Эквивалентное фокусное расстояние объектива что это такое
Что такое кроп-фактор? Его связь с эквивалентным фокусным расстоянием
Привет. Тема сегодняшнего разговора лежит на стыке наших прошлых двух бесед:
Кроп-фактор возникает по причине разного размера матриц, а эквивалентное фокусное расстояние (сокращенно – ЭФР) ввели в связи с необходимостью корректного оценивания измененного угла обзора. Кому не терпится, пропускайте мои рассуждения и переходите к сути.
Небольшая ретроспектива
Не так давно фотографы снимали на пленку формата 35 мм (размеры сторон 36 мм х 24 мм). Этот стандарт был несменным на протяжении, наверное, 70 лет. И только в начале нулевых пленочные аппараты стала теснить «цифра». У меня до сих пор хранятся в шкафу десятки коробочек с отснятой пленкой Kodak и Fujifilm. Наверное, у более старшего поколения фотолюбителей, читающих сейчас эти строки, на лице улыбка и приятные воспоминания от того процесса. А может, ошибаюсь… Kodak не смог пережить цифровую революцию, а Fujifilm, к которому я настроен неравнодушно, к счастью, нашел свою нишу беззеркальных камер, и вполне успешно работает в новых реалиях на радость любителям нестандартного цвета, эргономичного ретро-дизайна, традиционно высокого качества продукции и, наконец, просто почитателям традиций.
Заглянув на форум в ветку выбора фотоаппарата, зайдя в фотомагазин и пообщавшись с продавцом на эту тему, посетив профильный раздел интернет-магазина электроники, высока вероятность того, что вы встретите термин «кроп» или «кроп-фактор». Вполне возможно, что вы даже знаете, что это такое, но есть некоторые нюансы, о которых стоит помнить. Поэтому даже опытным фотолюбителям рекомендую пролистать статью вниз.
Такая дороговизна полнокадровых камер обусловлена в первую очередь:
Поэтому для массового сегмента зеркальных аппаратов появился стандарт APS-C, характеризующий матрицы намного меньшего размера. Конечно же, возникла россыпь самых разнообразных компактов, в обиходе – мыльниц с еще меньшими матрицами.
Так а какая связь всего этого с кроп-фактором?
Мы вспомнили, что на рынке существует огромное множество типоразмеров матриц. А сейчас перейдем к тому, как они взаимосвязаны математически.
Кроп-фактор (с англ. crop – обрезать, кадрировать) – это отношение диагонали полнокадровой матрицы (35 мм) к диагонали рассматриваемой матрицы. Обозначается как Kf или K.
Диагональ полнокадровой матрицы = 43,3 мм, диагональ матрицы массовых зеркалок ≈ 28,2 мм. Разделив первое на второе, получим ≈ 1,5. Это значение соответствует APS-C камерам Nikon. Т.е. диагональ такой матрицы будет в 1,5 раза меньше полнокадровой. Это и характеризует данный коэффициент.
Вопросы именования. Нелишним будет упомянуть, что в речи фотографов, на форумах камеру с уменьшенной матрицей по сравнению с полнокадровой называют кропнутой. Имейте это ввиду, когда будете читать «кропнутая матрица», «кропнутая зеркалка». Звучит несколько обидно, не правда ли? На самом деле, нет, все прагматично. В статье о матрицах мы это уже отчасти обсудили.
| Формат матрицы | Размер матрицы, мм | Кроп-фактор |
|---|---|---|
| Полный кадр (FF, FullFrame) | 36 x 24 | 1 |
| APS-C (Nikon) | 23.5 x 15.6 | 1,5 |
| APS-C (Canon) | 22.3 x 14.9 | 1,6 |
| 4/3″ или Micro 4/3 | 17.3 x 13.0 | 2 |
| 1″ | 12,8 × 9,6 | 2,7 |
| 1/2,3″ | 6,16 × 4,62 | 6 |
Присмотритесь внимательно на получаемые фотографии – кажется, что увеличился масштаб изображения, будто снимаемый объект стал больше. И первая мысль, которая приходит к нам в голову: «фокусное расстояние увеличилось». Но это не так…
Фокусное расстояние не меняется при использовании объектива на камерах с матрицами разного размера или в зависимости от каких-либо других факторов. Это неизменная величина в рамках одного объектива.
Эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР)
В реальности изменяется угол обзора. Этот эффект рассматривали, разговаривая о матрицах. Т.е. на камерах с матрицами разного размера угол обзора различается.
Если мы возьмем объектив с ФР 35 мм и поставим на полнокадровую камеру и этот же объектив на кропнутую камеру, то увидим, что на последней угол обзора будет уже. Можно сказать, что на кропнутую камеру попадает информация о свете, собираемая только центральной частью объектива. Рассмотрим это на примере.
Видно, что угол обзора при съемке APS-C камерой на там же фокусном расстоянии сужается. Однако, если взять объектив с меньшим фокусным расстоянием и поставить его на кропнутую камеру, то можно получить такой же угол обзора и в целом идентичную картинку, как и на FF камере. Вопрос – какое взять фокусное? Разберемся с ЭФР.
Эквивалентное фокусное расстояние определяет фокусное расстояние, которое нужно использовать на полнокадровой камере, чтобы получить изображение, по углу обзора и масштабу идентичное таковому на кропнутой камере.
Рассчитывается по формуле: ЭФР = ФР * Kf. Т.е. произведение фокусного расстояния на кроп-фактор.
К примеру, снимаем на кропнутую камеру (Kf = 1.5) на ФР 20 мм дерево, которое отлично вписывается в кадр согласно нашим композиционным представлениям. Чтобы получить точно такой же снимок этого дерева на FF камеру, нужен объектив c ЭФР = 20 * 1,5 = 30 мм. Т.е. нам нужно взять объектив с фокусным расстоянием 30 мм, чтобы получить на FF такую же картинку, которую бы мы получили на кропнутой камере при 20 мм. Иными словами, 30 мм – эквивалент того, что мы получим, снимая на FF.
ЭФР дает понимание угла обзора при одном и том же ФР на камерах с разными размерами матриц.
Это важно учитывать в процессе выбора объектива. Если вы только присматриваетесь к фототехнике и размышляете о выборе объектива, рекомендую посмотреть фотографии в том жанре, который вам импонирует и обратить внимание на камеру и фокусное расстояние, с которым снят кадр. Вообще рекомендую посещать фото сообщества, где публикуются фотографии (например, 500px.com) и периодически просматривать снимки, которые вас вдохновляют. Они для того и делаются, чтобы люди получали наслаждение! При этом вы будете понимать, что вам нравится, а что – нет. Внимательно анализируя, придет понимание, когда и как нужно снимать, чтобы получать схожие результаты.
Так вот, к примеру, нравятся вам пейзажи у фотографа N. Посмотрев информацию о снимках, узнаем, что снимает он на APS-C камеру, преимущественно на ФР 20 мм. А у вас FF камера. Значит, ЭФР для получения такого же снимка = 20 * 1,5 = 30 мм. И нужно присматриваться к объективам с ФР 30 мм.
Противоположный пример – другой фотограф снимает портреты на FF камеру, преимущественно на фокусных расстояниях 85 мм. У нас кропнутая APS-C камера. Значит, чтобы рассчитать фокусное расстояние объектива для получения такого же изображения, делим ЭФР = 85 мм на Kf = 1,5, получим около 57 мм. Делим, т.к. 85 мм – это и есть наше ЭФР (потому что ЭФР характеризует изображение на полном кадре).
