Uma lente de 50 mm em uma colheita Canon APS-C produziria exatamente a mesma imagem que uma lente de 80 mm em uma câmera full frame?

Cenário:

• Coloquei uma lente de 80 mm em uma câmera FF e tire uma foto
• Coloquei uma lente de 50 mm em uma câmera de corte Canon APS-C (corte de 1,6x) e tirei uma foto

Indo pelo recorte 1.6x, entendo que os campos de visão dessas duas fotos seriam os mesmos, devido à distância focal efetiva da lente de 50 mm em um corpo de recorte de 80 mm.

Essas duas fotos seriam idênticas (ou seja, profundidade de campo, perspectiva etc.)?

Essas duas fotos seriam idênticas (ou seja, profundidade de campo, perspectiva etc.)?

• Profundidade de campo: não exatamente, mas muito semelhante se você também multiplicar o número f usado pelo mesmo fator de corte . Se você usar f / 2.8 com sua lente de 50 mm em uma câmera APS-C, usaria f / 4.48 na lente de 80 mm com uma câmera FF para obter a mesma DOF geral. Você pode ter a mesma quantidade de DoF, supondo que as duas imagens sejam visualizadas no mesmo tamanho de tela e na mesma distância, mas a distribuição na frente e atrás da distância real do foco seria um pouco diferente. Por outro lado, se você usar f / 1.4 com a lente de 80 mm em uma câmera FF, precisará de uma lente de 50 mm em f / 0.875 no corpo de corte 1.6X para obter o mesmo DoF.
• Perspectiva: Sim, desde que a posição da câmera seja idêntica, a perspectiva é a mesma, independentemente da distância focal, tamanho do sensor ou campo de visão resultante. A perspectiva é determinada apenas por uma coisa: A posição do centro óptico da câmera em relação aos vários objetos na cena .
• Distorção geométrica: Não. Algumas pessoas confundem perspectiva e distorção geométrica, mas são duas coisas totalmente diferentes . O primeiro é determinado pela posição da câmera em relação à cena. O último é determinado pela projeção das lentes de um mundo tridimensional em um meio de gravação bidimensional. Mesmo dois modelos diferentes de lentes de 50 mm para o mesmo tamanho de sensor podem usar modelos de projeção diferentes e ter características de distorção diferentes.
• Desfoque de fundo: O número e a forma das lâminas de abertura têm uma influência profunda na aparência do desfoque de fundo (e em primeiro plano). Chamamos as qualidades estéticas do bokeh de desfoque de fundo . Ela é influenciada pelo design óptico da lente, incluindo quanta correção é feita para várias das aberrações clássicas apresentadas sempre que uma lente com espessura real é usada para refratar a luz em mais de um comprimento de onda. Também é influenciado pela forma e número de lâminas de abertura que podem estar no caminho óptico. Duas lentes usadas na mesma câmera com a mesma distância focal e fórmulas ópticas muito semelhantes podem render fora de áreas de foco de maneira diferente e seu bokeh parecerá muito diferente se suas íris de abertura forem feitas de maneira diferente.
• ISO, tempo do obturador, etc .: Não. Se você alterar a abertura para obter o mesmo DOF, precisará alterar um dos outros parâmetros de exposição para manter a mesma exposição. O tempo do obturador ou o ISO ou alguns de ambos devem ser alterados para compensar.

No final, não existe equivalência exata ao usar sensores de tamanhos diferentes. Além dos pontos acima, a equivalência de DoF se divide em macro distâncias¹ e ao calcular distâncias hiperfocais (que são baseadas em DoF e quanto do DoF está à frente e quanto está por trás do ponto de foco real).

_{¹ Como as lentes são focadas a distâncias "macro" muito próximas, a fim de aumentar a ampliação de 1: 1, suas distâncias focais efetivas mudam o suficiente para que o uso da distância focal "declarada" de uma lente não calcule com mais precisão a profundidade de campo que se pode esperar .}

Imagens de lentes diferentes terão uma aparência diferente porque as lentes são diferentes . No entanto, dependendo da sua tolerância à diferença, você poderá obter resultados próximos o suficiente.

Para fins de discussão, suponha que a mesma lente possa produzir a mesma imagem, mesmo que seja fisicamente impossível. Para aqueles preocupados com o fato de as imagens não corresponderem perfeitamente, "imagens idênticas" serão definidas como "imagens cuja diferença se aproxima de zero, como a diferença nas condições em que foram tiradas também se aproxima de zero".

Também se concentrará em recriar imagens em formatos maiores que foram tirados em formatos menores para evitar problemas com as lentes que não existem. No entanto, passar de maior para menor não seria um problema se alguém fizesse as lentes necessárias.

• Campo de visão - O mesmo após multiplicar a distância focal por fator de corte.

• Perspectiva - Mesmo quando a câmera é mantida na mesma posição.

