Como testar qual abertura é realmente usada?

Parece estranho para mim que a Canon EF 100-400mm f / 4.5-5.6L elimine um elemento frontal de apenas cerca de 63 mm, conforme relatado por @jrista - o que seria suficiente para apenas f / 6.3 a 400mm, faltando as especificações pelo terço de uma parada.

Isso me faz pensar se é possível medir qual abertura é realmente usada durante a fotografia. Seria útil no caso descrito e exploraria o quão exato é a parada para uma abertura menor.

Então, minha pergunta é: como medir qual abertura é realmente usada para tirar uma foto? Tudo bem se a cena tiver que ser especialmente construída / medida para a realização do teste.

Provavelmente, você pode calcular isso reorganizando a fórmula DOF para resolver c, ou circleOfConfusion, como o @MattGrum afirmou. Eu não tentei reorganizar uma fórmula tão complexa quanto a DOF por um tempo, então espero que minha matemática esteja correta aqui:

DOF = (2 Nc²²) / (ƒ⁴ - N²c²²)

Os termos dessa equação são os seguintes:

DOF = profundidade de campo
N = número f
ƒ = distância focal
s = distância do objeto
c = círculo de confusão

Por causa da simplicidade, eu vou reduzir o prazo DOF apenas D .

Agora, o termo para caparece duas vezes nessa equação, uma delas com a potência de duas, portanto, provavelmente estávamos olhando para um polinômio de algum tipo no final. Para reorganizar:

D = (2Ncƒ²s²) / (ƒ⁴ - N²c²s²)
D * (ƒ⁴ - N²c²s²) = (2Ncƒ²s²)
Dƒ⁴ - DN²c²s² = 2Ncƒ²s²
0 = 2Ncƒ²s² + DN²c²s² - Dƒ⁴
DN²c²s² + 2Ncƒ²s² - Dƒ⁴ = 0 <- QUADRATIC!

Conforme indicado, os termos de reorganização produzem um polinômio quadrático . Isso torna bastante difícil de resolver, já que os quadráticos são um tipo comum de polinômio. Podemos simplificar por um momento, substituindo alguns termos mais gerais:

X = DN²s²
Y = 2Nƒ²s²
Z = –Dƒ⁴

Isso nos dá:

Xc² + Yc + Z = 0

Agora podemos usar a equação quadrática para resolver c:

c = (–Y ± √ (Y² - 4XZ)) / (2X)

Substituindo os termos X, Y e Z pelos originais e reduzindo:

c = (–2Nƒ²²² ± √ (4N²ƒ⁴s⁴ + 4D²N²ƒ⁴s²)) / (2DN²s²)

(Uau, isso é bastante desagradável, e espero que todos os termos certos sejam substituídos e digitados corretamente. Desculpas por discrepâncias.)

Meu cérebro está um pouco frito no momento para descobrir exatamente o que significa para o circleOfConfusion ser quadrático (ou seja, ter um resultado positivo e negativo.) Meu primeiro palpite seria que ccresce tanto quando você se move em direção à câmera. o plano focal (negativo?), bem como longe da câmera e do plano focal (positivo?), e como as equações quadráticas crescem até o infinito rapidamente, isso indica o limite de quão grande ou pequeno o círculo de confusão pode realmente se tornar . Mas, novamente, faça essa análise com um grão de sal ... Arranquei a solução da fórmula e isso levou o último pedaço de inteligência que me restava hoje. ;)

Se for esse o caso, você poderá determinar um CoC máximo para uma determinada abertura e distância focal, o que, esperançosamente, seria (ou permitirá derivar) o diâmetro da abertura (aluno de entrada). Estou disposto a apostar no entanto, isso não é realmente necessário. Minha análise da resposta vinculada à pergunta de @ Imre foi bastante difícil ... Eu não tenho a capacidade de observar a abertura da minha lente de 400 mm no "infinito", então provavelmente estou vendo a pupila de entrada incorretamente. Eu gostaria de apostar que, a uma distância suficiente que você poderia chamar de "infinito", as lentes de 100 a 400 mm de f / 5,6 de abertura a 400 mm pareceriam realmente ter o mesmo diâmetro que o elemento da lente frontal, com pelo menos 63 mm de diâmetro . Minha medição do diâmetro dessa lente também foi um pouco grosseira e também pode ser de ± 3 mm. E seA patente da Canon para uma lente 100-400mm f / 4-5.6 é reveladora, a distância focal real da lente é 390mm e a abertura máxima real em "f / 5.6" é realmente f / 5.9. Isso significaria que a pupila de entrada precisaria aparecer apenas 66 mm de diâmetro "no infinito", o que está dentro da margem de erro para minhas medições. Assim sendo:

Acredito que a lente EF 100-400mm f / 4.5-5.6 L IS USM da Canon provavelmente esteja no ponto de abertura, com uma distância focal real de 390mm e um diâmetro de pupila de entrada de 66mm, todos os quais se encaixariam na minha medições reais desta lente.

Se você tem uma fonte de luz pontual a uma distância conhecida e conhece a distância focal (a distância na qual a lente está focada), pode calcular a abertura com base no tamanho do círculo de confusão (a mancha redonda que você obtém quando um realce é OOF).

Eu não sei a fórmula no topo da minha cabeça, mas ela pode ser reorganizada a partir da profundidade da fórmula do campo (pode haver uma chance nisso quando eu tiver tempo).

Você também precisa saber a distância focal exata, que eu suspeito que possa ser parcialmente culpada pela discrepância.

O número f da abertura descreve a quantidade de luz que passa através da lente. Para uma lente teórica de elemento único, essa também é a razão entre a distância focal e o tamanho físico da pupila de entrada - mas nenhuma lente de câmera vendida hoje é uma lente de elemento único.

Em 1874, John Henry Dallmeyer escreveu que a única maneira de obter a "proporção de intensidade" (que era antes do termo número f) de uma lente com mais de dois elementos é medir a quantidade de luz que passa pela lente (procure por "abertura efetiva" no artigo da wikipedia sobre números f ).

nota: acredito que é possível calculá-lo hoje, mas não com meu especialista em matemática

Então, o que você deve medir é a quantidade de luz que passa pelas lentes, isso seria fácil se tivéssemos um bom ponto de referência -

Tire uma foto de uma superfície de cor sólida sob luz constante com o mesmo ISO e velocidade do obturador, uma vez com a lente de referência na abertura de referência e outra com a lente de teste na abertura de teste - calcule a diferença de intensidade de luz entre as fotos para obter a abertura diferença nas paradas.

Na vida real, você não tem um bom ponto de referência, mas pode usar uma lente que não deve ter problemas para abrir até f / 5.6 (uma 50mm f / 1.8, uma lente de kit na grande angular ou a 100-400 em 100mm).

Você nem precisa fazer nada sofisticado com os dados da imagem, se o histograma nas duas fotos for o mesmo, ambos foram tirados com a mesma abertura.

Se você quer ser chique e não tem uma lente em que possa "confiar", provavelmente pode fotografar um cartão cinza e usar um medidor de luz para saber a intensidade esperada ou a foto resultante.

E lembre-se de repetir o experimento várias vezes - a abertura mecânica na maioria das lentes é notoriamente imprecisa.