¿Una lente de 50 mm en un recorte Canon APS-C produciría exactamente la misma imagen que una lente de 80 mm en una cámara de fotograma completo?

Guión:

• Puse una lente de 80 mm en una cámara FF y tomé una foto
• Puse una lente de 50 mm en una cámara de recorte Canon APS-C (recorte de 1.6x) y tomé una foto

A juzgar por el recorte de 1.6x, entiendo que los campos de visión de estas dos fotos serían los mismos, debido a que la longitud focal efectiva de la lente de 50 mm en un cuerpo de recorte es de 80 mm.

¿Serían estas dos fotos idénticas (es decir, profundidad de campo, perspectiva, etc.)?

¿Serían estas dos fotos idénticas (es decir, profundidad de campo, perspectiva, etc.)?

• Profundidad de campo: no exactamente, pero muy similar si también multiplica el número f usado por el mismo factor de recorte . Si usa f / 2.8 con su lente de 50 mm en una cámara APS-C, usaría f / 4.48 en la lente de 80 mm con una cámara FF para obtener el mismo DoF general. Es posible que tenga la misma cantidad de DoF, suponiendo que ambas imágenes se vean con el mismo tamaño de pantalla y desde la misma distancia, pero la distribución delante y detrás de la distancia de enfoque real sería ligeramente diferente. Por otro lado, si usa f / 1.4 con la lente de 80 mm en una cámara FF, necesitaría una lente de 50 mm en f / 0.875 en el cuerpo de recorte 1.6X para obtener la misma DoF.
• Perspectiva: Sí, siempre que la posición de la cámara sea idéntica, la perspectiva es la misma independientemente de la distancia focal, el tamaño del sensor o el campo de visión resultante. La perspectiva está determinada por una sola cosa: la posición del centro óptico de la cámara con respecto a los diversos objetos en la escena .
• Distorsión geométrica: No. Algunas personas confunden la perspectiva y la distorsión geométrica, pero son dos cosas completamente diferentes . El primero está determinado por la posición de la cámara en relación con la escena. Esto último está determinado por la proyección de la lente de un mundo tridimensional en un medio de grabación bidimensional. Incluso dos diseños diferentes de lentes de 50 mm para el mismo tamaño de sensor pueden usar diferentes modelos de proyección y tener diferentes características de distorsión.
• Desenfoque de fondo: el número y la forma de las hojas de apertura influyen profundamente en la apariencia del desenfoque de fondo (y primer plano). Llamamos a las cualidades estéticas del fondo borroso bokeh . Está influenciado por el diseño óptico de la lente, incluida la cantidad de corrección que se realiza para varias de las aberraciones clásicas que se presentan cada vez que se usa una lente con espesor real para refractar la luz de más de una longitud de onda. También está influenciado por la forma y el número de hojas de apertura que pueden estar en el camino óptico. Dos lentes usados ​​en la misma cámara con la misma distancia focal y fórmulas ópticas muy similares pueden hacer que las áreas fuera de foco sean diferentes y su bokeh se verá muy diferente si sus iris de apertura se hacen de manera diferente.
• ISO, tiempo de obturación, etc.: No. Si cambia la apertura para obtener la misma DoF, debe cambiar uno de los otros parámetros de exposición para mantener la misma exposición. Se debe cambiar el tiempo de obturación o ISO o alguno de los dos para compensar.

Al final, no existe una equivalencia exacta cuando se usan sensores de diferentes tamaños. Además de los puntos anteriores, la equivalencia de DoF se descompone a distancias macro¹ y al calcular distancias hiperfocales (que se basan en DoF y cuánto de DoF está delante y cuánto está detrás del punto de enfoque real).

_{¹ A medida que las lentes se enfocan a distancias "macro" muy cercanas para dar un aumento cercano a 1: 1, sus distancias focales efectivas cambian lo suficiente como para que el uso de la distancia focal "establecida" de una lente no calcule con precisión la profundidad de campo que uno puede esperar .}

Las imágenes de diferentes lentes se verán diferentes porque las lentes son diferentes . Sin embargo, dependiendo de su tolerancia a la diferencia, es posible que pueda lograr resultados lo suficientemente cercanos.

Para fines de discusión, suponga que la misma lente puede producir la misma imagen, aunque sea físicamente imposible. Para aquellos a quienes les preocupa que las imágenes no coincidan perfectamente, "imágenes idénticas" se definirán como "imágenes cuya diferencia se aproxima a cero como la diferencia en las condiciones en las que se tomaron también se aproxima a cero".

También se centrará en recrear imágenes en formatos más grandes que se tomaron en formatos más pequeños para evitar problemas con las lentes que no existen. Sin embargo, pasar de mayor a menor no sería un problema si alguien fabricara los lentes necesarios.

• Campo de visión : el mismo después de multiplicar la distancia focal por el factor de recorte.

• Perspectiva : igual cuando la cámara se mantiene en la misma posición.

