Dare un senso all'ottica dell'obiettivo per le fotocamere con sensore di raccolto

Se stavi pensando di acquistare una nuova fotocamera o stavi pensando di aggiornare una fotocamera, probabilmente hai sentito parlare di fotocamere con sensore di ritaglio, ma cosa significa? In che modo il fattore di ritaglio influisce sulla selezione dell'obiettivo? Quando si prendono in considerazione i sistemi, spesso non sono solo i corpi macchina da considerare, ma anche la selezione degli obiettivi per quel sistema.

Ottica del sensore ed equivalenze

Ottica del sensore di raccolto

La maggior parte dei nuovi fotografi spesso inizia con fotocamere con sensore di ritaglio perché di solito sono meno costose. Ma man mano che diventi più avanzato, ha senso passare a un sistema full frame? Se stai pensando di aggiornare, esiste un percorso di aggiornamento ragionevole?

Ad esempio, dovresti acquistare obiettivi full frame da utilizzare con il corpo del sensore di ritaglio? Sembra così confuso e ad essere onesti, è un po 'complicato e le semplici regole pratiche non raccontano l'intera storia. Piuttosto che guardare alle differenze nei sensori della fotocamera stessi (sono tutti abbastanza buoni), proviamo a dare un senso agli obiettivi stessi.

Obiettivi con lunghezza focale simili: Olympus micro 4 / 3rds 40-150 mm f / 2.8 (equivalente a 80-300 mm) e Canon 100-400 mm f / 4.5-5.6 (per full frame).

Dimensioni delle lenti

Se stai guardando gli obiettivi, vedrai molte diverse lunghezze focali e aperture. Anche dallo stesso produttore per lo stesso corpo macchina, ci sono spesso diverse combinazioni di apertura e lunghezza focale. Poiché una parte importante della fotografia è l'ottica, come puoi iniziare a confrontare obiettivi per sensori di dimensioni diverse? Come si relazionano gli obiettivi al corpo della fotocamera che stai guardando?

Nifty 50mm (full frame a sinistra) e micro 4 / 3rds 25mm (equivalente a 50mm) a destra.

Andando oltre, in che modo i sensori di ritaglio di dimensioni diverse influenzano l'ottica dell'obiettivo? Un obiettivo f / 2.8 su una fotocamera con sensore di ritaglio è effettivamente un obiettivo f / 2.8 o è qualcos'altro? E le fotocamere di formato più grande? Perché le aperture più piccole (f-stop) sembrano così grandi ma le immagini sono così meravigliose con una grande separazione dello sfondo e bokeh?

Tutto ciò si riferisce all'ottica dell'obiettivo e alle equivalenze dei sensori di ritaglio, uno dei grandi misteri della fotografia che la maggior parte dei fotografi non comprende davvero.

Nozioni di base sull'ottica delle lenti

Per comprendere l'ottica delle lenti è necessario capire cosa fa una lente alla luce che entra in essa. La luce che passa attraverso una lente si inverte effettivamente, capovolgendo l'immagine capovolta. La luce quindi proietta sul sensore digitale dopo essere passata attraverso l'obiettivo.

La lunghezza focale e l'immagine vengono ruotate sul sensore.

La maggior parte degli obiettivi è definita dalla lunghezza focale e dall'apertura massima. Maggiore è la lunghezza focale, più vicini sembrano gli oggetti distanti. Quindi, ad esempio, gli sport e gli appassionati di birdwatching in genere desiderano lunghezze focali molto più grandi per avvicinarsi.

Numeri più bassi ampliano il campo visivo per far sì che più cose si adattino all'immagine (obiettivi grandangolari) e sono spesso gli strumenti del mestiere per i fotografi di paesaggi. In equivalenti 35 mm, un obiettivo da 200 mm è un obiettivo lungo e un obiettivo da 20 mm è un obiettivo molto ampio.

Illustrazione relativa alla dimensione dell'apertura.