Мы привыкаем снимать на свою камеру со своими объективами. Допустим, на Olympus с матрицей типоразмера micro 4/3 (Kf = 2). И примерно понимаем, что на ФР 50 мм получим достаточно узкий угол обзора, привыкаем, как будет выглядеть картинка на таком фокусном. «Пересаживаясь», например, на полный кадр, с удивлением обнаруживаем, что на ФР 50 мм все намного шире, а для привычной картинки нужен объектив с ФР 100 мм. Если пересаживаемся на APS-C, то такое же изображение будет при ФР 67 мм.
По углу обзора объективы следует сравнивать, ориентируясь на ЭФР.
Для наглядности приведу пересчет популярных фокусных расстояний на распространенных матрицах с разным кроп-фактором.
| Kf = 1 (FF) | Kf = 1.5 (APS-C, Nikon) | Kf = 1.6 (APS-C, Canon) | Kf = 2 (micro 4/3) | Kf = 6 (1/2,3″) |
|---|---|---|---|---|
| 10 мм | 15 мм | 16 мм | 20 мм | 60 мм |
| 14 мм | 21 мм | 22,4 мм | 28 мм | 84 мм |
| 18 мм | 27 мм | 28,8 мм | 36 мм | 108 мм |
| 24 мм | 36 мм | 38,4 мм | 48 мм | 144 мм |
| 35 мм | 52,5 мм | 56 мм | 70 мм | 210 мм |
| 50 мм | 75 мм | 80 мм | 100 мм | 300 мм |
| 85 мм | 127,5 мм | 136 мм | 170 мм | 510 мм |
| 105 мм | 157,5 мм | 168 мм | 210 мм | 630 мм |
| 135 мм | 202,5 мм | 216 мм | 270 мм | 810 мм |
| 200 мм | 300 мм | 320 мм | 400 мм | 1200 мм |
Превращение типов объективов
Сейчас бегло подниму тему, которую мы еще не разбирали. Внимательно рассматривая таблицу выше, можно заметить, что объектив с нормальным на FF углом зрения (50 мм) превращается в телефокусный объектив с ЭФР 100 мм. На кропнутой камере Canon это будет стандартный портретный объектив, дающий картинку, эквивалентную таковой на полном кадре с ФР 80 мм.
Практическое следствие из этого – возможность снимать сцены в большем масштабе за меньшие деньги. Объяснюсь – для систем с разным кроп-фактором объективы имеют разную цену. Для полного кадра объектив одного и того же ФР будет значительно дороже, и объективы теле-диапазона для многих людей стоят дорого. Такие же объективы для камер APS-C или micro 4/3 обойдутся дешевле, но при этом обеспечат больший масштаб.
Взгляните, насколько большая разница в масштабе на полном кадре и micro 4/3 (Kf = 2).
Фокусное расстояние объектива, кроп-фактор, перспектива и их связь между собой
Артем Кашканов, 2015
В зависимости от угла обзора объективы делятся на широкоугольные, нормальные и телеобъективы.
Изображение, получаемое таким объективом имеет довольно ярко выраженную перспективу и объекты заднего плана кажутся мельче, чем мы их привыкли видеть, зато угол обзора у такого объектива без проблем позволяет снимать в тесных помещениях. Вот примеры фотографии, сделанных со сверхширокоугольным объективом с фокусным расстоянием 16 мм.
Вот два примера: первый портрет снят широкоугольником (28 мм):
Теперь с пропорциями все в порядке! Плюс ко всему, увеличенное фокусное расстояние позволило «растянуть» и размыть задний план, теперь он нас не отвлекает от главных объектов.
Объективы с большим фокусным расстоянием применяются, когда нет возможности близко к объекту съемки.
Итак мы определились, какие сюжеты на каких фокусных расстояниях лучше снимать. Для простоты сведем эту информацию в небольшую таблицу.
Как узнать фокусное расстояние объектива по его маркировке?
Если на матрицу EOS 5D попадает все изображение, формируемое объективом, то на матрицу любительского 650D попадает только центральная части изображения, она помечена желтой пунктирной рамкой.