• Profundidade de campo - o mesmo que a abertura também multiplicada pelo fator de corte. Aqui está a fórmula para a profundidade de campo:

  DOF = 2 u ² NF / f ²

  N = abertura F-número
  C = círculo de confusão
  u = distância ao sujeito
  f = distância focal

  Observe que quando a distância focal é multiplicada pelo fator de corte, ela é quadrada no denominador. Para manter a DOF constante, o numerador também precisa ser multiplicado pelo quadrado do fator de corte. Os locais para fazer isso estão no número F da abertura e o tamanho do círculo de confusão. Como vamos do sensor de corte para o quadro completo, podemos multiplicar cada um pelo fator de corte para obter o mesmo DOF.

• Desfoque de fundo - Também pode ser mantido o mesmo quando a distância focal e a abertura são multiplicadas pelo fator de corte. Aqui está uma fórmula para desfoque de fundo:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = desfoque
  f = distância focal
  N = abertura Número F
  m _s = ampliação do objeto (o que é isso?)
  x _d = distância entre o objeto e o fundo
  s = distância do objeto 

• Alguns fatores, discutidos por Michael C , não serão abordados aqui.

No entanto, as fórmulas ignoram a distorção, a aberração e outros fatores relacionados ao design da lente.  Portanto, embora seja "possível" que diferentes lentes produzam imagens que compartilhem os mesmos parâmetros e aparência ao alternar entre o sensor de corte e o quadro inteiro, elas geralmente não terão a mesma aparência. Mesmo as lentes com o "design" igual têm pequenas diferenças suficientes para parecerem diferentes. Diferentes lentes têm diferentes caracteres .

Considere as diferentes aparências do desfoque e bokeh de fundo produzidos por diferentes lentes de 35 mm em f / 2.8, todas no sensor de recorte. Tamanhos diferentes, destaques de borda diferentes, suavidade diferente, formas diferentes. A alteração do tamanho do sensor aumentará ainda mais a variação já vista quando o tamanho do sensor for mantido o mesmo.

No entanto, dependendo da sua tolerância à diferença, você poderá obter resultados próximos o suficiente. Considere a sexta imagem abaixo, tirada com uma lente de 50 mm na F4. Compare também a sétima (35 / 1.4) e a nona (50/2) imagens, que foram tiradas em campo aberto.

Cimko 35 / 2.8; Hansa 35 / 2,8; Série Vivitar-1 35-85 / 2,8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Fujian 35 / 1.7 (montagem c); Pentax SMC 50/2 (0,7x)

FujiFilm, Fujian e Pentax abertos:

Supondo o mesmo número de pixels, eles seriam idênticos em forma e profundidade de campo, fornecendo a mesma abertura ( não o número da abertura, mas a proporção f: xy completa) e usando um valor ISO maior por um fator de 2,56 na câmera de recorte. Quando você usa o mesmo ISO e o mesmo número de abertura, a profundidade de campo aumenta pelo fator de corte.

Há uma razão pela qual as pessoas usam sensores maiores para obter mais luz e / ou menos profundidade de campo.

Resposta simples Não. Poderia criar um campo de visão semelhante para fins de enquadramento, dada a mesma distância do assunto. Além disso, nem todo vidro é criado da mesma forma; portanto, um pode ter uma borda sobre o outro em clareza e nitidez. Uma vantagem do sensor de corte é que ele captura apenas o centro da lente se você estiver usando uma lente de quadro inteiro no corpo de um sensor de corte. Nesse caso, é possível que a nitidez dos cantos nos 50 mm seja melhor do que os 80 mm no quadro completo.

Se tudo fosse completamente igual, o sensor de colheita estaria recebendo menos luz nas mesmas condições, de modo que teria que aumentar o ISO ou diminuir a velocidade do obturador (considerando que a lente já estava totalmente aberta).

As relações de quase equivalência entre FF e câmera cortada são as seguintes:

FocalLength _FF = FocalLength _crop * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _crop * CropFactor

ISO _FF = _colheita ISO * CropFactor ²

onde a maioria das pessoas conhece a primeira equação, mas muitas esquecem a segunda e a última equação.

A primeira equação explica como a distância focal precisa ser modificada para levar em conta o fator de corte para manter o mesmo campo de visão. Isto é o que a maioria das pessoas sabe.

Agora, se você reduzir a distância focal, mas manter o mesmo ponto de parada, significa que a lente coletará menos luz, porque o diâmetro da abertura da abertura é:

ApertureOpening = Comprimento focal / Parada

... e para manter a fração igual, o numerador e o denominador precisam ser alterados multiplicando pelo fator de corte. Isso garante a abertura da abertura e, portanto, a capacidade de coletar luz permanece a mesma.

