传感器裁剪因素和等效性的主题在摄影师之间引起了相当大的争议,在摄影网站和论坛上引发了激烈的争论。bobsports官网关于这个话题的帖子太多了,再写一遍几乎感觉是多余的。可悲的是,在所有关于等价的伟大和不那么伟大的信息中,许多摄影师只会更加困惑和困惑。由于今天有这么多不同的格式,包括1″/CX,微四分之三,APS-C, 35mm/全画幅,中画幅(不同尺寸),摄影师通过计算它们的等效焦距,光圈,景深,相机与被摄对象的距离,超焦距和其他技术术语来比较这些系统,以证明一个系统相对于另一个系统的劣势或优势。在这篇文章中,我想提出其中的一些观点,并表达我对这件事的主观看法。我认识到这个话题是一个永远不会结束的辩论,各方都有强有力的论点,我确实意识到我们的一些读者可能不同意我的陈述和论点。所以如果你不同意我所说的,请在下面的评论区以文明的方式提供你的意见。
在我们开始之前,让我们先回顾一下传感器格式的一些历史,以便更好地理解过去的事件,并能够更容易地消化接下来的材料。
目录
1) APS-C格式的诞生
当我刚开始我的摄影师之旅时,“等价物”这个词对我来说非常陌生。我买的第一个镜头是我的尼康D80附带的一个套装镜头——尼克尔18-135mm DX镜头,一个非常好的镜头,对于像我这样的初学者来说是一个学习工具。当我研究相机和镜头时,提到35mm胶片并没有困扰我,因为我没有拍摄胶片(因此没有使用比APS-C更大的格式)。当时,尼康还没有发布全画幅相机,很少有人能买得起高端的佳能全画幅单反,所以“等效”一词主要针对的是35mm胶片相机。但是为什么第一代单反相机的传感器比经典的135胶片帧还要小呢?为什么我们会有这么多摄影师心中的等价问题呢?
今天,APS-C(或任何其他小于全画幅的格式)被作为紧凑和廉价的选择进行营销,市场上充斥着数码单反和其他紧凑/可更换镜头相机。传感器越小,相机机身和镜头就越小、越轻。但它并不总是这样,它当然不是APS-C成为流行格式的原因。由于设计大型传感器的技术问题和制造成本高,当时相机制造商要制造全画幅数码相机是一个挑战。因此,更小的传感器不仅制造成本更低,而且也更容易销售。更重要的是,APS-C / DX格式最初并不是像今天看到的那样“小而紧凑”。事实上,尼康和佳能的第一款APS-C相机和今天的高端单反一样大,而且肯定不便宜:尼康的D1配有270万像素APS-C传感器,售价高达5500美元,而佳能的低端EOS D30配有3.1万像素APS-C传感器,售价仅为3K美元。
由于引入了这种新格式,制造商必须找到一种方法来解释更小的格式确实会影响一些事情。例如,在APS-C传感器相机上使用50mm镜头时,所提供的视场与在35mm胶片或全画幅数码相机上使用相同镜头时不同。你如何向客户解释?因此,制造商开始使用“等效”和“可比”等术语来指代35mm,主要针对现有的胶片射击者,并让他们知道转换到数字的真正含义。随着全画幅相机变得越来越流行,制造商为APS-C格式生产了更便宜、更小的镜头,然后与全画幅相比,我们开始看到小画幅的“优势”。营销人员迅速行动起来,告诉大众,对许多人来说,更小的格式是一个很好的选择,因为它是(或者实际上已经成为)两者兼而有之更便宜更轻.
