Как соотносятся масштабирование, увеличение и фокусное расстояние?

Зум-объективы и камеры с суперзумом часто продаются с кратным («×») числом - например, 12-кратным или 30-кратным увеличением. Вопрос Как преобразовать фокусное расстояние объектива (мм) в x-кратный оптический зум? объясняет, как это относится к числам фокусных расстояний, например, 70-200 мм или 18-55 мм. Но как × -zoom относится к увеличению, когда используется для макроса или просто для того, чтобы что-то далеко выглядело больше?

Как два 70-200-миллиметровых объектива могут иметь разное увеличение?

• Фокусное расстояние контролирует поле зрения перед объективом. Более длинное фокусное расстояние имеет более узкое поле зрения, чем более короткое. За объективом он предназначен для проецирования этого изображения на определенный размер и расстояние, как указано в спецификациях крепления камеры. Таким образом, мы воспринимаем это более узкое поле зрения как имеющее больше «досягаемости», как вы можете видеть дальше на расстоянии. С точки зрения непрофессионала это называется «масштабирование» - когда вы достигнете большей досягаемости. Вероятно, многие назвали бы это масштабированием только в том случае, если оно расширяет визуальный диапазон, а также, если вы добились этого с помощью телеобъектива 400 мм. Это довольно линейно (*). Двойное фокусное расстояние, половина ширины и высота цели перед вами.

• Увеличение объектива камеры / объективного мира дается, когда объектив может изменить свое фокусное расстояние. Это коэффициент, определяемый максимальным фокусным расстоянием и минимальным фокусным расстоянием. 55/18 = 3X в стандартном объективе. 2X в 10-20 мм сверхшироком. По сравнению с полем зрения, многие люди могут не воспринимать это как увеличение цели, за исключением человека, который долго смотрит в видоискатель на 10 мм, а затем переключается на 20 мм. «Ультра-увеличение» 400 мм вообще не имеет увеличения, если только вы не называете 1-кратным увеличением, поскольку 1 также является числом.

• увеличениесоотношение между размером объекта и размером проекции на сенсор - в естественном мире; мы не станем цифровыми в этом. Слово может вводить в заблуждение, так как большинство используемых нами линз ниже 1х - очень много. При обычном использовании мы говорим 0,0001-0,1X. Ваша 1-дюймовая четверть будет на 1-дюймовом сенсоре, если вы используете макрообъектив 1: 1 с минимальным фокусным расстоянием. Для этого требуется камера среднего размера. Но, вау, вы наверняка запомните детали этого. Если вы отодвинетесь дальше, увеличение уменьшится. Двойное расстояние, половинное увеличение. Звучит знакомо? FOV такой же, в отличие от фокусного расстояния, но эффект аналогичный, но обратный. При 2-кратном увеличении вы можете изменить увеличение, т.е. размер, проецируемый на датчик, в 2 раза. Широкая сигма 10-20 мм может сделать это. 10-миллиметровое увеличение этого красивого пейзажа начнется очень и очень мало. На 24 метра это 0,00042X. Оттуда вы можете теперь «увеличить его» до 0,00085X. 400-миллиметровые, которые вообще не могут масштабировать, имеют 0,017X той же сцены. Но на практике это увеличение в 40 раз лучше по сравнению с 10 мм.

Таким образом, фокусное расстояние, увеличение и расстояние являются абсолютными величинами, а масштаб - относительным.

(*) Линейный, поскольку расстояние значительно превышает фокусное расстояние

Поэтому, конечно, мы все знаем, что когда мы увеличиваем что-то, оно кажется больше и занимает больше места в датчике видоискателя / камеры. Тем не менее, я считаю, что этот вопрос задает вопрос о том, что называется коэффициентом увеличения .

