Введение

Коэффициент умножения в цифровой съемке по сравнению с фокусным расстоянием 35-мм камеры.

В цифровой фотографии кроп-фактор, форматный коэффициент или множитель фокусного расстояния формата матрицы – это отношение размеров области изображения камеры к эталонному формату; чаще всего этот термин применяется к цифровым камерам относительно формата 35 мм. В случае цифровых камер, изображающим устройством является цифровой датчик изображения. Наиболее распространенное определение кроп-фактора – это отношение диагонали кадра 35 мм (43,3 мм) к диагонали рассматриваемой матрицы; то есть, при том же соотношении сторон 3:2, как у площади 35 мм (36 мм × 24 мм), это эквивалентно отношению высот или отношению ширин; отношение площадей матриц равно квадрату кроп-фактора. Кроп-фактор иногда используется для сравнения угла обзора и качества изображения разных камер с одним и тем же объективом. Кроп-фактор иногда называют множителем фокусного расстояния («эквивалент для пленки»), поскольку умножение фокусного расстояния объектива на кроп-фактор дает фокусное расстояние объектива, которое обеспечило бы тот же угол обзора при использовании на эталонном формате. Например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм на матрице с кроп-фактором 1,6 по отношению к эталонному формату (обычно 35 мм) даст такой же угол обзора, как объектив с фокусным расстоянием 80 мм на эталонном формате. Если требуется получить изображение с одинаковым углом обзора и качеством изображения, но с разных камер, необходимо также скорректировать значения диафрагмы и ISO с учетом кроп-фактора. Фокусное расстояние объектива не изменяется при использовании меньшей матрицы; угол обзора соответственно меньше, поскольку меньшая область круга изображения, создаваемого объективом, используется меньшей матрицей.

Введение

Термины "фактор кропа" и "мультипликатор фокусного расстояния" были введены, чтобы помочь фотографам, работавшим с 35-мм пленочными зеркальными фотоаппаратами, понять, как их существующий набор объективов будет работать с новыми цифровыми зеркальными камерами (DSLR), оснащенными сенсорами меньшего размера, чем 35-мм пленка, но часто использующими существующее байонетное соединение для объективов 35-мм пленочных зеркальных камер. Например, при использовании мультипликатора 1,5 фотограф может сказать, что 50-мм объектив на DSLR "эквивалентен" объективу с фокусным расстоянием, умноженным на 1,5, то есть имеет такое же поле зрения, как 75-мм объектив на пленочной камере, к которой он привык. Разумеется, фактическое фокусное расстояние объектива определяется его оптической конструкцией и не изменяется в зависимости от размера используемого сенсора. Большинство цифровых зеркальных камер на рынке оснащены сенсорами изображения формата APS-C, которые меньше стандартного кадра 36 × 24 мм (35 мм). В результате сенсор изображения захватывает данные с меньшей площади, чем 35-мм пленочная камера, фактически обрезая края изображения, которые были бы запечатлены на "полнокадровой" пленке размером 36 мм × 24 мм. Из-за этого обреза эффективное поле зрения (FOV) уменьшается пропорционально отношению между размером меньшего сенсора и размером 35-мм пленки (в качестве эталона). Для большинства DSLR этот коэффициент составляет от 1,3 до 2,0. Например, 28-мм объектив обеспечивает умеренно широкий угол обзора на полнокадровой камере формата 35 мм, но на камере с коэффициентом кропа 1,6 изображение, полученное с тем же объективом, будет иметь такое же поле зрения, как у полнокадровой камеры с ~45-мм объективом (28 × 1,6 = 44,8). Такое сужение FOV является недостатком для фотографов, которым требуется широкий угол обзора. Сверхширокоугольные объективы становятся просто широкоугольными, широкоугольные – "нормальными". Однако фактор кропа может быть преимуществом, когда требуется узкий угол обзора. Он позволяет фотографам с длиннофокусными объективами легче заполнять кадр при съемке удаленных объектов. 300-мм объектив на камере с коэффициентом кропа 1,6 обеспечивает изображение с тем же FOV, для получения которого на 35-мм пленочной камере потребовался бы объектив с фокусным расстоянием 480 мм.

