Obviamente, el zoom híbrido más grande del mercado (Nikon Coolpix P900, creo) no varía de 24 mm a 2 metros de longitud física real, pero ¿qué tipo de sistemas ópticos utilizan los fabricantes para llevar los zoom ópticos a niveles tan altos (83x)?
Estas cámaras híbridas de alto zoom son relativamente baratas en comparación con los super teleobjetivos DSLR normales, por lo que no parece que utilicen los mismos elementos ópticos caros. Se las arreglan para empacar 83x en 20 cm más o menos, mientras que las mejores lentes DSLR de 600 mm son aproximadamente dos veces más largas para aproximadamente 12x, así que me pregunto cómo lo hacen, cuánta luz se pierde en el proceso, etc.
Otro hilo sobre los artefactos P900 me hace preguntarme si lo que dicen ser un zoom "óptico" de 83x incluye algún procesamiento electrónico.
fuente
Respuestas:
Creo que el uso del término 83X, si bien es cierto, es muy engañoso. La Coolpix hace un trabajo notable cuando se trata de su rango óptico que es 83X. En realidad, esto se llama rango de zoom. La matemática es: la potencia de la lente de la cámara es ajustable desde un gran angular de 4,3 mm hasta un teleobjetivo de 357 mm que es 357 ÷ 4,3 = 83. En otras palabras, el alcance del zoom es 83X. Para lograr que la lente se construya con 16 lentes de vidrio individuales . Algunos están pegados, otros son espacios aéreos. Hay 12 grupos de lentes cada uno separado por aire. Cuando hace zoom, la distancia del espacio aéreo cambia y este acto hace que cambie la potencia de la lente. El alcance del zoom es desde gran angular a 4,3 mm hasta teleobjetivo a 357 mm.
Cuando los fotógrafos discuten sus lentes, el hecho de que el rango del zoom cubra 4.3 mm hasta 357 mm se entiende poco. Esto se debe a que se utiliza una cámara de película mucho más grande como criterio que define el rendimiento del objetivo. Esta es la cámara de película de 35 mm que ha estado con nosotros durante casi 100 años. Debido a su popularidad, hablamos de lentes de cámara en términos que en realidad se aplican solo a estos venerables tipos de cámaras. Sin embargo podemos hacer comparaciones
Dice así: la Nikon Coolpix P900 es una cámara súper miniatura, por lo que produce imágenes en miniatura que solo representan aproximadamente el 18% del tamaño de la estimada cámara de 35 mm. El 35 mm es en realidad 5.6X más grande. Entonces multiplicamos 4.3 X 5.6 = 24 y 357 X 5.6 = 2000. Ahora podemos decir que este Coolplix funciona como si el rango de zoom fuera de 24 mm - 2000 mm. Ahora 50 mm se considera "normal". Una lente más corta se denomina "gran angular". Una lente más larga se denomina teleobjetivo. Dado que 50 mm es "normal" con el zoom completo, que es el equivalente a 2000 mm, los objetos aparecerán 2000 ÷ 50 = 40X más grande. En otras palabras, un pájaro en el árbol a 1000 pies de distancia se verá como si estuviera a solo 25 pies de distancia.
fuente
Tamaño del sensor (1 / 2.3 "), longitud física, pérdida de apertura (f / 2.8-8).
El teléfono Samsung S9 + usa un sensor de 1 / 2.55 ", el Nikon P900 y el P1000 usan un sensor de 1 / 2.3".
Longitud focal de la lente:
P900 : 4.3-357 mm (ángulo de visión equivalente a lente de 24-2000 mm en formato de 35 mm) Filtro de 67 mm
Lente f / -número: f / 2.8-6.5, Construcción de la lente: 16 elementos en 12 grupos, Lente Zoom: 83x
P1000 : 4.3-539 mm (ángulo de visión equivalente a lente de 24-3000 mm en formato de 35 mm) Filtro de 77 mm
Lente f / -número: f / 2.8-8, Construcción de la lente: 17 elementos en 12 grupos, Zoom de la lente: 125x
Longitud, con cuerpo, sin zoom: 7.2 pulg . (181.3 mm). El zoom completo duplica eso.
Nikon AF-S 200-500 mm f / 5.6E ED VR, filtro de 95 mm. Aprox. Dimensiones (diámetro x longitud): 4.2 pulg. X 10.5 pulg . Esta lente no duplica su longitud cuando se hace zoom ni es un zoom tan oscuro o largo; También cuesta U $ 1300, más que un P1000 U $ 1000, o más del doble del precio de un P900 U $ 600.
