Các ống kính zoom rẻ hơn thường nhanh hơn ở đầu rộng và chậm hơn ở đầu dài (ví dụ: Canon EF-S 18-55mm f / 3.5-5.6 $ 150). Các ống kính zoom khẩu độ không đổi đắt tiền hơn có cùng khẩu độ bất kể (ví dụ: $ 800 Canon EF 17-40mm f / 4.0 L).
Câu hỏi của tôi là: những ống kính tốt này có bao cát ở các cài đặt rộng hơn hay chúng có một hệ thống quang học khác cho phép chúng duy trì cùng khẩu độ trong phạm vi zoom?
Câu trả lời:
Thật không may, các câu trả lời khác không làm nhiều hơn gợi ý về động lực có thể liên quan đến việc chọn thiết kế cái này hay cái khác. Không ai trong số họ thực sự thậm chí còn gợi ý về cách thu phóng khẩu độ cố định và thay đổi thực sự khác nhau.
Có là thực sự là một sự khác biệt khá cơ bản trong thiết kế. Cơ hoành (bộ phận tạo thành khẩu độ) trong hầu hết mọi ống kính nằm ở đâu đó ở giữa ống kính. Trong thu phóng khẩu độ cố định, chỉ các phần tử phía sau màng chắn di chuyển xung quanh để thực hiện thu phóng. Trong chế độ phóng to khẩu độ thay đổi, các yếu tố cả phía sau và phía trước khẩu độ di chuyển xung quanh để thực hiện thu phóng.
Ít nhất trong trường hợp thông thường, đường kính của khẩu độ không thay đổi khi bạn phóng to. Điều này khá dễ dàng để xác minh - chụp ảnh ở các tỷ lệ thu phóng khác nhau và khẩu độ tối đa với một số điểm nổi bật ngoài tiêu cự. Ít nhất là với ống kính zoom thông thường của bạn, các điểm nổi bật ngoài tiêu cự sẽ vẫn tròn ở tất cả các độ dài tiêu cự, cho thấy khẩu độ vẫn mở rộng (trong đó nó tròn). Dừng ống kính xuống một vài điểm dừng và bạn sẽ bắt đầu thấy hình dạng từ các lưỡi khẩu độ đóng (mặc dù các ống kính có nhiều lưỡi dao, đặc biệt là các lưỡi tròn, sẽ giữ được các điểm nổi bật gần như tròn hơn một chút so với các loại khác).
Khi / nếu các thành phần phía trước khẩu độ di chuyển xung quanh trong khi thu phóng, bạn đang thay đổi độ dài tiêu cự (hiệu quả) của phần đó của ống kính. Sau đó, bạn đang truyền ánh sáng qua khẩu độ có đường kính cố định, nghĩa là thay đổi f / stop (hiệu quả). Vì nó chỉ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ dài tiêu cự hiệu quả của các phần tử ở phía trước cơ hoành, nên sự thay đổi không (thường) tương quan chính xác với sự thay đổi về độ dài tiêu cự hiệu quả tổng thể - di chuyển các phần tử phía sau màng ngăn thay đổi tiêu cự hiệu quả độ dài mà không thay đổi khẩu độ hiệu quả (ví dụ: 28-135 của tôi có phạm vi zoom gần 5: 1, nhưng khẩu độ chỉ thay đổi từ f / 4.0 đến f / 4.5).
Chúng có các thấu kính khác nhau và thường là các ống kính lớn hơn đáng kể cho cùng một dải tiêu cự (so sánh 70-200mm f / 2.8 với 70-300mm f / 4.5-5.6 và thấy rằng ống kính này nhỏ hơn so với). Để có được khẩu độ không đổi ở đầu dài, bạn cần phải có nòng lớn hơn vì khẩu độ là tỷ lệ so với tiêu cự. Tuy nhiên, nếu bạn làm toán cho các ví dụ của bạn:
18mm f / 3.5 có nghĩa là mở 5,14mm 55mm f / 5.6 có nghĩa là mở 9,82mm
17mm f / 4.0 có nghĩa là mở 4,25mm 40mm f / 4.0 có nghĩa là mở 10 mm
Rõ ràng là đường kính vật lý của khẩu độ có thể lớn hơn trong cả hai trường hợp. Vì vậy, trong cả hai trường hợp, bạn sẽ đưa ra giả thuyết rằng ở đầu rộng nhất, bạn sẽ có thể là f / 2.0 hoặc ở đâu đó và kịch bản đóng bao cát của bạn sẽ áp dụng cho cả hai. Mặt khác, về sau, quang học có thể được đơn giản hóa và do đó đạt đến chất lượng chính trong kết quả. Vậy ... Đánh đổi.