Il numero f-stop dell'apertura rappresenta la dimensione del diaframma o del foro nell'obiettivo. Un obiettivo verrà valutato in base alla massima apertura che il diaframma può aprire. Più luce lasci entrare, più veloce sarà la velocità dell'otturatore. A causa di questa proprietà, gli obiettivi con apertura massima più grandi sono chiamati obiettivi più veloci. Ad esempio, un obiettivo f / 2.8 è considerato piuttosto veloce e un obiettivo f / 5.6 (si pensi all'obiettivo del kit) sarebbe considerato piuttosto lento.

Matematica ottica

Manteniamo la matematica geniale al minimo, ma aiuta davvero a capire l'ottica delle lenti.

La lunghezza focale non è una misura della lunghezza effettiva di un obiettivo, ma un calcolo di una distanza ottica dal punto in cui la luce converge per formare un'immagine nitida sul sensore digitale sul piano focale della fotocamera. L'apertura, d'altra parte, è la dimensione del foro creato dall'iride nell'obiettivo. L'apertura è geometricamente correlata alla lunghezza focale dell'obiettivo. Ad esempio, un obiettivo f / 2,8 su un obiettivo con lunghezza focale di 100 mm è 100 diviso per 2,8 = 35,7 mm. Poiché la lunghezza focale dell'obiettivo determina la dimensione dell'apertura, è indipendente dalla dimensione del sensore ma dipende dalla lunghezza focale.

Obiettivi di utilità che coprono una gamma simile: Canon 24-105 mm f / 4 e Olympus 12-40 mm che danno un senso all'ottica dell'obiettivo per fotocamere con sensore di ritaglio f / 2.8 (equivalente a 24-80 mm).

Gli obiettivi zoom possono avere più di un'apertura perché il diaframma non diventa più grande man mano che l'obiettivo si allunga. Poiché si tratta di una relazione matematica, la lunghezza focale maggiore con la stessa apertura del diaframma rende l'apertura più piccola. Gli obiettivi zoom più costosi hanno la stessa apertura per l'intera gamma, ma è un po 'un'impresa ingegneristica in quanto il diaframma deve ingrandirsi man mano che l'obiettivo esegue lo zoom su una lunghezza focale maggiore.

Aggiornamento del formato del sensore della fotocamera

Nell'età dell'oro della fotografia su pellicola, c'erano più formati dettati dallo stock di pellicola. Una delle dimensioni più comuni era la pellicola da 35 mm dettata dallo stock di pellicola sprocket che era largo 34,98 ± 0,03 mm (1,377 ± 0,001 pollici). Ai tempi del cinema, c'erano anche più formati, con stock di pellicola sempre più piccoli disponibili che influivano anche sulle dimensioni e sulle prestazioni degli obiettivi.

Quando i sensori digitali sono stati originariamente sviluppati per fotocamere fisse, i sensori più grandi erano eccessivamente costosi, quindi sono stati utilizzati sensori più piccoli. Esiste un'ampia gamma di dimensioni del sensore e questa varietà di dimensioni del sensore influisce sui meccanismi di funzionamento degli obiettivi delle fotocamere.

Quando un sensore è vicino alla dimensione di una pellicola da 35 mm, viene chiamato full frame. Qualunque cosa più piccola è chiamata sensore del raccolto. Qualunque cosa più grande è generalmente chiamata medio formato anche se c'è molta variabilità nelle dimensioni più grandi del full frame. I sensori variano non solo in termini di dimensioni ma anche di geometria.

Dimensioni relative del sensore di raccolto

Dimensioni del sensore

In generale, un sensore full frame ha la forma di un rettangolo di circa 36 mm x 24 mm, che è un rapporto lunghezza-larghezza di 3: 2 che copre un'area di 862 mm quadrati. Al contrario, un sensore di ritaglio micro 4/3 è 17,3 mm x 13 mm (rapporto di 4: 3) che copre un'area di 224,9 mm quadrati. Un sensore di ritaglio APS-C Nikon / Pentax è 23,6 mm x 15,7 mm (rapporto di 3: 2) che copre un'area di 370 mm quadrati, mentre un Canon APS -Il sensore C è di 22,2 mm x 14,8 mm (rapporto di 3: 2) ma solo 328,5 mm quadrati. I formati più grandi (più grandi del fotogramma intero) tendono ad essere quadrati.