总而言之,APS-C格式的诞生只是因为它更经济,更容易销售-它从来没有打算成为一种像今天这样在重量或尺寸优势方面与较大格式竞争的格式。
2) APS-C / DX / EF-S镜头的诞生
尽管首批APS-C相机使用的是为胶片相机设计的35mm镜头,但制造商知道APS-C /作物传感器并没有利用整个图像圈。此外,在APS-C传感器上使用胶片镜头有一个问题-它们不够宽!由于视野的变化,使用真正的广角镜头35mm胶片是相当昂贵的,选择有限和沉重。为什么不制造更小的透镜,用更小的像圈,可以覆盖更宽的角度,而不需要重量和尺寸?这就是第一批APS-C / DX / EF-S镜头的诞生。尼康的第一款DX镜头是用于覆盖广角的尼克尔12-24mm f/4G镜头,佳能的第一款镜头是EF-S 18-55mm f/ 3.5-5.6和EF-S 10-22mm f/ 4.5-5.6,这两款镜头也是为了满足类似的需求而发布的,但针对的是更注重预算的消费者。有趣的是,尽管两家制造商都在努力生产更小、更实惠的镜头,但DX和EF-S系列都没有真正取得成功。到目前为止,尼康总共只生产了23个DX镜头,其中只有两个可以被认为是“专业”级别,而佳能的EF-S镜头系列仅限于21个镜头,其中8个是相同的18-55mm镜头的变体。佳能在其产品线中没有任何专业级EF-S“L”镜头。因此,当尼康或佳能能够为全画幅相机生产镜头时,提供更轻、更小的优质镜头并不是他们真正想做的事情。
3)镜头等效性和裁剪因子的需要
由于APS-C格式相对较新,而35mm胶片相机在业界的采用率很高,视场等效通常表示为“等效焦距”是有意义的。重要的是要让人们知道APS-C上50mm镜头的视场更窄,类似于35mm胶片/全画幅相机上的75mm镜头。制造商还提出了一个公式来计算等效视场的形式为“作物系数- 35mm胶片对角线与APS-C传感器对角线的比例。尼康测量24x16mm的APS-C传感器对角线为29mm,而测量36×24的全画幅传感器对角线为43mm,因此两者之间的比率差异约为1.5倍。佳能的APS-C传感器略小,裁剪系数为1.6倍。因此,计算等效视场变得相当简单——用镜头的焦距乘以裁剪系数。因此,人们可以很容易地计算出尼康DX / APS-C相机上的24mm镜头在视野方面与全画幅相机上的36mm镜头相似。
然而,随着时间的推移,裁剪因素给初学者带来了很多困惑。人们开始说“图像是在450mm焦距下拍摄的”,而实际上他们是用APS-C相机上的300mm镜头拍摄的。他们觉得他们可以这样说,认为他们的设置给了他们更长的“范围”(意思是,允许他们更接近行动),而它所做的只是给他们更窄的视野,因为传感器裁剪图像帧。让我们先建立第一个事实:镜头的焦距永远不会改变,不管它连接在什么相机上.
4)镜头焦距vs等效焦距
无论您将全画幅镜头安装在全画幅、APS-C、Micro四分之三或1″CX相机上,同一镜头的物理特性永远不会改变——它的焦距和光圈保持不变。这是有道理的,因为唯一变化的变量是传感器。所以,那些说“一个50mm f/1.4镜头是一个50mm f/1.4镜头,无论它附着在什么相机机身”是正确的,但有一个条件-它必须是相同的镜头(下面有更多)。唯一能改变一个镜头的物理特性的是另一个镜头,比如远距转换器。记住,焦距是从聚焦在无穷远的镜头的光学中心到相机传感器/胶片的距离,以毫米为单位.所有这些都是由于较小的图像格式/传感器所导致的裁剪,如下图所示:
如果我在APS-C相机上安装一个24毫米的全画幅镜头来拍摄上面的照片,我只会切断图像的角落——而不是在物理上更接近。我的焦距不会发生任何变化。它仍然是一个24毫米镜头。就等效焦距而言,最终的裁剪将使我的视野更窄,相当于36mm镜头在全画幅相机上的效果。然而,这里的关键词是“视野”,因为这是唯一不同的地方。这就是为什么我更喜欢使用术语“等效视场”,而不是“等效焦距”,因为焦距没有变化。