Trong mọi trường hợp, zoom có cấu trúc khá phức tạp, nhiều hơn so với ống kính một tiêu cự từng có, và do đó, có rất nhiều cân nhắc xung quanh hiệu chỉnh quang học ở các độ dài tiêu cự khác nhau, ảnh hưởng của khẩu độ đối với hiệu chỉnh đó, v.v. Có thể, do thiết kế ống kính và chi phí liên quan, việc cố gắng mở rộng hơn ở đầu ngắn sẽ dẫn đến độ mềm cực kỳ khó chấp nhận trong ảnh hoặc một số hình thức xóa nhòa khác.
Cuối cùng, chắc chắn có các cấu trúc quang học khác nhau giữa hai. Heck, có cấu trúc quang học khác nhau giữa các ống kính có cùng cấu hình nhưng các nhà sản xuất khác nhau. Tất cả là do chi phí so với lợi ích và cuối cùng, thị trường sẽ chịu mức giá nào cho một ống kính của một công trình nhất định.
Nói một cách đơn giản, tỷ lệ f / 4.0 có nghĩa là kích thước hiệu quả của khẩu độ là tiêu cự chia cho 4 - đối với 600mm f / 4.0, điều này không có nghĩa là có một lỗ 150mm trong đó các lưỡi khẩu độ, chỉ có ống kính cư xử như thể có. (nếu bạn nhìn vào thiết kế của Canon 600 f / 4.0 thì rõ ràng không có khoảng trống để mở 150mm ở giữa ống kính).
Đây là nguyên tắc đằng sau các ống kính khẩu độ không đổi, kích thước của khẩu độ ảo thay đổi trong toàn phạm vi zoom, mặc dù khuôn mặt khẩu độ vật lý rõ ràng vẫn giữ nguyên kích thước.
Tất cả các zoom đều thay đổi kích thước của khẩu độ ảo hoặc hiệu quả trong khi thu phóng, "khẩu độ không đổi" (tỷ lệ f thực sự không đổi) chỉ đơn giản là thay đổi khẩu độ đủ để giữ cho khẩu độ theo tỷ lệ độ dài tiêu cự như cũ. Thiết kế của ống kính "khẩu độ không đổi" không khác biệt hoàn toàn, chỉ là mức độ mà khẩu độ rõ ràng thay đổi.
Để đánh cắp các con số từ câu trả lời của John (để tiết kiệm chúng một lần nữa) kích thước của khẩu độ ảo cho hai ống kính được đề cập là:
Canon EF-S 18-55mm f / 3.5-5.6 5.14mm @ 18mm - 9.82mm @ 55mm
Canon EF 17-40mm f / 4.0 4.25mm @ 17mm - 10 mm @ 40mm
Nếu quang học trong 18-55 tạo ra khẩu độ ảo 15mm ở đầu dài thì đó sẽ là ống kính khẩu độ không đổi (@ f / 3.5), điều này sẽ rất tốn kém tuy nhiên do phạm vi zoom tương đối lớn, đó là lý do tại sao một ống kính giá rẻ vẫn còn f / 5.6
Không có bao cát diễn ra trong ống kính khẩu độ không đổi, ở đầu rộng, ống kính đang cố gắng hết sức có thể, chỉ là nó đã được thiết kế để hoạt động nhanh hơn ở đầu dài!
Câu hỏi của tôi là: những ống kính tốt này có bao cát ở các cài đặt rộng hơn hay chúng có một hệ thống quang học khác cho phép chúng duy trì cùng khẩu độ trong phạm vi zoom?
Hãy nhớ rằng khi sử dụng số f để biểu thị khẩu độ, nó được biểu thị dưới dạng một phần của độ dài tiêu cự, do đó khi bạn phóng to, đường kính hiệu quả của khẩu độ tương tự được biểu thị bằng một số khác nhau. f / 2.8 ở mức 20 mm bằng một nửa đường kính hiệu quả của khẩu độ f / 2.8 ở mức 40mm. Vì vậy, thu phóng khẩu độ không đổi của bạn không thực sự "duy trì cùng khẩu độ trong toàn phạm vi thu phóng" như vậy. Trên thực tế, zoom 18-55 duy trì cùng đường kính hiệu quả khẩu độ trong toàn phạm vi zoom sẽ giống như f / 3.5-10.7.
Vì vậy, không loại ống kính zoom nào thực sự duy trì cùng đường kính hiệu quả khẩu độ. Lưu ý rằng đường kính hiệu dụng không nhất thiết là đường kính thực của vòng khẩu độ, vì một phần của hiệu ứng thu phóng là bản thân vòng khẩu độ được phóng to. Nhưng đường kính hiệu quả là những gì có liên quan .