В итоге, фотографии, полученные разными аппаратами с одним и тем же объективом будут немного отличаться друг от друга.
Теперь внесем дополнение в таблицу с фокусными расстояниями, которую рисовали выше.
| Тип сюжета | Фокусное расстояние (на кропе 1.6) | Эквивалентное фокусное расстояние |
|---|---|---|
| Пейзаж, интерьер | До 22 мм | До 35 мм |
| Съемка людей во весь рост | 22-38 мм | 35-60 мм |
| Портретная съемка | 38-84 мм | 60-135 мм |
| Съемка удаленных объектов, фотоохота | От 84 мм | От 135 мм |
А теперь посмотрим на шкалу расстояний китового объектива и воображаемыми разноцветными маркерами пометим на нем области применения, примерно так:
Симулятор фотосъемки с разными фокусными расстояниями от Nikon
Посмотрите, как изменяется поле зрения объектива при изменении фокусного расстояния и при использовании на полнокадровой матрице (FX) и на кропе 1.5 (DX).
Поддержать проект
Вероятно, вы обратили внимание, что на сайте почти нет рекламных баннеров. Согласитесь, без них читать статьи гораздо приятнее. Но сайту надо на что-то существовать.
Кроп-фактор и эквивалентное фокусное расстояние
Формат APS-C (красная рамка) на фоне полного 35-мм кадра.
При работе с большинством цифровых фотоаппаратов (за исключением, разве что, полнокадровых моделей) фотограф постоянно вынужден принимать в расчёт такой параметр, как кроп-фактор фотоматрицы, а также тесно связанную с кроп-фактором концепцию эквивалентного фокусного расстояния. Эти понятия приобретают особое практическое значение, когда речь заходит о сравнении камер различного формата, а также объективов, предназначенных для этих камер.
Кроп-фактор
У большинства цифровых аппаратов размеры фоточувствительной матрицы меньше размеров стандартного кадра малоформатной 35-мм плёнки. Лишь полнокадровые камеры обладают сенсором, размер которого совпадает с размером традиционного плёночного кадра т.е. 36 x 24 мм.
Отношение между линейными размерами полного 35-мм кадра и кадра уменьшенного формата называется кроп-фактором (от англ. to crop – обрезать). Иными словами, кроп-фактор говорит нам о том, во сколько раз матрица обсуждаемой фотокамеры меньше полнокадровой матрицы. Чем меньше матрица, тем больше её кроп-фактор, и наоборот.
Поскольку соотношение сторон кадра в различных системах может разниться, для расчёта кроп-фактора обычно используется длина диагонали рабочей области фотоматрицы. Таким образом, кроп-фактор равен отношению диагонали полного кадра (43,3 мм) к диагонали данного конкретного сенсора.
Ниже приведены значения кроп-фактора для наиболее распространённых цифровых форматов:
| Кроп-фактор (Kf) | Размеры кадра | Диагональ | Примеры | |
| 1 | 36 x 24 мм | 43,3 мм | Полный кадр: 35-мм плёнка, Nikon FX, Canon Full-frame, Sony α, Leica M, Pentax K-1. | |
| 1,3 | 27 x 18 мм | 33,3 мм | Sigma sd Quattro H, а также снятый с производства Canon APS-H. | |
| 1,5 | 24 x 16 мм | 28,9 мм | Стандартный APS-C: Nikon DX, Pentax K, Fujifilm X, Sony α NEX, Samsung NX, Sigma sd Quattro. | |
| 1,6 | 22,5 x 15 мм | 27,1 мм | Canon APS-C. | |
| 2 | 18 x 13,5 мм | 21,7 мм | Формат 4/3″ (Система Micro 4/3): Olympus, Panasonic. | |
| 2,7 | 12,8 x 9,6 мм | 16 мм | Формат 1″: Nikon 1, Nikon DL, Canon GX, Sony DSC-RX100, Samsung NX Mini. | |
| 4,5 | 7,6 x 5,7 мм | 9,5 мм | Формат 1/1.7″ | Многочисленные мыльницы |
| 6 | 6,2 x 4,6 мм | 7,7 мм | Формат 1/2.3″ | |
Компактные цифровые фотоаппараты (иначе – мыльницы) в целях уменьшения стоимости и габаритов, но в ущерб качеству изображения, оснащаются, за редким исключением, маленькими сенсорами с кроп-фактором в районе 3-8. Объектив с фокусным расстоянием 8 мм будет являться нормальным для матрицы с кроп-фактором 6. У камер, встроенных в мобильные устройства, сенсоры обычно совсем крошечные, а кроп-факторы могут быть даже двузначными.