如果你试着做一个快速实验,把一个全画幅镜头安装在一个全画幅相机上,然后用适配器把同一个镜头安装在不同的相机机身上,传感器更小(不移动或改变任何变量),你会得到与上图相似的结果。除了分辨率的差异(主题将在下面讨论),其他一切都是一样的,包括透视和景深(实际上DoF可以根据传感器尺寸的不同而有所不同,请参阅下面的DoF)。因此,背景和前景物体不会显得更近或更远,或看起来更集中或更少。你会看到的是相机内裁剪,仅此而已。
上面是一个相当简单的例子,我们使用一个大图像圈的全画幅镜头,并使用适配器将其安装在具有较小传感器的不同相机上。毫无疑问,除了视野不同,结果总是一样的。然而,这在今天是不现实的,因为较小的传感器相机现在拥有较小的相机系统和支架专有镜头。很少有人使用比APS-C格式小的大镜头,因为安装尺寸不同,他们必须依赖各种“智能”或“虚拟”适配器,这不必要地使一切复杂化,并可能引入光学问题。同样,当大的图像圆没有使用时,为所有格式制作大镜头是没有意义的。当制造商为较小的系统生产镜片时,他们希望生产出尽可能小而轻的镜片。因此,当索尼、富士、奥林巴斯、松下和三星等制造商推出新的可更换镜头相机系统时,它们都配有自己的“原生”紧凑轻便的镜头,这些镜头都是由它们的镜头支架专有的。
5) ISO和曝光/亮度
在电影时代,ISO代表胶片的感光度。如果你在白天用ISO 100胶卷拍摄,而不得不转移到低光条件下,你就必须把胶卷换成更高感光度的类型,比如ISO 400或800。因此,传统上,ISO被定义为“胶片对可用光的敏感性水平”,正如我的解释关于ISO初学者的文章.然而,数字传感器的作用与胶片非常不同,因为对不同的光线没有不同的灵敏度。事实上,数字传感器只有一个灵敏度级别。改变ISO只是放大图像信号,所以传感器本身并没有变得更敏感或更不敏感。这会导致曝光时间更短/亮度更高,但会增加噪音,就像你在胶片上看到的那样。
为了使胶片拍摄者更容易切换到数字,决定在数字传感器中使用与胶片相同的灵敏度,因此编写了诸如ISO 12232:2006,该指南指导制造商如何确定曝光,并在所有相机系统上设置ISO速度等级。毕竟,不管你把ISO 100胶卷装在什么相机上,它都是一样的,所以用数码相机继续这种趋势是有道理的。这些标准并不完美,因为“亮度”的确定取决于许多因素,包括噪音。因此,不同相机系统之间存在亮度偏差的可能性(尽管通常不会超过一个句号)。
然而,一旦不同尺寸的传感器开始发挥作用,事情就变得有点复杂了。因为一个场景的整体亮度取决于接触三角形组成的ISO,孔径而且快门速度,只有两个变量可以在系统之间改变以“匹配”亮度:ISO和孔径(快门速度不能改变,因为它影响曝光的长度)。正如你将在下面看到的,在不同格式的“等效透镜”中,由于焦距的剧烈变化,光圈的物理尺寸在视场方面变化很大。此外,传感器的性能也有很大的不同,特别是当你看到第一代CCD传感器和最新一代CMOS传感器时。这意味着,虽然不同系统的整体亮度相似,但不同ISO值下的图像质量可能有很大差异。
今天,如果你用全画幅相机在ISO 100、f/2.8和1/500快门速度下拍摄一张照片,用一个较小的传感器相机使用相同的设置拍摄一张照片,在这两种情况下,场景的整体曝光或“亮度”看起来会非常相似。尼康D810(全画幅)在ISO 100, f/2.8, 1/500下的曝光效果与尼康1 V3(1″CX)在ISO 100, f/2.8, 1/500下的曝光效果相似。一方面,这是有意义的,因为它使一个人很容易引用曝光设置。但另一方面,亮度产生的方式是不同的,这给这个已经令人困惑的话题带来了很多困惑。是的,曝光值可能是相同的,但透射光的量可能不一样!不同系统之间有很大不同的变量是镜头光圈特别是它的物理尺寸。尽管这个术语孔径可以指许多不同的东西(隔膜,入口瞳孔,f比),在这种特殊情况下,我指的是物理尺寸,或从镜头正面看到的光圈直径,也称为“入口瞳孔”。问题是,全画幅镜头的光圈直径要比普通镜头大得多等效透镜从一个更小的系统。例如,如果你比较尼克尔50mm f/1.4镜头和奥林巴斯25mm f/1.4镜头(相对于全画幅而言,等效50mm的视场),两者在f/1.4时的亮度是相似的。然而,这是否意味着小得多的奥林巴斯镜头也能传输同样多的光呢?不,绝对不行。它只是物理上不能,因为孔径明显更小。让我们来看看这里的数学。
6)光圈和景深