Оценка производительности датчика

Для данной экспозиции, например, при фиксированной освещенности в фокальной плоскости и времени экспозиции, большие сенсоры изображения захватывают больше фотонов и, следовательно, создают изображения с меньшим уровнем шума и большим динамическим диапазоном, чем меньшие сенсоры. В силу статистики фотонного шума, желаемые характеристики – отношение сигнал/шум (SNR) и единичный коэффициент усиления сенсора – масштабируются пропорционально квадратному корню площади пикселя. Поскольку кроп-фактор обратно пропорционален квадратному корню площади сенсора (с учетом небольшого фактора, зависящего от соотношения сторон), он полезен для оценки производительности сенсора изображения. Например, если два сенсора изображения разного размера имеют одинаковое соотношение сторон и разрешение 10 мегапикселей, и изготовлены по схожей технологии, у большего сенсора будет лучшее отношение сигнал/шум во столько раз, во сколько раз отличается кроп-фактор этих двух сенсоров. Больший сенсор имеет меньший кроп-фактор и более высокое отношение сигнал/шум.

Цифровые линзы

Большинство производителей зеркальных камер и объективов учли потребности пользователей широкоугольных объективов, разработав объективы с более короткими фокусными расстояниями, оптимизированные для форматов DSLR. В большинстве случаев эти объективы рассчитаны на создание меньшего круга изображения, который не покрывает кадр 24×36 мм, но достаточен для покрытия меньшего сенсора 16×24 мм (или меньше), используемого в большинстве DSLR-камер. Благодаря меньшему кругу изображения, эти объективы могут быть оптимизированы для использования меньшего количества стекла и зачастую физически меньше и легче, чем объективы, предназначенные для полнокадровых камер. К объективам, разработанным для меньших цифровых форматов, относятся Canon EF-S и EF-M, Nikon DX, Olympus Four Thirds System, Sigma DC, Tamron Di II, Pentax DA, Fujifilm XF и XC, а также Sony Alpha (SAL) DT & E. Такие объективы обычно проецируют меньший круг изображения, чем объективы, разработанные для 35-мм полнокадрового формата. Тем не менее, кроп-фактор или FLM камеры оказывает такое же влияние на соотношение между углом обзора и фокусным расстоянием, как и в случае с любыми другими объективами, даже если проецируемое изображение не подвергается столь сильному "обрезанию". В этом смысле термин "кроп-фактор" иногда вводит в заблуждение; поэтому в качестве альтернативы часто используется термин "мультипликатор фокусного расстояния".

Коэффициент уборки камер "направь и снимай"

Меньшие, не зеркальные, потребительские камеры, обычно называемые компактными камерами, также могут характеризоваться наличием кроп-фактора или FLM относительно формата 35 мм, даже если они не используют сменные объективы или объективы, разработанные для другого формата. Например, так называемый формат "1/1,8 дюйма" с диагональю сенсора 9 мм имеет кроп-фактор почти 5 по сравнению с диагональю 35-мм пленки в 43,3 мм. Следовательно, эти камеры оснащаются объективами, фокусные расстояния которых примерно в пять раз меньше, чем типичные для 35-мм пленочной компактной камеры. В большинстве случаев производители указывают фактические фокусные расстояния своих камер и объективов, но в некоторых случаях они предпочитают умножать на кроп-фактор (мультипликатор фокусного расстояния) и указывать эквивалентное фокусное расстояние для 35 мм. Обозреватели также иногда используют эквивалентное фокусное расстояние 35 мм, чтобы стандартизировать характеристики поля зрения различных камер. Например, объектив Canon Powershot SD600 имеет заявленный диапазон фокусных расстояний 5,8–17,4 мм, но в обзорах его часто описывают как 35–105 мм объектив, поскольку у него кроп-фактор около 6 ("формат 1/2,5 дюйма").

Коэффициент увеличения

Фактор кропа иногда называют "фактором увеличения", "коэффициентом фокусного расстояния" или "множителем фокусного расстояния". Это название отражает наблюдение, что объективы с заданным фокусным расстоянием кажутся дающими большее увеличение на камерах с кроп-фактором, чем на полнокадровых камерах. Это преимущество, например, в съемке дикой природы, особенно птиц, где фотографы часто стремятся к максимальному "приближению". Камера с меньшим сенсором может быть предпочтительнее использования телеконвертера, поскольку последний влияет на светосилу объектива и, следовательно, может снизить эффективность автофокусировки. Любой объектив проецирует одно и то же изображение, независимо от того, к какому фотоаппарату он прикреплен. Дополнительное "увеличение" возникает при большем увеличении изображения для получения результата (отпечатка или изображения на экране), соответствующего стандартному размеру. То есть увеличение, определяемое обычно от объекта до фокальной плоскости, остается неизменным, но общее увеличение от объекта до конечного изображения возрастает.

