Como o zoom, a ampliação e a distância focal se relacionam?

Lentes de zoom e câmeras com superzooms geralmente são vendidas com um número de zoom de vezes ("×") - como um zoom 12x ou 30x. A pergunta Como converter a distância focal da lente (mm) em zoom óptico x-vezes? explica como isso se relaciona com números de distância focal, como 70-200mm ou 18-55mm. Mas como o × -zoom se relaciona à ampliação, quando usado para macro ou apenas para fazer algo distante parecer maior?

Como duas lentes de 70-200 mm podem ter ampliação diferente?

• A distância focal controla o campo de visão na frente da lente. Uma distância focal maior tem um campo de visão mais estreito do que um menor. Por trás da lente, ele foi projetado para projetar essa imagem em um determinado tamanho e distância, conforme especificado nas especificações de montagem da câmera. Portanto, percebemos esse campo de visão mais estreito como tendo mais "alcance", como você pode ver mais longe. Em termos leigos, isso é chamado de "zoom" - quando você alcança mais alcance. Provavelmente, muitos chamariam isso de zoom se estender o alcance visual e também se você o conseguir com uma lente telefoto de 400 mm. É bastante linear (*). Distância focal dupla, meia largura e altura do alvo à sua frente.

• O zoom na lente da câmera / mundo objetivo é dado quando uma lente pode alterar sua distância focal. É o fator dado pela distância focal máxima à distância focal mínima. 55/18 = 3X em uma lente padrão. 2X em uma faixa larga de 10 a 20 mm. Comparado ao campo de visão visual, muitas pessoas podem não perceber que, ao aproximar o alvo, excetuam a pessoa que olha pelo visor a 10 mm por um longo tempo e depois muda para 20 mm. O "ultra zoom" de 400 mm não tem zoom, a menos que você chame um zoom de 1X, pois 1 também é um número.

• Ampliaçãoé a razão entre o tamanho do objeto e o tamanho da projeção no sensor - no mundo natural; nós não estamos indo digitais nisso. A palavra pode parecer enganosa, pois a maioria das lentes que usamos está abaixo de 1X - muito mesmo. Em uso comum, estamos falando de 0.0001-0.1X O seu quarto de polegada será de 1 polegada no sensor se você usar uma lente macro 1: 1 a uma distância mínima de foco. Isso requer uma câmera de quadro médio para enquadrá-lo. Mas, uau, você certamente capturará os detalhes sobre esse. Se você se afastar, a ampliação cairá. Distância dupla, meia ampliação. Soa familiar? O FOV é o mesmo, ao contrário da distância focal, mas o efeito é semelhante, porém inverso. Em um zoom 2X, você pode alterar a ampliação, ou seja. o tamanho projetado para o sensor, por um fator 2. O amplo sigma 10-20mm pode fazer isso. A ampliação de 10 mm dessa bela paisagem começará muito muito pequena. Em 24meters é 0.00042X. A partir daí, agora você pode "ampliar" para 0.00085X. Os 400mm que não podem aumentar o zoom têm 0,017X da mesma cena. Mas, na prática, é uma ampliação ou alcance 40X melhor em comparação aos 10mm.

Portanto, distância focal, ampliação e distância são termos absolutos, enquanto o zoom é relativo.

(*) Linear, desde que a distância seja significativamente maior que a distância focal

Então, é claro que todos sabemos que, quando aumentamos o zoom, algo parece aumentar e ocupa mais o sensor do visor / câmera. No entanto, acredito que esta pergunta é sobre o que é chamado fator de ampliação .

Você costuma ver nessas lentes macro onde o objetivo é ampliar algo que na vida real é muito pequeno. A ampliação é descrita assim:

original object size in real life:resulting object size on the sensor

Assim, uma lente com fator de ampliação de 1: 1 pegaria um objeto com 10 mm de diâmetro e projetaria uma imagem no sensor da câmera com 10 mm de comprimento. Um fator 1: 2 converteria 10 mm a 20 mm. 1: 3, 10 mm a 30 mm e assim por diante.

(Observe que um fator de ampliação de 1: 3 também pode ser escrito como 3,0x. Além disso, esse fator é para uma determinada distância mínima de foco. Em outras distâncias, não terá o mesmo efeito.)

Um fator de ampliação de 1: 1 pode não parecer muito bom, mas quando você pensa que a câmera de hoje tem em média cerca de 18MP ou mais, você pode fazer bastante.

Então, por que duas lentes diferentes com a mesma distância focal teriam fatores de ampliação diferentes? Realmente acaba sendo diferenças na qualidade de construção e no objetivo real da lente.

Sinta-se livre para comentar. Espero que isto ajude.

Lentes de zoom e câmeras com superzooms geralmente são vendidas com um número de zoom de vezes ("×") - como um zoom de 12 × ou um zoom de 30 ×.

Existem diferentes usos de taxas de ampliação.  No contexto do zoom, refere-se à proporção de distâncias máximas e mínimas focais. Uma lente de 18-200 mm possui 200/18 = 11 × zoom.

Mas como o × -zoom se relaciona à ampliação, quando usado para macro ou apenas para fazer algo distante parecer maior?

No contexto da macro, o multiplicador se refere à taxa de reprodução (inversa da) , que é o tamanho do sensor: tamanho da vida. Por exemplo, eu tenho uma lente macro em que a taxa de reprodução máxima é de 1: 1 ou 1 ×. Também tenho vários zooms capazes ou proporções de 1: 4 para 1: 2 ... 0,25 × a 0,5 ×.

Como duas lentes de 70-200 mm podem ter ampliação diferente?

Lentes com diferentes distâncias focais podem ter diferentes taxas de reprodução com base em sua distância mínima de foco. (Não sei a matemática envolvida.) Da mesma forma, lentes com diferentes distâncias focais podem ter as mesmas taxas de reprodução.

Em uma determinada taxa de reprodução, a distância focal afeta a distância de trabalho . Considere as lentes macro de 35 e 100 mm com taxas de reprodução de 1: 1. Como o assunto, embora ampliado na mesma quantidade, esteja a distâncias diferentes de cada lente, a perspectiva retratada nas imagens resultantes é diferente. Também é mais difícil iluminar assuntos com a lente de 35 mm porque a lente impede que a luz alcance o assunto.

Um exemplo numérico

Durante anos, as câmeras de filme de 35 mm foram dominadas. O tamanho da imagem era de 24 mm por 36 mm. vamos supor que queremos uma imagem de 20 mm de altura de um objeto de 2,0 m de altura a uma distância u na frente da câmera. Desde que u seja pelo menos 10 vezes maior que a distância focal f , a razão entre a altura da imagem e a altura do objeto é aproximadamente f / u , portanto, 20 mm / 2 m = f / u, portanto, solicitamos f = u * 10 mm / 1 m, o
que fornece ( largura) u = 2m f = 20mm; u = 4 m f = 40 mm; (telefoto) u = 10m f = 100mm

As câmeras modernas têm uma tela de imagem muito menor; portanto, é necessário ter imagens menores e distâncias focais correspondentemente menores para fazer com que os objetos ocupem uma fração semelhante da imagem.
Requer menos luz para criar uma imagem menor, para que o diâmetro das lentes possa ser menor. É por isso que as configurações da íris em uma câmera são dadas como, f / 4; f / 5,6 etc f / 4 significa que o diâmetro da íris é um quarto da distância focal. A imagem será igualmente brilhante para uma lente de 20 mm de diâmetro (parado) de 5 mm e uma lente de 60 mm de diâmetro (parado) de 15 mm.