Сравнительные размеры малоформатных фотоматриц.
Эквивалентное фокусное расстояние
Предположим, что сенсор вашей фотокамеры имеет размеры 24 x 16 мм (формат APS-C). Линейные размеры такого сенсора в 1,5 раза меньше размеров полного кадра (36 x 24 мм), а значит, его кроп-фактор – 1,5. Диагональ матрицы APS-C равна примерно 28,9 мм, т.е. опять-таки в 1,5 раза меньше диагонали полного кадра, которая, как уже было сказано, составляет 43,3 мм. Мы помним, что стандартным или нормальным объективом принято считать объектив, фокусное расстояние которого приблизительно равно диагонали кадра. Например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм на полнокадровом аппарате может считаться стандартным. Но стоит установить тот же объектив на камеру формата APS-C, как выяснится, что теперь фокусное расстояние объектива оказывается значительно длиннее диагонали кадра, т.е. объектив из нормального превратился в длиннофокусный. Более того, угол изображения объектива также уменьшился пропорционально уменьшению размера матрицы, и теперь соответствует углу изображения именно длиннофокусного объектива. Почему так получается?
Разумеется, при смене камеры истинное фокусное расстояние объектива не изменилось и измениться не могло. Изменился угол изображения. Фокусное расстояние это характеристика, относящаяся исключительно к объективу. Оно никак не зависит от камеры, на которую он установлен, и от размеров её сенсора. А вот угол изображения зависит как от фокусного расстояния объектива, так и от размеров матрицы.
Для удобства описания работы объективов на камерах с различными размерами фотосенсора применяется искусственный термин «эквивалентное фокусное расстояние» (ЭФР), описывающий кажущееся увеличение фокусного расстояния объектива вследствие уменьшения угла его изображения при использовании матрицы с кроп-фактором. Экфивалентное фокусное расстояние указывает на то, какой следовало бы взять объектив при съёмке на полный кадр, чтобы получить такой же угол изображения, какой получается с имеющимся объективом при съёмке на камеру с матрицей меньшего формата.
Эквивалентное фокусное расстояние равняется истинному фокусному расстоянию (ФР или ƒ), умноженному на кроп-фактор (Kf). Например, объектив с фокусным расстоянием 35 мм в связке с вышеупомянутой матрицей с кроп-фактором 1,5 будет иметь эквивалентное фокусное расстояние 53 мм, т.е. превратится в стандартный объектив. Зум-объектив с диапазоном фокусных расстояний18-55 мм, которым оснащаются многие любительские камеры, имеет переменное эквивалентное фокусное расстояние 27-84 мм, а, стало быть, является практичным универсальным объективом, захватывая как широкоугольный, так и в меру длиннофокусный диапазон. У полнокадровых фотоаппаратов кроп-фактор равен, как несложно догадаться, 1, а эквивалентное фокусное расстояние соответствует реальному.
