Würde ein 50-mm-Objektiv einer Canon APS-C-Ernte genau das gleiche Bild liefern wie ein 80-mm-Objektiv einer Vollbildkamera?

Szenario:

• Ich habe ein 80-mm-Objektiv auf eine FF-Kamera gesetzt und ein Bild aufgenommen
• Ich habe ein 50-mm-Objektiv auf eine Canon APS-C-Crop-Kamera (1,6-facher Crop) gesetzt und ein Bild aufgenommen

Ich gehe davon aus, dass die Sichtfelder dieser beiden Fotos aufgrund der effektiven Brennweite des 50-mm-Objektivs auf einem Zuschneidekörper von 80 mm gleich sind.

Wären diese beiden Fotos identisch (dh Schärfentiefe, Perspektive usw.)?

Wären diese beiden Fotos identisch (dh Schärfentiefe, Perspektive usw.)?

• Schärfentiefe: nicht genau, aber sehr ähnlich, wenn Sie auch die verwendete Blendenzahl mit demselben Erntefaktor multiplizieren . Wenn Sie 1: 2,8 mit Ihrem 50-mm-Objektiv bei einer APS-C-Kamera verwenden, verwenden Sie 1: 4,48 bei einem 80-mm-Objektiv mit einer FF-Kamera, um den gleichen Gesamt-DoF zu erzielen. Möglicherweise haben Sie dieselbe DoF- Menge , vorausgesetzt, beide Bilder werden mit derselben Anzeigegröße und aus derselben Entfernung angezeigt, aber die Verteilung vor und hinter der tatsächlichen Fokusentfernung ist geringfügig unterschiedlich. Wenn Sie dagegen 1: 1,4 mit dem 80-mm-Objektiv einer FF-Kamera verwenden, benötigen Sie ein 50-mm-Objektiv mit 1: 0,875 am 1,6-fachen Crop-Body, um den gleichen DoF zu erzielen.
• Perspektive: Ja, solange die Kameraposition identisch ist, ist die Perspektive unabhängig von Brennweite, Sensorgröße oder dem resultierenden Sichtfeld dieselbe . Die Perspektive wird nur durch eines bestimmt: Die Position des optischen Zentrums der Kamera relativ zu den verschiedenen Objekten in der Szene .
• Geometrische Verzerrung: Nein. Einige Leute verwechseln Perspektive und geometrische Verzerrung, aber sie sind zwei völlig verschiedene Dinge . Die erste wird durch die Position der Kamera relativ zur Szene bestimmt. Letzteres wird durch die Projektion einer dreidimensionalen Welt auf ein zweidimensionales Aufzeichnungsmedium durch die Linse bestimmt. Selbst zwei verschiedene Designs von 50-mm-Objektiven für dieselbe Sensorgröße können unterschiedliche Projektionsmodelle verwenden und unterschiedliche Verzerrungseigenschaften aufweisen.
• Hintergrundunschärfe: Die Anzahl und Form der Blendenlamellen hat einen starken Einfluss auf das Erscheinungsbild der Hintergrundunschärfe (und der Vordergrundunschärfe). Wir nennen die ästhetischen Qualitäten des Hintergrundunschärfe Bokeh . Es wird durch das optische Design der Linse beeinflusst, einschließlich der Korrektur für einige der klassischen Aberrationen, die jedes Mal auftreten, wenn eine Linse mit realer Dicke verwendet wird, um Licht mit mehr als einer Wellenlänge zu brechen. Es wird auch von der Form und Anzahl der Blendenlamellen beeinflusst, die sich möglicherweise im Strahlengang befinden. Zwei Objektive, die mit derselben Kamera mit derselben Brennweite und sehr ähnlichen optischen Formeln verwendet werden, können außerhalb der Fokusbereiche unterschiedlich gerendert werden, und ihr Bokeh sieht sehr unterschiedlich aus, wenn ihre Blendenblenden unterschiedlich hergestellt werden.
• ISO, Verschlusszeit usw.: Nein. Wenn Sie die Blende ändern, um den gleichen DoF zu erzielen, müssen Sie einen der anderen Belichtungsparameter ändern, um die gleiche Belichtung beizubehalten. Zum Ausgleich müssen entweder Verschlusszeit oder ISO oder einige von beiden geändert werden.

Letztendlich gibt es bei Verwendung von Sensoren unterschiedlicher Größe keine exakte Äquivalenz . Zusätzlich zu den obigen Punkten bricht die DoF- Äquivalenz bei Makroentfernungen¹ und bei der Berechnung von Hyperfokalentfernungen zusammen (die auf DoF basieren und wie viel DoF vor und wie viel hinter dem tatsächlichen Fokuspunkt liegt).