Molte volte i fattori di ritaglio vengono calcolati dalla dimensione della distanza diagonale da un angolo all'altro del sensore. Ad esempio, un sensore full frame è il doppio della diagonale di un sensore micro 4 / 3rds, quindi il rapporto di crop è 2x. Per un sensore di ritaglio Nikon APS-C il rapporto è 1,5x e per un sensore di ritaglio Canon APS-C è 1,6x.

Confronto delle impronte dei sensori

Quadrato contro rotondo

Le lenti sono rotonde mentre i sensori sono rettangolari o quadrati. Quindi, tutte le fotocamere tagliano parte dell'immagine perché le lenti rotonde proiettano un'immagine circolare sul sensore che è un rettangolo. Ciò significa che i bordi del cerchio dell'immagine vengono tagliati.

I produttori di fotocamere progettano le loro combinazioni obiettivo / fotocamera in modo che l'intero sensore ottenga un'ottima copertura dal cerchio dell'immagine (questo è chiamato potere di copertura). Ciò può creare problemi quando si verifica una mancata corrispondenza tra la dimensione del sensore e la dimensione del sensore per cui è stato realizzato l'obiettivo.

Cerchio immagine con full frame e micro 4/3 frame sovrapposti

Quindi, in che modo il fattore di ritaglio influisce sulle immagini?

Ci sono molti fattori che influenzano le tue immagini. La dimensione del sensore influisce sulle immagini, ma anche la lunghezza focale e la dimensione dell'apertura, ma queste sono proprietà fisiche dell'obiettivo e non sono influenzate dal fattore di ritaglio. Almeno non direttamente.

Per illustrare l'effetto dei sensori di ritaglio sulla raccolta della luce e sulla lunghezza focale, è stata impostata una serie di immagini di prova (queste non sono eccessivamente scientifiche ma più illustrative). Utilizzando un Olympus EM1 Mark II (sensore Micro 4 / 3rds - fattore di ritaglio 2 volte) e una Canon 5D Mark IV (full frame).

Olympus EM1 Mark II, fotocamera micro 4 / 3rds

Fotocamera full frame Canon 5D Mark IV.

Per illustrare la conversione della differenza focale e la conversione della raccolta della luce, le telecamere sono state posizionate fianco a fianco utilizzando solo la conversione della lunghezza focale. La geometria dei sensori non è esattamente la stessa, quindi sono stati ritagliati per combaciare tra loro (rapporto 8 × 10).

Confronto delle dimensioni della fotocamera (full frame a sinistra, micro 4/3 a destra)

Entrambe le telecamere erano mirate alla stessa vista.

Verifica la configurazione fianco a fianco delle telecamere.

Regole pratiche contro realtà

Le lunghezze focali vengono comunemente convertite in equivalenti per i sensori full frame per fornire lo stesso campo visivo moltiplicando la lunghezza focale per il rapporto diagonale del sensore. Ad esempio, un obiettivo da 25 mm su un sensore micro 4/3 è l'equivalente di un obiettivo da 50 mm su una fotocamera full frame (il fattore di ritaglio è 2: 1).

Un obiettivo Canon EFS (sensore di ritaglio) da abbinare a un obiettivo da 50 mm è 31 mm. Funziona anche al contrario. Se metti un obiettivo full frame sul corpo di una fotocamera con sensore di ritaglio, la lunghezza focale viene moltiplicata (lo stesso obiettivo da 50 mm diventa come un obiettivo da 75 mm su un sensore di ritaglio). Questa regola pratica funziona.

Nota dell'editore: L'ottica non è la stessa, ma questo è un metodo generalmente accettato per comprendere i sensori del raccolto.

A 24 mm equivalenti: stessa velocità dell'otturatore e ISO, full frame a sinistra e Micro 4/3 a destra (entrambi af / 4, ISO200, 1 / 160th).

Apertura e profondità di campo

Un'altra regola pratica che non funziona così bene è aggiungere uno o due stop per l'apertura (a seconda del ritaglio). Perché non funziona? Bene, c'è di più in gioco qui.