Các nhà thiết kế ống kính chiến đấu để giải quyết một số vấn đề bao gồm quang sai màu, độ méo, độ sắc nét và họa tiết. Với một ống kính zoom, điều này càng khó khăn hơn vì chúng phải giải quyết những vấn đề này không chỉ ở một tiêu cự duy nhất mà trong toàn bộ phạm vi zoom. Tuy nhiên, tất cả các thiết kế ống kính tạo ra sự thỏa hiệp đơn giản vì có rất nhiều lực lượng đối lập. Đối với ống kính zoom, các nhà thiết kế ống kính quyết định khẩu độ nào họ có thể tránh được ở mỗi độ dài tiêu cự trong phạm vi zoom, mà không làm mềm quá nhiều hoặc các vấn đề khác như mờ.
Mong muốn một ống kính zoom có đường kính hiệu quả khẩu độ rộng hơn nhiều ở đầu tele so với đầu rộng, vì khi hình ảnh được phóng to, bạn cần nhiều ánh sáng hơn để cùng một lượng cảm biến rơi vào cảm biến / phim. Đó là, bạn cần nó rộng hơn nhiều chỉ để đạt được cùng số f.
Zoom rẻ hơn thường chỉ làm cho thỏa hiệp hơn về tốc độ ở đầu tele hơn là đắt hơn.
Thu phóng khẩu độ không đổi như Canon EF 17-40mm f / 4.0 L mà bạn đề cập tạo ra sự thỏa hiệp khác nhau; họ đã nỗ lực nhiều hơn để có được khẩu độ hiệu quả rộng hơn ở đầu tele. Do đó, họ sử dụng nhiều kính hơn và tạo ra một ống kính nặng hơn. Vì mọi thứ cũng là một sự thỏa hiệp, họ không muốn nỗ lực của mình để có khẩu độ rộng hơn ở đầu tele để tăng độ mềm mại hoặc độ mờ ở đầu rộng, do đó hạn chế khẩu độ tối đa của đầu rộng. Vì vậy, bạn có được sự cân bằng khác nhau về kích thước khẩu độ so với "biến số" rẻ hơn, nhẹ hơn (trong thực tế thực tế ít thay đổi hơn về đường kính khẩu độ thực tế) và tất cả những gì nó thực sự phụ thuộc vào loại giao dịch đã được thực hiện trong thiết kế ống kính.
Đó là vấn đề có sự kết hợp chính xác giữa các yếu tố lõm và lồi để giảm sự mất ánh sáng trong phạm vi của zoom. Mặc dù f / 4.0 có vẻ như bạn bị lừa ở khẩu độ nhanh hơn, nhưng đó là kết quả của việc có được hình ảnh sắc nét mà không bị quang sai màu trong khi vẫn giữ thời gian và ánh sáng nhất quán trong phạm vi zoom và tiêu cự của bạn.
Canon có một số tài liệu rất hay giải thích tất cả những điều này, cùng với cách nhiễu xạ quang học đang được sử dụng trong một số ống kính mới hơn của họ để chống lại tất cả các nhược điểm trước đó đối với quang học thông thường. Tôi sẽ đăng nó ngay khi tôi tìm thấy nó một lần nữa.
Vui thay, câu trả lời (hiện tại) được chấp nhận lại hoàn toàn sai. Hoặc là, hoặc thuật ngữ của nó "trước khẩu độ" và "phía sau khẩu độ" được nhìn thấy từ phía bên của cảm biến (sẽ không có nhiều ý nghĩa) hơn là ống kính phía trước.
Các học sinh tham quan, hình ảnh của khẩu độ mở khi nhìn qua ống kính phía trước, có một tỷ lệ thuận với đường kính độ dài tiêu cự khi phóng to với hằng số khẩu độ (đó là những gì các nhiếp ảnh gia làm việc với và thường tương ứng với kích thước mở khẩu độ vật lý lưỡi dao). Rõ ràng sự thay đổi kích thước rõ ràng này đòi hỏi phải thay đổi các thành phần thấu kính giữa khẩu độ và ống kính phía trước. Sự thay đổi này sẽ là đủ cho ảnh hưởng đến sự thay đổi mong muốn trong chiều dài tiêu cự tại hằng sốkhẩu độ trong các thiết kế đơn giản; tuy nhiên, một ống kính zoom hiện đại chứa khá nhiều yếu tố thay vì chỉ những người chịu trách nhiệm xác định độ dài tiêu cự: rất nhiều yếu tố khắc phục cũng có liên quan. Cho dù bất kỳ nhóm phía sau di chuyển ngoài các nhóm phía trước, do đó là một vấn đề của công thức quang học chính xác.