_{¹ Da Objektive auf sehr enge "Makro" -Distanzen fokussiert werden, um eine Vergrößerung nahe 1: 1 zu erzielen, ändern sich ihre effektiven Brennweiten so weit, dass die "angegebene" Brennweite eines Objektivs die zu erwartende Schärfentiefe nicht mehr genau berechnet .}

Bilder von verschiedenen Objektiven sehen unterschiedlich aus, da die Objektive unterschiedlich sind . Abhängig von Ihrer Differenztoleranz können Sie jedoch möglicherweise Ergebnisse erzielen, die nahe genug sind.

Zum Zweck der Diskussion wird angenommen , dass das gleiche Objektiv kann das gleiche Bild erzeugen, obwohl es physisch unmöglich sein kann. Für diejenigen, die befürchten, dass Bilder nicht perfekt übereinstimmen, werden "identische Bilder" definiert als "Bilder, deren Differenz gegen Null geht, da sich die Differenz der Bedingungen, unter denen sie aufgenommen wurden, ebenfalls gegen Null nähert".

Konzentriert sich auch auf die Neuerstellung von Bildern in größeren Formaten, die in kleineren Formaten aufgenommen wurden, um Probleme mit nicht vorhandenen Objektiven zu vermeiden. Ein Wechsel von größer zu kleiner wäre jedoch kein Problem, wenn jemand die erforderlichen Objektive herstellen würde.

• Sichtfeld - Gleiches nach Multiplikation der Brennweite mit dem Zuschneidefaktor.

• Perspektive - Gleich, wenn die Kamera in derselben Position gehalten wird.

• Schärfentiefe - Solange die Blende auch mit dem Erntefaktor multipliziert wird. Hier ist die Formel für die Schärfentiefe:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = Blende F-Nummer
  C = Verwirrungskreis
  u = Abstand zum Motiv
  f = Brennweite

  Beachten Sie, dass die Brennweite, wenn sie mit dem Zuschneidefaktor multipliziert wird, im Nenner quadriert wird. Um den DOF konstant zu halten, muss der Zähler auch mit dem Quadrat des Erntefaktors multipliziert werden. Die Stellen, an denen dies zu tun ist, liegen in der Blenden-Blendenzahl und der Größe des Verwirrungskreises. Da wir vom Erntesensor zum Vollbild wechseln, können wir jedes mit dem Erntefaktor multiplizieren, um den gleichen DOF zu erhalten.

• Hintergrundunschärfe - Kann auch gleich gehalten werden, wenn sowohl Brennweite als auch Blende mit dem Zuschneidefaktor multipliziert werden. Hier ist eine Formel für Hintergrundunschärfe:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = Unschärfe
  f = Brennweite
  N = Blende F-Zahl
  m _s = Motivvergrößerung (was ist das?)
  x _d = Abstand zwischen Motiv und Hintergrund
  s = Motivabstand 

• Einige Faktoren, die Michael C diskutiert , werden hier nicht angesprochen.

Die Formeln ignorieren jedoch Linsenverzerrung, Aberration und andere Faktoren, die mit dem Linsendesign zusammenhängen.  Während es für verschiedene Objektive "möglich" ist, Bilder zu erzeugen, die dieselben Parameter und dasselbe Erscheinungsbild aufweisen, wenn zwischen Schnittsensor und Vollbild gewechselt wird, sehen sie normalerweise nicht gleich aus. Selbst Objektive mit "gleichem" Design weisen genügend kleine Unterschiede auf, so dass sie unterschiedlich aussehen. Unterschiedliche Objektive haben unterschiedlichen Charakter .

Berücksichtigen Sie das unterschiedliche Erscheinungsbild der Hintergrundunschärfe und des Bokehs, die von verschiedenen 35-mm-Objektiven bei 1: 2,8 erzeugt werden, alle auf dem Erntesensor. Unterschiedliche Größen, unterschiedliche Kantenhighlights, unterschiedliche Glätte, unterschiedliche Formen. Durch Ändern der Sensorgröße wird die Abweichung weiter erhöht, die bereits bei gleichbleibender Sensorgröße auftritt.

Doch auf Ihrer Toleranz für Differenz abhängig, können Sie in der Lage sein , Ergebnisse zu erzielen , die nahe genug sind. Betrachten Sie das sechste Bild unten, das mit einem 50-mm-Objektiv bei F4 aufgenommen wurde. Vergleichen Sie auch die siebten (35 / 1,4) und neunten (50/2) Bilder, die weit offen aufgenommen wurden.