L'apertura influisce sulla capacità di raccolta della luce di un obiettivo, ma con una fotocamera con sensore di ritaglio, il sensore più piccolo aumenta la profondità di campo (area a fuoco). Ciò significa che un obiettivo f / 2.8 con una sensibilità di 200 ISO dovrebbe avere una velocità dell'otturatore molto vicina alla stessa su qualsiasi corpo macchina (ci sono variazioni nei misuratori di luce da un corpo macchina all'altro). Quindi un obiettivo f / 2.8 è sempre un f / 2.8 per la raccolta della luce.

A 70 mm equivalenti: stessa velocità dell'otturatore e ISO, full frame a sinistra e Micro 4/3 a destra (entrambi af / 4, ISO200, 1 / 80th).

A rendere le cose più complesse è l'aspetto di un'immagine. Il bokeh su un sensore di ritaglio non sarà mai buono come un sensore di pieno formato perché l'area extra di un sensore di pieno formato cambia la profondità di campo (la quantità dell'immagine a fuoco) rispetto a un sensore di ritaglio. Questa non è una funzione dell'obiettivo tanto quanto la dimensione del sensore. Questo può essere piuttosto sottile ma è un fattore, in particolare per i ritratti.

A 200 mm equivalenti: stessa velocità dell'otturatore e ISO, full frame a sinistra e Micro 4/3 a destra (f / 4, ISO 200, 1 / 30th).

A 200 mm equivalenti: stessa velocità dell'otturatore e ISO, full frame a sinistra e Micro 4/3 a destra (f / 4, ISO 200, 1 / 40th).

Obiettivi full frame su fotocamere con sensore di ritaglio

Gli obiettivi tendono a durare molto più a lungo rispetto alle fotocamere con buoni obiettivi che durano fino a due o tre iterazioni del corpo macchina. Così tante persone seguono l'adagio di investire nel vetro. Quindi, se stai utilizzando un corpo sensore di ritaglio che accetterà obiettivi full frame, perché non acquistare obiettivi full frame fino a quando non sarai pronto ad acquistare il corpo full frame? La risposta non è necessariamente perché potrebbe non essere nitida come le lenti di ritaglio anche se l'obiettivo sembra nominalmente della stessa dimensione.

Le lenti full frame sono più costose delle lenti crop, ma spesso paghi per altre caratteristiche, tra cui impermeabilità alle intemperie e costruzione migliore e più durevole. A causa delle grandi differenze nelle dimensioni del sensore, ottenere obiettivi full frame su un sensore di ritaglio significa che stai utilizzando solo la parte centrale dell'obiettivo ma i dettagli sono più concentrati su quell'area. Questo può mettere alla prova la qualità ottica delle lenti full frame.

Sono spesso di qualità migliore, ma non abbastanza migliori per tenere conto delle differenze di dimensioni tra i sensori. Quindi, a meno che tu non sappia che stai aggiornando la tua fotocamera imminente, potresti non voler utilizzare gli obiettivi full frame sui corpi di ritaglio.

Un'altra considerazione è che devi usare il fattore di ritaglio al contrario. Su un corpo di ritaglio Canon (fattore di ritaglio 1,6), un obiettivo da 24 mm diventa un obiettivo da 38,4 mm. Ciò significa che non puoi ottenere un angolo di campo così ampio su un corpo ritagliato con obiettivi grandangolari.

Un obiettivo full frame su un corpo di ritaglio aumenterà la lunghezza focale del fattore di ritaglio

Conclusione

Ci sono molte idee sbagliate riguardo agli obiettivi quando li si confronta tra le dimensioni del sensore. Comprendere la funzione di base, le capacità di raccolta della luce e le relazioni geometriche può aiutarti a confrontare gli obiettivi all'interno dei sistemi di telecamere e tra le dimensioni dei sensori.

Sono disponibili ottimi obiettivi per tutti i sistemi di fotocamere che possono produrre risultati fantastici. Le lenti sono importanti quanto il corpo macchina. Quindi, quando scegli un sistema, assicurati di avere la selezione dell'obiettivo necessaria per il tuo particolare stile di fotografia.

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