Lente f / -número: f / 5.6, Construcción de la lente: 19 elementos en 12 grupos, Zoom de la lente: 200/35 = 5.71 y 500/35 = 14.29 si desea compararlo de esa manera.
Sigma 300-800 mm F5.6 HSM APO CONV EX DG D, filtro trasero de 46 mm, aprox. Dimensiones (diámetro x longitud): 6.2 x 21.3 in . Construcción de lentes: 18 elementos en 16 grupos. Zoom de lente: 300/35 = 8,57 y 800/35 = 22,86 si quieres compararlo de esa manera. Precio U $ 8000 (disponible en agosto de 2018).
Compare esas lentes de consumo con una lente profesional, la Fujifilm UA107x8.4BESM.
Fujifilm UA107x8.4BESM 8.4-900mm y con extensor 2x incorporado 16.8-1800mm, eso es 214x . Durante un partido de fútbol, una cámara a 1000 pies de distancia parecerá estar a menos de 5 pies de distancia. Tamaño del filtro: más de 250 mm (10 pulgadas), recubrimiento HT-EBC y estabilizado. Tiene una apertura af / 1.7 a 8.4-340 mm, reduciéndose a 4.5 a 900 mm, con el 2x cae a f3.4-f9.
Altura x Anchura x Longitud: 258x264x610mm. Esto no cambia la longitud cuando hace zoom y tiene varias opciones de preajuste, enfoque y zoom. Diseñado para un tamaño de sensor de 9.6 x 5.4 mm (2/3 ") tiene un factor de recorte de alrededor de 4x en comparación con el fotograma completo. Disponible por solo U $ 198,750, más envío.
Pierde casi la mitad de su luz y una calidad de imagen considerable, y mucha longitud y peso, al elegir una cámara puente en lugar de una DSLR; junto con muchas otras consideraciones.
Cuando dicen óptico, eso es lo que quieren decir, el P900 y el P1000 tienen un zoom digital de 4x.
fuente
Comencemos con la idea básica de un zoom bastante simple. Por ejemplo, podemos comenzar con tres elementos. Los elementos trasero y de aumento, y el medio es un elemento reductor. Los elementos de aumento unen los rayos de luz. El elemento reductor los separa.
Entonces, si movemos el elemento del medio hacia atrás por el elemento posterior, la luz atraviesa el elemento frontal, por lo que los rayos de luz comienzan a unirse. Se siguen uniendo de muchas maneras, hasta que llegan al elemento reductor, que los separa, pero como está justo al lado del elemento trasero, no se extienden mucho antes de llegar al elemento trasero, y comienzan a llegar. juntos otra vez. Entonces, el elemento trasero básicamente toma casi todo lo que pasó a través del elemento frontal, y lo enfoca en el sensor, dando una visión bastante gran angular.
Por otro lado, si movemos ese elemento del medio hacia arriba por el elemento frontal, la luz atraviesa el elemento frontal, se une un poco, luego atraviesa el elemento reductor para que inmediatamente comience a extenderse nuevamente. Se extiende bastante antes de volver al elemento trasero. Por lo tanto, solo un poco del centro de la imagen que atravesó el elemento frontal golpea el elemento posterior, y solo esa pequeña parte de la imagen se enfoca en el sensor, por lo que obtenemos una vista mucho más estrecha. Con ese diseño, la relación de zoom está limitada por la distancia entre los elementos delantero y trasero, sin embargo, para obtener un zoom de 83x, necesitaríamos una lente que fuera físicamente extremadamente larga.
Para llegar a una relación de zoom más alta, básicamente replicamos esa idea básica varias veces. Por ejemplo, pensemos en que cada uno de esos tres elementos se reemplaza por un conjunto de tres elementos, por lo que no solo movemos el grupo intermedio de adelante hacia atrás, sino que también variamos el nivel de aumento o reducción que proporciona cada uno de ellos.
Supongamos que el original dio una relación de zoom de 3: 1. Con cada elemento reemplazado por un grupo de tres elementos que dieron una relación de 3: 1, nuestra relación general sería teóricamente algo así como 3x3x3 = 27x. Agregue un cuarto grupo similar y estamos en el rango de 80x (más o menos).
Para obtener una calidad suficiente incluso para una cámara de gama baja, debe hacer un poco más que eso. Incluso una lente bastante barata usará diferentes tipos de vidrio en los diferentes elementos para ayudar a reducir la aberración cromática, probablemente algunos elementos asféricos para controlar la aberración esférica, y así sucesivamente.
