến dài gấp 6 lần và rộng gấp 6 lần so với cảm biến của máy ảnh siêu zoom mini.

Kết quả là một thấu kính trong đó mỗi phần tử có đường kính gấp 6 lần và độ dày gấp 6 lần. Khoảng cách giữa các yếu tố teh cũng được phóng to bởi một yếu tố 6. Và kết quả: 6 * 6 * 6 = 216 lần nặng hơn! Và một ống kính được mở rộng 8 cm thay vào đó sẽ dài 48 cm (3 so với 18 inch).

Sau đó, chủ sở hữu của một ống kính lớn cũng muốn nó hoạt động tốt hơn zoom mini đó - vì vậy nó chính xác hơn và có thể có nhiều thành phần có đường kính thậm chí còn lớn hơn.

Và tăng giá và kích cỡ ...


Đó là một đối số rất cần thiết (khối lượng và do đó trọng số quy mô với khối lập phương có kích thước tuyến tính, tất cả những thứ khác bằng nhau). Ước tính ngoài lề có vẻ như trong sân bóng: giả sử 100g cho ống kính nhỏ, chúng tôi đạt mức 216 * 100 = 21.600 gram, hoặc ~ 21 kg.
Peter - Hồi phục lại

1

Tại sao bạn sẽ mua một ống kính tốt? Bởi vì nó chụp ảnh tốt. Tất cả những thứ khác đều bằng nhau, chất lượng hình ảnh và khẩu độ có độ dài tiêu cự cố định không thể có được bằng một ống kính zoom có ​​cùng giá.

Thu phóng có nguyên nhân chính là các ống kính bên trong có nhiều lỗi hơn và phản xạ nhiều hơn và phải che các lỗi này với khẩu độ nhỏ hơn.

Tại sao khẩu độ lớn là mong muốn? Nó cho phép bạn tự do chơi với độ sâu của trường, làm mờ hậu cảnh; và rõ ràng nó cho phép bạn chụp ảnh tốt hơn khi ánh sáng yếu. 1 Khẩu độ lớn cũng là một dấu hiệu cho thấy chất lượng của ống kính (nếu chúng tôi giả sử nhà sản xuất có cùng tiêu chuẩn chất lượng hình ảnh tối thiểu cho mọi ống kính ở khẩu độ tối đa). Một ống kính khẩu độ lớn sẽ mang lại chất lượng hình ảnh tốt hơn ở khẩu độ của ống kính khẩu độ nhỏ hơn, rẻ hơn với tiêu cự bằng nhau.

Như một minh họa cho tầm quan trọng của chất lượng và độ sâu trường ảnh: Tôi đã từng chụp bức ảnh này bằng máy ảnh Nikon 135mm / f2 (mặc dù tôi không nhớ cài đặt f-stop thực tế):

Nền trước và nền mờ

So sánh với Coolpix là một chút không công bằng vì hình ảnh được tạo trên phim 35 mm giúp dễ dàng có độ sâu trường ảnh nông; trong mọi trường hợp tôi cho rằng hình ảnh này sẽ không thể chụp được với siêu zoom 83x đó. Khung, vâng; nhưng nền sẽ mờ hơn nhiều.

Nhược điểm chính của ống kính khẩu độ lớn là kích thước, trọng lượng và giá trị của chúng. Không có gì lạ khi mọi người mua thiết bị cực kỳ đắt tiền và sau đó không bao giờ mang nó đi bất cứ đâu vì nó cồng kềnh và cũng có thể bị đánh cắp hoặc hư hỏng, vì vậy họ luôn luôn sử dụng thiết bị nhỏ, rẻ tiền mỗi ngày.


1 Với khả năng ASA cao của các cảm biến hiện đại và ổn định hình ảnh của máy ảnh điện tử, khẩu độ nhỏ không còn là trở ngại khó khăn như với thiết bị analog. Dưới một mức độ ánh sáng nhất định, bạn chỉ đơn giản là không thể chụp bất kỳ hình ảnh cầm tay nào trên phim với khẩu độ nhỏ. Với máy ảnh hiện đại, bạn có thể; họ chỉ ồn ào


Trên thực tế, siêu zoom trên P900 có độ sâu trường cực hẹp. Ảnh này được chụp từ khoảng cách khoảng 50 yard và các đối tượng cách đối tượng ít hơn một bước chân là không tập trung: i.stack.imgur.com/d4kfj.jpg (Thực tế, việc tập trung bắn là thử thách thực sự.) một khoảng cách có lẽ là 10 yard, nền (một sườn đồi bóng mờ ở 20 yard) hoàn toàn biến mất: i.stack.imgur.com/6PSox.jpg
Jim Demers

@JimDemers Thú vị. Nhưng độ dài tiêu cự phải rất lớn ở đó, có lẽ là tối đa; dẫn đến độ sâu trường ảnh nông hơn nhiều. Làm thế nào để nó nhìn vào tiêu cự tương đương 135mm?
Peter - Tái lập Monica
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.