Cimko 35 / 2,8; Hansa 35 / 2,8; Vivitar Series-1 35-85 / 2.8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Fujian 35 / 1,7 (c-Mount); Pentax SMC 50/2 (0,7x)

FujiFilm, Fujian und Pentax weit offen:

Unter der Annahme der gleichen Anzahl von Pixeln wären sie in Form und Schärfentiefe identisch, was die gleiche Blende ( nicht die Blendenzahl, sondern das volle f: xy-Verhältnis) und einen um den Faktor 2,56 größeren ISO-Wert für die Zuschneidekamera ergibt. Wenn Sie dieselbe ISO und dieselbe Blendenzahl verwenden, wächst die Schärfentiefe um den Zuschneidefaktor.

Es gibt einen Grund, warum Menschen größere Sensoren für mehr Licht und / oder weniger Schärfentiefe verwenden.

Einfache Antwort Nein. Bei gleichem Abstand zum Motiv könnte ein ähnliches Sichtfeld für Rahmenzwecke erstellt werden. Außerdem ist nicht jedes Glas gleich, so dass eines in Klarheit und Schärfe einen Vorteil gegenüber dem anderen hat. Ein Vorteil des Erntesensors besteht darin, dass er nur die Mitte des Objektivs erfasst, wenn Sie ein Vollformatobjektiv an einem Erntesensorkörper verwenden. In diesem Fall ist es möglich, dass die Eckenschärfe bei 50 mm besser ist als bei 80 mm bei Vollbild.

Wenn alles völlig gleich wäre, würde der Erntesensor unter genau den gleichen Bedingungen weniger Licht sammeln und müsste daher den ISO-Wert erhöhen oder den Verschluss verlangsamen (vorausgesetzt, das Objektiv war bereits vollständig geöffnet).

Die nahezu äquivalenten Beziehungen zwischen FF und zugeschnittener Kamera sind folgende:

FocalLength _FF = FocalLength- _Ernte * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _Ernte * CropFactor

ISO _FF = ISO- _Ernte * CropFactor ²

wo die meisten Leute die erste Gleichung kennen, aber viele die zweite und letzte Gleichung vergessen.

Die erste Gleichung erklärt, wie die Brennweite geändert werden muss, um den Erntefaktor zu berücksichtigen und das gleiche Sichtfeld beizubehalten. Das wissen die meisten Menschen.

Wenn Sie nun die Brennweite verkleinern, aber die gleiche Blende beibehalten, sammelt das Objektiv weniger Licht, da der Durchmesser der Blendenöffnung wie folgt ist:

ApertureOpening = FocalLength / Fstop

... und um den Bruch gleich zu halten, müssen sowohl der Zähler als auch der Nenner durch Multiplikation mit dem Erntefaktor geändert werden. Dies stellt sicher, dass die Öffnungsöffnung und damit die Fähigkeit zum Sammeln von Licht gleich bleibt.

Belichtung und ISO werden nun so definiert, dass Belichtung wie folgt lautet:

Exposure = ISO * ExposureTime / Fstop ²

Die Belichtungszeit ist bei FF- und Zuschneidekameras offensichtlich gleich, wenn Sie das entsprechende Bild aufnehmen möchten. Nun, da ich erklärt habe, dass Sie Fstop mit CropFactor multiplizieren müssen, um die Lichtsammelfähigkeit aufrechtzuerhalten. Um die Belichtung aufrechtzuerhalten, müssen Sie daher mehrere ISO-Werte von CropFactor ^{2 verwenden} . Ist das ein Problem? Nein, da FF-Sensoren hinsichtlich der Fläche um den Faktor CropFactor ² physisch größer sind , können Sie ISO mit CropFactor ² multiplizieren , ohne nachteilige Rauscheffekte zu haben, vorausgesetzt, die Pixelgröße wird größer, dh die Megapixelzahl ist das Gleiche.

Überprüfen wir also:

1. Sichtfeld: beibehalten
2. Lichtsammelfähigkeit: beibehalten
3. Geräuschpegel: beibehalten
4. Belichtung: beibehalten

Nun gibt es zwei weitere Faktoren, die Ihre Wahl der Ausrüstung beeinflussen können. Sie sind die Schärfentiefe (DOF) und die Hintergrundunschärfe.