• Profundidad de campo : igual que siempre que la apertura también se multiplique por el factor de recorte. Aquí está la fórmula para la profundidad de campo:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = apertura Número F
  C = círculo de confusión
  u = distancia al sujeto
  f = distancia focal

  Tenga en cuenta que cuando la distancia focal se multiplica por el factor de recorte, se eleva al cuadrado en el denominador. Para mantener constante el DOF, el numerador también debe multiplicarse por el cuadrado del factor de recorte. Los lugares para hacerlo están en el número F de apertura y el tamaño del círculo de confusión. Como vamos del sensor de recorte al cuadro completo, podemos multiplicar cada uno por el factor de recorte para obtener el mismo DOF.

• Desenfoque de fondo : también se puede mantener igual cuando la distancia focal y la apertura se multiplican por el factor de recorte. Aquí hay una fórmula para desenfocar el fondo:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = desenfoque
  f = distancia focal
  N = apertura Número F
  m _s = aumento del sujeto (¿qué es esto?)
  x _d = distancia entre el sujeto y el fondo
  s = distancia del sujeto 

• Algunos factores, que Michael C analiza , no se abordarán aquí.

Sin embargo, las fórmulas ignoran la distorsión de la lente, la aberración y otros factores relacionados con el diseño de la lente.  Entonces, aunque es "posible" que diferentes lentes produzcan imágenes que compartan los mismos parámetros y apariencia al cambiar entre el sensor de recorte y el cuadro completo, por lo general no se verán igual. Incluso las lentes con el "mismo" diseño tienen suficientes pequeñas diferencias para que se vean diferentes. Diferentes lentes tienen un carácter diferente .

Considere las diferentes apariencias del desenfoque de fondo y el bokeh producido por diferentes lentes de 35 mm en f / 2.8, todo en el sensor de recorte. Diferentes tamaños, diferentes bordes resaltados, diferente suavidad, diferentes formas. Cambiar el tamaño del sensor aumentará aún más la variación que ya se ve cuando el tamaño del sensor se mantiene igual.

Sin embargo, dependiendo de su tolerancia a la diferencia, es posible que pueda lograr resultados lo suficientemente cercanos. Considere la sexta imagen a continuación, tomada con una lente de 50 mm en F4. Además, compare las imágenes séptima (35 / 1.4) y novena (50/2), que se tomaron de par en par.

Cimko 35 / 2.8; Hansa 35 / 2.8; Vivitar Series-1 35-85 / 2.8;
FujiFilm XF 35 / 1.4; Fujian 35 / 1.7 (montaje en c); Pentax SMC 50/2 (0.7x)

FujiFilm, Fujian y Pentax abiertos:

Suponiendo el mismo número de píxeles, serían idénticos en forma y profundidad de campo dando la misma apertura ( no el número de apertura sino la relación f: xy completa) y utilizando un valor ISO mayor por un factor de 2.56 en la cámara de recorte. Cuando usa el mismo ISO y el mismo número de apertura, la profundidad de campo aumenta según el factor de recorte.

Hay una razón por la cual las personas usan sensores más grandes para obtener más luz y / o menos profundidad de campo.

Respuesta simple No. Podría crear un campo de visión similar para propósitos de encuadre dada la misma distancia al sujeto. Además, no todo el vidrio se crea de la misma manera, por lo que uno puede tener una ventaja sobre el otro en claridad y nitidez. Una ventaja del sensor de recorte es que captura solo el centro de la lente si está utilizando una lente de fotograma completo en un cuerpo de sensor de recorte. En este caso, es posible que la nitidez de las esquinas en los 50 mm sea mejor que los 80 mm en el cuadro completo.

Si todo fuera completamente igual, entonces el sensor de cultivo estaría acumulando menos luz en las mismas condiciones, por lo que tendría que subir el ISO o ralentizar el obturador (teniendo en cuenta que la lente ya estaba completamente abierta).

Las relaciones de casi equivalencia entre FF y la cámara recortada son las siguientes:

FocalLength _FF = FocalLength _crop * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _crop * CropFactor

ISO _FF = _cultivo ISO * CropFactor ²

donde la mayoría de la gente conoce la primera ecuación, pero muchos olvidan la segunda y última ecuación.

La primera ecuación explica cómo debe modificarse la distancia focal para tener en cuenta el factor de recorte para mantener el mismo campo de visión. Esto es lo que la mayoría de la gente sabe.

Ahora, si reduce la distancia focal pero mantiene el mismo F-stop, significa que la lente recogerá menos luz, porque el diámetro de la abertura de apertura es:

ApertureOpening = FocalLength / Fstop

... y para mantener la fracción igual, tanto el numerador como el denominador deben cambiarse multiplicando por el factor de recorte. Esto asegura la apertura de la abertura y, por lo tanto, la capacidad de recoger la luz se mantiene igual.

