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

Se stavi pensando di acquistare una nuova fotocamera o hai pensato 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 prendi in considerazione i sistemi, spesso non devi considerare solo i corpi macchina della fotocamera, ma anche la selezione degli obiettivi per quel sistema.

Ottica del sensore ed equivalenze

Ottica del sensore del raccolto

La maggior parte dei nuovi fotografi spesso inizia con le 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, c'è 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 empiriche non raccontano l'intera storia. Piuttosto che guardare le 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 dell'obiettivo

Se stai guardando gli obiettivi, vedrai molte lunghezze focali e aperture diverse. Anche dello 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 diverse dimensioni? Come si relazionano gli obiettivi al corpo macchina 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 un'ottima separazione dello sfondo e bokeh?

Tutto questo riguarda l'ottica dell'obiettivo e le 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 dell'obiettivo è necessario capire cosa fa un obiettivo alla luce che entra in esso. La luce che passa attraverso una lente si inverte, capovolgendo l'immagine. La luce quindi proietta sul sensore digitale dopo essere passata attraverso l'obiettivo.

Lunghezza focale e immagine capovolte sul sensore.

La maggior parte degli obiettivi sono definiti dalla lunghezza focale e dall'apertura massima. Maggiore è la lunghezza focale, più vicini sembrano gli oggetti distanti. Quindi, ad esempio, gli sportivi e gli osservatori di uccelli in genere vogliono lunghezze focali molto più grandi per avvicinarsi.

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

Illustrazione della dimensione dell'apertura relativa.

Il numero di apertura f-stop rappresenta la dimensione del diaframma o del foro nell'obiettivo. Un obiettivo verrà valutato in base all'apertura più ampia che l'iride può aprire. Più luce fai entrare, maggiore sarà la velocità dell'otturatore di cui avrai bisogno. A causa di questa proprietà, obiettivi con apertura massima maggiore sono chiamati obiettivi più veloci. Ad esempio, un obiettivo f/2.8 è considerato piuttosto veloce e un obiettivo f/5.6 (pensa a un obiettivo kit) sarebbe considerato piuttosto lento.

Matematica ottica

Manteniamo la matematica geek minima, ma aiuta davvero a capire l'ottica dell'obiettivo.

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 utili che coprono una gamma simile:Canon 24-105 mm f/4 e Olympus 12-40 mm Making Sense of Lens Optics per fotocamere con sensore di ritaglio f/2.8 (equivalente a 24-80 mm).

Gli obiettivi zoom possono avere più di un'apertura perché l'iride 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 riduce l'apertura. Gli obiettivi zoom più costosi hanno la stessa apertura per l'intera gamma, ma si tratta di un'impresa ingegneristica in quanto l'iris deve diventare più grande man mano che l'obiettivo zooma su una lunghezza focale maggiore.

Aggiornamento formato sensore fotocamera

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

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

Quando un sensore è vicino alle dimensioni di una pellicola da 35 mm, viene chiamato full frame. Tutto ciò che è più piccolo è chiamato sensore di ritaglio. Qualsiasi cosa più grande è generalmente chiamata medio formato anche se c'è molta variabilità nelle dimensioni più grandi del full frame. I sensori non solo variano nelle dimensioni, ma anche nella geometria.

Dimensioni relative del sensore delle colture

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 4/3rds è di 17,3 mm x 13 mm (rapporto di 4:3) che copre un'area di 224,9 mmq. Un sensore di ritaglio Nikon/Pentax APS-C è di 23,6 mm x 15,7 mm (rapporto di 3:2) che copre un'area di 370 mmq, mentre un Canon APS -Il sensore C è 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 sono calcolati dalla dimensione della distanza diagonale da un angolo all'altro del sensore. Ad esempio, un sensore full frame ha il doppio della diagonale di un sensore micro 4/3, quindi il rapporto di ritaglio 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 Round

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 sono 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 in caso di mancata corrispondenza tra le dimensioni del sensore e le dimensioni del sensore per il quale è stato realizzato l'obiettivo.

Cerchio immagine con fotogramma intero e micro fotogramma 4/3 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 una Olympus EM1 Mark II (sensore Micro 4/3rds – 2 volte il fattore di ritaglio) e una Canon 5D Mark IV (full frame).

Olympus EM1 Mark II, fotocamera micro 4/3°

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 una accanto all'altra utilizzando solo la conversione della lunghezza focale. La geometria dei sensori non è esattamente la stessa, quindi sono stati ritagliati per abbinarli (rapporto 8×10).

Confronto delle dimensioni della fotocamera (fotogramma intero a sinistra, micro 4/3 a destra)

Entrambe le telecamere sono state puntate sulla stessa vista.

Prova l'installazione fianco a fianco con le 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 equivale a un obiettivo da 50 mm su una fotocamera full frame (il fattore di ritaglio è 2:1).

Un obiettivo Canon EFS (sensore di ritaglio) per abbinare un obiettivo da 50 mm è 31 mm. Funziona anche al contrario. Se si inserisce 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 del redattore: L'ottica non è la stessa, ma questo è un metodo generalmente accettato per comprendere i sensori di ritaglio.

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

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, qui c'è dell'altro in gioco.

L'apertura influisce sulla capacità di raccolta della luce di un obiettivo, ma con una fotocamera con sensore di ritaglio, il sensore più piccolo fa sì che la profondità di campo (area a fuoco) sia maggiore. Ciò significa che un obiettivo f/2.8 con una sensibilità ISO 200 dovrebbe avere la stessa velocità dell'otturatore molto vicina a 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 a f/4, ISO200, 1/80).

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 full frame perché l'area extra di un sensore full frame cambia la profondità di campo (la quantità di immagine a fuoco) rispetto a un sensore di ritaglio. Questa non è una funzione dell'obiettivo quanto la dimensione del sensore. Questo può essere piuttosto sottile, ma è un fattore importante, 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, 1/30).

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

Obiettivi full frame su fotocamere con sensore di ritaglio

Gli obiettivi tendono a durare molto più a lungo delle fotocamere con buoni obiettivi che durano fino a due o tre iterazioni del corpo della fotocamera. Tante persone seguono l'adagio di investire nel vetro. Quindi, se stai utilizzando un corpo con sensore di ritaglio che accetta obiettivi full frame, perché non acquistare obiettivi full frame finché non sei pronto per acquistare il corpo full frame? La risposta non è necessariamente perché potrebbe non essere nitido come i tuoi obiettivi di ritaglio anche se l'obiettivo sembra nominalmente delle stesse dimensioni.

Gli obiettivi full frame sono più costosi degli obiettivi crop, ma spesso paghi per altre caratteristiche, tra cui la protezione dagli agenti atmosferici e una costruzione migliore e più durevole. A causa delle grandi differenze nelle dimensioni del sensore, l'utilizzo di 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 in discussione la qualità ottica degli obiettivi full frame.

Spesso sono di migliore qualità ma non abbastanza 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 di ritaglio con obiettivi ampi.

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 dei sensori. 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 fotocamere e tra le dimensioni dei sensori.

Sono disponibili ottimi obiettivi per tutti i sistemi di fotocamere in grado di produrre risultati fantastici. Gli obiettivi sono importanti quanto il corpo della fotocamera. Quindi, quando scegli un sistema, assicurati di avere la selezione di obiettivi di cui hai bisogno per il tuo particolare stile fotografico.