Wie @xiota erklärte, lautet die DOF-Formel:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

Der Motivabstand bleibt gleich, Fstop wird mit CropFactor multipliziert, CoC (Kreis der Verwirrung) wird auch mit Crop-Faktor multipliziert, da die Sensordimensionen um einen CropFactor-Faktor größer sind. Der Nenner wird auch mit CropFactor ² multipliziert , sodass die Schärfentiefe (DOF) gleich bleibt.

Es gibt jedoch noch einen weiteren Aspekt, die Hintergrundunschärfe. Mein Verständnis ist, dass Hintergrundunschärfe ist:

Unschärfe = FocalLength SubjMagnification BgDistance / (Fstop (SubjDistance ± BgDistance))

Wenn SubjMagnification ohne Einheit ist, hat der Zähler Längeneinheiten im Quadrat. Der Nenner hat Längeneinheiten. Unschärfe hat also Längeneinheiten.

Lassen Sie uns überprüfen, was für eine FF-Kamera passiert. FocalLength wird mit dem Crop-Faktor multipliziert, aber auch Fstop wird mit dem Crop-Faktor multipliziert. Die Motivvergrößerung ist anscheinend die Größe des Sensors geteilt durch die Größe des Motivs. Die Größe des Motivs bleibt gleich, aber die Größe des Sensors ist um den Faktor CropFactor kleiner oder größer. Bei FF wird SubjMagnification also mit CropFactor multipliziert. Unschärfe wird also mit CropFactor multipliziert. Dadurch wird die Größe der Unschärfescheibe größer, aber auch die Sensorgröße, sodass die Unschärfescheibe den gleichen Prozentsatz des Sensors einnimmt!

Überprüfen wir also die Hintergrundeigenschaften:

5. Schärfentiefe: beibehalten
6. Hintergrundunschärfe: beibehalten

Ja, die Fotos wären identisch, wenn Sie ein gleichwertiges Objektiv verwenden. Beachten Sie jedoch, dass Sie ein 80-mm-1: 1,2-Objektiv wahrscheinlich sehr leicht finden können (na ja, es könnte 85 mm, aber nah genug sein), aber ein 50-mm-1: 0,75-Objektiv zu finden, könnte eine Herausforderung sein. Wenn Sie also viel Hintergrundunschärfe, geringe Schärfentiefe und geringes Rauschen wünschen, bietet die Verwendung von Vollbild einige Vorteile: Sie können wahrscheinlich nicht das gewünschte Objektiv für eine Zuschneidekamera finden!

Wenn wir noch kleiner werden und Handy-Sensoren in Betracht ziehen (Crop-Faktor 7-8), benötigen Sie ein 10-11-mm-Objektiv mit einer Blende von ca. 1: 0,15 - 1: 0,17. Ich bin sicher, Sie werden ein solches Objektiv nicht finden!

Lassen Sie uns einen kurzen Überblick über die Gültigkeit der nahezu äquivalenten Beziehungen geben. Der Canon 17-55 mm 1: 2,8 IS USM-Zoom wiegt 645 Gramm. Bei Vollbild wäre es 27-88 mm 1: 4,5. Sie finden ein 24-70 mm 1: 4 IS USM-Objektiv mit einem Gewicht von 600 Gramm und ein 24-105 mm 1: 4 IS USM-Objektiv mit einem Gewicht von 669 Gramm. Die Filtergewindegröße beträgt bei allen Objektiven 77 mm. Ich denke, sie müssen fast gleichwertig sein und ungefähr die gleiche Menge Glas haben.

Das Nicht-IS-USM-Gewicht von 24-70 mm 1: 2,8 beträgt jedoch 953 Gramm, sodass deutlich mehr Glas enthalten ist.

Betrachten Sie zum Beispiel auch Coolpix P1000. Es wird mit einem 125-fachen Zoom von 4,3 bis 539 mm beworben, was 24 bis 3000 mm entspricht. Die Blende ist 1: 2,8 - 1: 8, aber es gibt keine "äquivalente" Spezifikation für die Blende, die der Hersteller bequemerweise vergessen hat. Haben Sie ein 3000 mm 1: 8-Objektiv gesehen? Ich habe es nicht getan, aber es würde riesig hupen, mit einem Durchmesser von mindestens 3000 mm / 8 = 375 mm. Der Hersteller hätte daran denken müssen zu sagen, dass f / 2.8 - f / 8 f / 15.6 - f / 44.5 entspricht. Dies zeigt, dass Menschen normalerweise die Äquivalenzbeziehung für die Blende vergessen und sich nur an die Beziehung für die Brennweite erinnern.