Само словосочетание «эквивалентное фокусное расстояние» не должно вводить вас в заблуждение. У двух объективов, установленных на камеры разного формата и имеющих одинаковое эквивалентное фокусное расстояние, по-настоящему эквивалентным будет только и исключительно угол изображения. Эквивалентность в данном случае не распространяется на светосилу, боке, глубину резкости и пр. Эти параметры зависят от многих факторов и потому у разных объективов могут, как совпадать, так и не совпадать. И наоборот, при использовании одного и того же объектива на разных камерах изменение эквивалентного фокусного расстояния будет выражаться лишь в изменении угла изображения. Все прочие параметры объектива (включая его истинное фокусное расстояние) остаются неизменными.
Соответствие истинного и эквивалентного фокусных расстояний для сенсоров с различными кроп-факторами
| ФР, мм | ЭФР, мм для соответствующего кроп-фактора | ||
| 1,5* | 1,6** | 2 | |
| 10 | 15 | 16 | 20 |
| 14 | 21 | 23 | 28 |
| 16 | 24 | 26 | 32 |
| 18 | 27 | 29 | 36 |
| 20 | 30 | 32 | 40 |
| 24 | 37 | 39 | 48 |
| 28 | 43 | 45 | 56 |
| 35 | 53 | 57 | 70 |
| 40 | 61 | 65 | 80 |
| 50 | 76 | 81 | 100 |
| 55 | 84 | 89 | 110 |
| 60 | 91 | 97 | 120 |
| 70 | 107 | 113 | 140 |
| 85 | 129 | 138 | 170 |
| 100 | 152 | 162 | 200 |
| 105 | 160 | 170 | 210 |
| 135 | 206 | 219 | 270 |
| 200 | 305 | 324 | 400 |
| 300 | 457 | 486 | 600 |
| 400 | 609 | 648 | 800 |
| 500 | 762 | 810 | 1000 |
| 600 | 914 | 972 | 1200 |
| 800 | 1219 | 1296 | 1600 |
* Обычно не 1,5, а 1,52.
** На самом деле – 1,62.
Я не привожу здесь цифры для компактных фотокамер, поскольку среди них существует огромное разнообразие форматов и моя таблица заняла бы слишком много места. Загляните в спецификации своей камеры, чтобы узнать размеры сенсора, и попробуйте самостоятельно рассчитать интересующие вас значения ЭФР. Также я прохожу мимо аппаратуры более крупной, нежели 35-мм цифровая зеркальная камера, коп-факторы которой, как нетрудно догадаться, меньше единицы. Полагаю, что если вы снимаете на средний, и уж тем более на крупный формат, то, скорее всего, вы уже не нуждаетесь в моей скромной помощи.
Объективы для камер с кроп-фактором
Объективы, предназначенные для малоформатных плёночных, а также цифровых полнокадровых камер, проектируются таким образом, чтобы круг изображения, проецируемый объективом, полностью покрывал рабочую часть кадра. Очевидно, что при использовании сенсоров меньшего размера необходимость в столь большом круге изображения отсутствует. В связи с этим, производители фототехники, выпускающие камеры с кроп-фактором, выпускают и соответствующие этим камерам объективы с уменьшенным кругом изображения. Такие объективы легче, компактнее и дешевле объективов традиционного формата, но они не рассчитаны на использование вместе с полнокадровыми аппаратами, поскольку из-за малого круга изображения углы кадра получатся чёрными. В свою очередь, полнокадровые объективы можно использовать как на полнокадровых, так и на кропнутых камерах (при условии механической совместимости), делая в последнем случае лишь поправку на изменение эквивалентного фокусного расстояния.
Следует подчеркнуть, что вне зависимости от того, для какого формата предназначен объектив, на нём практически всегда указывается истинное, а вовсе не эквивалентное фокусное расстояние. ЭФР не является постоянной величиной, поскольку зависит от камеры, на которую устанавливается объектив, т.е. эквивалентное фокусное расстояние не является характеристикой объектива, а скорее характеризует систему объектив+матрица в целом.
Спасибо за внимание!
Post scriptum
Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.
Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.