Вторичные эффекты

При использовании объектива, предназначенного для формата 35 мм, на цифрозеркальной камере меньшего формата, помимо очевидного уменьшения поля зрения, могут возникать вторичные эффекты на глубину резкости, перспективу, размытие при движении камеры и другие фотографические параметры. Глубина резкости может изменяться в зависимости от условий сравнения. Съемка с той же позиции, с тем же объективом и тем же значением диафрагмы, что и у камеры с полным кадром (необрезанной) 35 мм, но с увеличением изображения до заданного размера, приведет к уменьшению глубины резкости. С другой стороны, при использовании другого объектива с тем же углом зрения, что и у камеры с полным кадром (соответствующего эквивалентному фокусному расстоянию 35 мм), при том же значении диафрагмы, глубина резкости у камеры меньшего формата будет больше. Перспектива – это свойство, зависящее исключительно от точки съемки (положения камеры). Однако, если использование объектива на камере меньшего формата вынуждает фотографа отойти дальше от объекта, это повлияет на перспективу. Дополнительное увеличение, необходимое при использовании камер меньшего формата, усиливает размытие из-за дефокусировки, а также увеличивает размытие, вызванное дрожанием камеры. В результате, фокусное расстояние, которое можно надежно использовать при съемке с рук с заданной выдержкой для получения четкого изображения, уменьшается на величину кроп-фактора. Старое эмпирическое правило, согласно которому выдержка должна быть не меньше фокусного расстояния (в миллиметрах) при съемке с рук, будет работать аналогично, если фактическое фокусное расстояние сначала умножить на кроп-фактор, а затем применить правило. Многие фотообъективы обеспечивают более высокое качество изображения в центре кадра, чем по краям. При использовании объектива, рассчитанного на экспонирование 35-миллиметровой пленки с датчиком меньшего формата, используется только центральная "сладкая зона" изображения; объектив, который неприемлемо мягкий или темный по краям, может показать лучшие результаты на меньшем датчике. Однако, поскольку изображение, проецируемое на датчик, необходимо увеличить сильнее для печати с использованием датчика меньшего формата, объективы, используемые на меньших форматах, должны обеспечивать более высокое разрешение изображения для достижения приемлемого качества, а датчик меньшего формата должен иметь более высокое отношение сигнал/шум (SNR) для компенсации уменьшенного количества света, попадающего на датчик.

Общие факторы культуры

Цифры кроп-фактора полезны для расчета эквивалентного фокусного расстояния 35 мм и эквивалентного увеличения 35 мм. Некоторые распространенные кроп-факторы:

Тип Высота (мм) Кроп-фактор 1/2.5" (многие суперзумы и компактные камеры) 4.29 6.0 1/2.3" (компакты и компактные суперзумы, более ранние Pentax Q) 4.55 5.6 1/1.8" (компакты высокого класса, такие как Canon Powershot G1 G7/S90) 5.32 4.8 1/1.7" (компакты высокого класса, более поздние Pentax Q) 5.70 4.5 2/3" (Fujifilm X10, Fujifilm X20, Sony F828, Sony F717) 6.60 3.9 1" (Nikon 1/CX / серия Sony RX100 / Sony RX10 / Canon Powershot G7 X) 8.80 2.7 4/3" / Four Thirds (используется Olympus и Panasonic для зеркальных и беззеркальных камер соответственно) 13 1.84–2 Sigma Foveon X3 (до камер Merrill) 13.80 1.7 Canon APS-C 14.80 1.6 Общий APS-C (Sigma Foveon X3, байонет Fujifilm X, Nikon DX, Pentax K, Ricoh GXR, & Ricoh GR, Samsung NX, Minolta/Sony α DT & E Mount (NEX)) 15.60 1.5 APS-H (Canon, Leica M8) 18.60 1.3 35 мм полнокадровый (Canon EF, Leica M9, Nikon FX, Pentax K 1, Sony α, байонет FE Mount, Sony RX1) 24.00 1.0 Средний формат (Hasselblad, Leaf, Phase One, Pentax 645D, Fujifilm GFX) 33.00 0.79 Средний формат (Hasselblad, Leaf, Phase One) 40.40 0.64