Sin embargo, la idea básica de todos los zooms se reduce principalmente a esa situación bastante simple de tener (al menos) un elemento de aumento y un elemento de reducción, y moverlos uno respecto al otro. Llegar a altas relaciones de zoom significa principalmente replicar esa idea básica varias veces y hacer lo suficiente para mantener las aberraciones, distorsiones, etc., al menos algo bajo control.
fuente
Hay un poco más de una sola pregunta en su consulta. Centrándose en el primero:
En primer lugar, no confunda las distancias focales equivalentes de 35 mm (24 mm a 2000 mm) con las distancias focales reales de la lente del P900, que oscila entre 4,3 mm y 357 mm. Para más información sobre esto, vea la pregunta relacionada, ¿Qué es el factor de cultivo y cómo se relaciona con la distancia focal?
Aún así, tiene razón, obviamente, la longitud física de la lente del P900 no es tan corta como 4.3 mm, ni tan larga como 357 mm. Entonces, debemos abordar la pregunta fundamental, ¿qué es la distancia focal ?
Si pudiera reemplazar la distancia focal de gran angular del P900 con un cristal simétrico de lente única (como una lupa) con el mismo aumento que el extremo ancho del P900, los rayos de luz paralelos que ingresen a ese lente de elemento único se enfocarían en un punto de 4.3 mm , casi un sexto de pulgada, más allá de la lente. Eso es lo que significa la distancia focal .
La lente real del P900 no es tan corta. Todas las lentes del mundo real tienen múltiples elementos ópticos. Estos elementos trabajan juntos para doblar y "desdoblar" (divergir) los rayos de luz varias veces. El punto de estos elementos múltiples (y grupos de elementos) son:
Por lo tanto, los diseñadores de lentes agregan muchos elementos para hacer que la lente sea más útil que un rango limitado de condiciones de operación. Eso agrega longitud al ensamblaje de la lente, pero en el caso de las lentes gran angular, es ópticamente "equivalente" (usando esa palabra libremente) a una lente simple de un solo elemento con una distancia focal más corta que la longitud física de la lente del mundo real.
Del mismo modo, en el otro extremo del rango de zoom del P900, a una distancia focal de 357 mm, el objetivo tiene menos de 357 mm de longitud. Esto se debe a que la lente tiene un grupo de teleobjetivo , un grupo de elementos que permiten que una lente sea físicamente más corta que su lente delgada: la distancia focal equivalente lo indicaría. Vea también, ¿Cuál es la diferencia entre un teleobjetivo y un zoom?
Ahora, en cuanto a cómo obtienen específicamente rangos de zoom tan altos como 83x (o incluso más, como el zoom de 125x en el recientemente anunciado P1000 de Nikon ), bueno ... ciencia. Magia. ¿Un poco de ambos?
Con respecto a la comparación de la cantidad de zoom frente a la longitud de la lente, recuerde comparar like vs. like. En este caso, la ley del cubo cuadrado (Wikipedia) entra en juego: como un objeto se escala en tamaño por un factor S , su área de superficie se escala en S ², y su volumen se escala en S ³.
El P900 tiene un factor de recorte de 5.6, lo que significa que el factor de escala lineal entre cámaras como el P900 con un sensor de 1 / 2.3 "y cámaras de fotograma completo de 35 mm es S = 5.6 (de P900 a 35 mm FF). Entonces, para crear un" equivalente " sistemas ópticos (en lo que respecta a la geometría de la óptica), la lente 83x tipo P900 ampliada, pero hecha para un cuerpo FF de 35 mm, podría:
¡pesa aproximadamente 5.6³ = 175 veces el peso de la lente P900! 1
Nota 1: La lente probablemente no pesaría tanto; Una escala S ³ simple implica que todos los componentes, incluidos los motores de enfoque, los tubos de lente, las hélices de enfoque y los controles, etc., escalan el espesor de sus paredes 5,6 veces. Eso no es necesario, habría mucho peso para afeitarse. Pero, desde el punto de vista óptico (sin cambiar la fórmula óptica), el peso del vidrio aumentaría en S ³.
Y tenga en cuenta que incluso la longitud de la lente de ~ 20 cm aumenta en S hasta unos 112 cm, es decir, más de un metro de largo.
Ni siquiera quiero saber cómo se escalaría el costo, pero 175 veces el costo de $ 1000 del nuevo P1000 en realidad no estaría totalmente fuera de lugar para una bestia tan monstruosamente monstruosa si fuera por cuerpos de fotograma completo de 35 mm.
Después de eso, ha habido varias lentes diferentes, únicas en su tipo, que fueron a precios astronómicos, pero no seamos ridículos (!).
Por lo tanto, hay obvios beneficios de costos no lineales para reducir la escala. Pero dado que el P900 y el P1000 no están dirigidos al mercado profesional o prosumidor de gama alta, pueden tomar decisiones adicionales de ahorro de costos, tales como:
fuente