Agora, exposição e ISO são definidas de tal maneira que a exposição é:

Exposição = ISO * ExposureTime / Fstop ²

O tempo de exposição é obviamente o mesmo nas câmeras FF e crop, se você quiser tirar uma foto equivalente. Agora, como expliquei que, para manter a capacidade de coleta de luz, você deve multiplicar o Fstop pelo CropFactor. Para manter a exposição, você deve, portanto, múltiplos ISO do CropFactor ² . Isso é um problema? Não, porque os sensores FF são fisicamente maiores em termos de área por um fator de, você adivinhou, CropFactor ² , para que você possa multiplicar ISO pelo CropFactor ² sem causar efeitos adversos de ruído, assumindo que o tamanho do pixel se torne maior, ou seja, a contagem de megapixels é o mesmo.

Então, vamos verificar:

1. Campo de visão: mantido
2. Capacidade de coleta de luz: mantida
3. Nível de ruído: mantido
4. Exposição: mantida

Agora, existem outros dois fatores que podem afetar sua escolha de equipamento. Eles são a profundidade de campo (DOF) e a desfocagem do fundo.

Como o @xiota explicou, a fórmula DOF é:

DOF = 2 Subdistância ² Fstop CoC / FocalLength ²

A distância do assunto permanece a mesma, o Fstop é multiplicado pelo CropFactor, o CoC (círculo de confusão) também é multiplicado pelo fator de corte, porque as dimensões do sensor são maiores por um fator do CropFactor. O denominador também é multiplicado pelo CropFactor ² , portanto a profundidade de campo (DOF) permanece a mesma.

No entanto, há também outro aspecto, o desfoque de fundo. Meu entendimento é que o desfoque de fundo é:

Desfoque = Distância focal SubjMagnification BgDistance / (Fstop (SubjDistance ± BgDistance))

Se SubjMagnification estiver sem unidade, o numerador terá unidades de comprimento ao quadrado. O denominador tem unidades de comprimento. Portanto, o blur tem unidades de comprimento.

Vamos verificar o que acontece com uma câmera FF. O comprimento focal é multiplicado pelo fator de corte, mas também o Fstop também é multiplicado pelo fator de corte. A ampliação do assunto é aparentemente o tamanho do sensor dividido pelo tamanho do assunto. O tamanho do assunto permanece o mesmo, mas o tamanho do sensor é menor ou maior por um fator do CropFactor. Portanto, no FF, SubjMagnification é multiplicado pelo CropFactor. Portanto, o Blur é multiplicado pelo CropFactor. Assim, o tamanho do disco de desfoque se torna maior, assim como o tamanho do sensor, de modo que o disco de desfoque ocupa a mesma porcentagem do sensor!

Então, vamos verificar as características do plano de fundo:

5. Profundidade de campo: mantida
6. Desfoque de fundo: mantido

Então, sim, as fotos seriam idênticas se você usar uma lente equivalente. No entanto, observe que você provavelmente pode encontrar uma lente de 80mm f / 1.2 com muita facilidade (bem, ok, pode ser 85mm, mas perto o suficiente), mas encontrar uma lente de 50mm f / 0.75 pode ser um pouco desafiador. Portanto, se você deseja desfocar muito o fundo, profundidade de campo rasa e baixo ruído, há algum benefício em usar o quadro completo: você provavelmente não consegue encontrar a lente que deseja para uma câmera de corte!

Se diminuirmos ainda mais e considerarmos os sensores do telefone celular (fator de corte de 7-8), você precisará de uma lente de 10 a 11 mm com parada F de aproximadamente f / 0,15 - f / 0,17. Tenho certeza que você não encontrará essa lente!

Vamos fazer uma verificação rápida da validade das relações de quase equivalência. O zoom da Canon 17-55mm f / 2.8 IS USM pesa 645 gramas. No quadro completo, seria 27-88mm f / 4.5. Você pode encontrar lentes de 24-70 mm f / 4 IS USM que pesam 600 gramas e lentes de 24-105 mm f / 4 IS USM que pesam 669 gramas. O tamanho da rosca do filtro é de 77 mm em todas as lentes. Então eu acho que eles devem ser quase equivalentes, tendo aproximadamente a mesma quantidade de vidro.

No entanto, o peso de 24-70mm f / 2.8 não ISM USM é de 953 gramas, portanto, claramente há mais vidro nele.

Além disso, considere, por exemplo, o Coolpix P1000. É anunciado como tendo zoom de 125x, 4,3 - 539 mm, equivalente a 24-3000 mm. O ponto de parada é f / 2.8 - f / 8, mas não existe uma especificação "equivalente a" para o ponto de parada, que o fabricante esqueceu convenientemente. Você viu uma lente de 3000mm f / 8? Eu não tenho, mas seria uma buzina enorme, tendo pelo menos 3000mm / 8 = 375mm de diâmetro. O fabricante deveria ter lembrado de dizer que f / 2.8 - f / 8 é equivalente a f / 15.6 - f / 44.5. Isso demonstra que as pessoas geralmente esquecem a relação de equivalência para o ponto F, lembrando apenas a relação para a distância focal.