Ahora, la exposición y la ISO se definen de tal manera que la exposición es:

Exposición = ISO * Tiempo de exposición / Fstop ²

El tiempo de exposición es obviamente el mismo en las cámaras FF y de recorte si desea tomar la foto equivalente. Ahora, como le expliqué, para mantener la capacidad de recolección de luz, debe multiplicar Fstop por CropFactor. Para mantener la exposición, por lo tanto, debe ISO múltiple por CropFactor ² . ¿Es esto un problema? No, debido a que los sensores FF son físicamente más grandes en términos de área por un factor de, usted lo adivinó, CropFactor ² , por lo que puede multiplicar ISO por CropFactor ² sin tener ningún efecto de ruido adverso, suponiendo que el tamaño de píxel se agrande, es decir, el recuento de megapíxeles es lo mismo.

Entonces, verifiquemos:

1. Campo de visión: mantenido
2. Capacidad de recolección de luz: mantenida
3. Nivel de ruido: mantenido
4. Exposición: mantenida

Ahora, hay otros dos factores que pueden afectar su elección de equipo. Son la profundidad de campo (DOF) y el desenfoque del fondo.

Como @xiota explicó, la fórmula DOF es:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

La distancia del sujeto permanece igual, Fstop se multiplica por CropFactor, CoC (círculo de confusión) se multiplica también por el factor de recorte porque las dimensiones del sensor son mayores por un factor de CropFactor. El denominador se multiplica también por CropFactor ² , por lo que la profundidad de campo (DOF) se mantiene igual.

Sin embargo, también hay otro aspecto, el desenfoque del fondo. Entiendo que el desenfoque del fondo es:

Desenfoque = FocalLength SubjMagnification BgDistance / (Fstop (SubjDistance ± BgDistance))

Si SubjMagnification no tiene unidades, el numerador tiene unidades de longitud al cuadrado. El denominador tiene unidades de longitud. Entonces, el desenfoque tiene unidades de longitud.

Veamos qué sucede con una cámara FF. FocalLength se multiplica por el factor de recorte, pero también Fstop se multiplica por el factor de recorte El aumento del sujeto es aparentemente el tamaño del sensor dividido por el tamaño del sujeto. El tamaño del sujeto permanece igual, pero el tamaño del sensor es menor o mayor por un factor de CropFactor. Entonces, en FF, SubjMagnification se multiplica por CropFactor. Entonces, Blur se multiplica por CropFactor. Por lo tanto, el tamaño del disco borroso se hace más grande, pero también lo hace el tamaño del sensor, por lo que el disco borroso ocupa el mismo porcentaje del sensor.

Entonces, verifiquemos las características del fondo:

5. Profundidad de campo: mantenida
6. Desenfoque de fondo: mantenido

Entonces, sí, las fotos serían idénticas si usa una lente equivalente. Sin embargo, tenga en cuenta que probablemente pueda encontrar una lente de 80 mm f / 1.2 muy fácilmente (bueno, está bien, podría ser de 85 mm pero lo suficientemente cerca), pero encontrar una lente de 50 mm f / 0.75 podría ser un poco difícil. Por lo tanto, si desea tener un montón de desenfoque de fondo, poca profundidad de campo y poco ruido, hay algunos beneficios al usar el marco completo: ¡probablemente no pueda encontrar la lente que desea para una cámara de recorte!

Si nos volvemos más pequeños aún y consideramos los sensores de los teléfonos móviles (factor de recorte de 7-8), necesitaría una lente de 10-11 mm con F-stop de aproximadamente f / 0.15 - f / 0.17. ¡Estoy seguro de que no encontrarás esa lente!

Hagamos una comprobación rápida de la validez de las relaciones de equivalencia cercana. El zoom Canon 17-55 mm f / 2.8 IS USM pesa 645 gramos. En fotograma completo, sería 27-88 mm f / 4.5. Puede encontrar lentes de 24-70 mm f / 4 IS USM que pesan 600 gramos y lentes de 24-105 mm f / 4 IS USM que pesan 669 gramos. El tamaño de la rosca del filtro es de 77 mm en todas las lentes. Así que supongo que deben ser casi equivalentes, tener aproximadamente la misma cantidad de vidrio.

Sin embargo, el peso de 24-70 mm f / 2.8 no ISM USM es de 953 gramos, por lo que claramente tiene más vidrio.

Considere también, por ejemplo, Coolpix P1000. Se anuncia con un zoom de 125x, 4.3 - 539 mm, equivalente a 24-3000 mm. El F-stop es f / 2.8 - f / 8, pero no existe una especificación "equivalente a" para F-stop, que el fabricante olvidó convenientemente. ¿Has visto una lente de 3000 mm f / 8? No lo he hecho, pero sería tocar la bocina enorme, tener al menos 3000 mm / 8 = 375 mm de diámetro. El fabricante debería haber recordado decir que f / 2.8 - f / 8 es f / 15.6 - f / 44.5 equivalente. Esto demuestra que las personas generalmente olvidan la relación de equivalencia para el F-stop, recordando solo la relación para la distancia focal.