Вы чаще всего видите на этом макрообъективе, где весь смысл в том, чтобы увеличить то, что в реальной жизни очень мало. Увеличение описывается так:

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

Таким образом, объектив с коэффициентом увеличения 1: 1 будет брать объект с шириной 10 мм и проецировать изображение на датчик камеры, длина которого также составляет 10 мм. Коэффициент 1: 2 будет преобразовывать 10 мм в 20 мм. 1: 3, от 10 до 30 мм и так далее.

(Обратите внимание, что коэффициент увеличения 1: 3 также можно записать как 3,0x. Также этот коэффициент для данного минимального расстояния фокусировки. На других расстояниях он не будет иметь такого же эффекта.)

Коэффициент увеличения 1: 1 может показаться не слишком хорошим, но если вы думаете, что у современных камер в среднем около 18 Мп или около того, вы можете сделать довольно много.

Так почему бы две разные линзы с одинаковым фокусным расстоянием имеют различные коэффициенты увеличения изображения? Это действительно просто заканчивает тем, что различия в качестве сборки и фактической цели линзы.

Не стесняйтесь комментировать. Надеюсь это поможет.

Объективы с переменным фокусным расстоянием и камеры с суперзумом часто продаются с кратным увеличением («×») - например, с 12-кратным или 30-кратным увеличением.

Существуют различные виды использования коэффициентов увеличения.  В контексте увеличения это относится к отношению максимального и минимального фокусных расстояний. Объектив 18-200 мм имеет увеличение 200/18 = 11 ×.

Но как × -zoom относится к увеличению, когда используется для макроса или просто для того, чтобы что-то далеко выглядело больше?

В контексте макрокоманды множитель относится к (обратному) коэффициенту воспроизведения , который является размером на сенсор: натуральный размер. Например, у меня есть макрообъектив, где максимальный коэффициент воспроизведения составляет 1: 1 или 1 ×. У меня также есть несколько способностей масштабирования или отношения от 1: 4 до 1: 2 ... от 0,25 × до 0,5 ×.

Как два 70-200-миллиметровых объектива могут иметь разное увеличение?

Объективы с разными фокусными расстояниями могут иметь разные коэффициенты воспроизведения в зависимости от их минимального расстояния фокусировки. (Я не знаю, в какой именно математике.) Точно так же объективы с разным фокусным расстоянием могут иметь одинаковые коэффициенты воспроизведения.

При заданном коэффициенте воспроизведения фокусное расстояние влияет на рабочее расстояние . Рассмотрим 35-мм и 100-мм макрообъективы с коэффициентами воспроизведения 1: 1. Поскольку объект, хотя и увеличенный на одну и ту же величину, находится на разных расстояниях от каждой линзы, перспектива, изображаемая на результирующих изображениях, отличается. Кроме того, объективы 35 мм труднее освещать, поскольку объектив блокирует попадание света на объект.

Числовой пример

В течение многих лет доминировали 35-мм пленочные камеры. Размер изображения был 24 на 36 мм. давайте предположим, что мы хотим получить изображение высотой 20 мм для объекта высотой 2,0 м на расстоянии u перед камерой. При условии, что u по крайней мере в 10 раз больше фокусного расстояния f , отношение высоты изображения к высоте объекта составляет приблизительно f / u , то есть 20 мм / 2 м = f / u, поэтому мы требуем f = u * 10 мм / 1 м,
что дает ( широкий) у = 2m е = 20 мм; и = 4м, ф = 40мм; (телефото) u = 10 м f = 100 мм

Современные камеры имеют намного меньший экран изображения, поэтому необходимо иметь меньшие изображения и, соответственно, меньшие фокусные расстояния, чтобы объекты занимали аналогичную часть изображения.
Для получения меньшего изображения требуется меньше света, поэтому диаметр линз может быть меньше. Вот почему настройки диафрагмы на камере задаются как, f / 4; f / 5,6 и т. д. f / 4 означает, что диаметр диафрагмы составляет четверть фокусного расстояния. Изображение будет одинаково ярким для 20-мм объектива (с остановкой) диаметром 5 мм и 60-мм объектива (с остановкой) диаметром 15 мм.