由于f数(在本例中为f/1.4)表示透镜焦距与入口瞳孔物理直径之间的比率,因此在尼克尔50mm f/1.4 g上很容易计算孔径直径的大小。我们简单地用焦距(50mm)除以最大光圈f/1.4。由此得出的数字大约是35.7毫米,这是孔径直径或入口瞳孔的物理尺寸。现在,如果我们看看奥林巴斯25mm f/1.4镜头,并应用相同的数学计算,光圈直径只有17.8毫米,正好少了两倍!因此,尽管这两个镜头具有相同的f值,覆盖相似的视野,但它们的光圈大小却截然不同——一个比另一个透光量多4倍。
让我们退一步来理解为什么我们首先比较50mm镜头和25mm镜头。如果我们将尼克尔50mm f/1.4G镜头安装在带有适配器的Micro四分之三相机上,镜头的透光性会是一样的吗?是的,当然!同样,传感器的大小对透镜的透光能力没有影响。在这种情况下,50mm f/1.4镜头仍然是50mm f/1.4镜头,无论是用于全画幅相机还是微型四分之三相机。然而,图像会是什么样子呢?通过大幅度的“裁剪”,多亏了拥有2.0倍裁剪因子的更小的Micro四分之三相机,50mm镜头的视野将使主体看起来更近两倍,就像我们使用100mm镜头一样,如下图所示:
如你所见,景深考虑到我们与拍摄对象的距离是相同的,我们从这样的镜头中得到的视角在两台相机上是相同的。然而,结果的图像看起来有很大的不同,在视场方面-微型四分之三图像似乎“更近”,尽管它不是真的,因为它只是一个全帧图像的裁剪(简要说明: 3/2和4/3的长宽比也有差异,这就是为什么右边的图像更高)。
正如右图所示,这种紧凑的取景对摄影师来说通常是不可取的,这就是为什么我们倾向于比较两种不同的系统,它们具有等效的视场和相机与被摄体的距离。在这种情况下,我们选择50mm全画幅镜头和25mm微型四分之三镜头进行适当的比较。但当你这样做的时候,两个变化立即发生:景深由于焦距的变化而增加,背景物体由于不再放大而显得不那么模糊。不要把后者与散景虽然-物体将出现较小的放大,因为物理孔径较小。如果你很难理解其中的原因,那就用70-200mm f/2.8镜头快速计算一下。你有没有想过为什么在200mm时背景比70mm显得更大?不,这不是景深的问题,如果你以同样的方式拍摄主题的话!如果你站在距离拍摄对象10英尺的地方,以100mm @ f/2.8拍摄,光圈直径等于35.7mm (100mm /2.8)。现在,如果您将与拍摄对象的距离向后移动20英尺,并以200mm @ f/2.8拍摄,那么您的光圈直径/入口瞳孔现在明显变大,为71.4mm (200mm /2.8)。因此,200mm的大口径实际上会放大背景,尽管景深保持完全相同。这就是为什么用70-200mm f/2.8镜头在200mm拍摄比用70mm拍摄更美观的图像!有些人称之为压缩,有些人称之为背景放大——两者在这里的意思是一样的。
关于压缩和透视的简单说明:人们似乎经常混淆这两个术语。在上面的例子中,我们将镜头的焦距从70mm改为200mm,同时保持取景相同和f光圈相同(f/2.8)。当我们这样做的时候,我们实际上是在远离我们所关注的主题,这引发了视角的变化。透视定义了前景元素与场景中其他元素的关系。视角的变化不是因为焦距的变化,而是因为相机与被摄对象距离的变化。如果你没有离开你的主题,只是简单地放大,你根本没有改变视角!那么压缩呢?“压缩”一词在历史上一直被错误地与焦距联系在一起。没有所谓的“长焦压缩”,这意味着用长焦镜头拍摄会神奇地使你的拍摄对象看起来与背景更加隔离。当一个人在不移动的情况下改变镜头的焦距时,他们所做的只是改变了视野——视角将保持不变。
在这种特殊情况下,背景物体相对于我们的主体的距离有多近与它们看起来有多模糊无关。这里,模糊是光圈直径的属性。如果你用200mm f/2.8拍摄一个对象,然后把镜头调到f/5.6,背景元素会显得更小,因为你改变了光圈直径的物理大小。你的景深计算器可能会说你的DoF从X点开始,到Y点结束,但位于无穷远处的背景仍然看起来不那么模糊。为什么?同样,因为孔径的变化。所以回到我们之前的例子,我们从70mm f/2.8移动到200mm f/2.8,通过保持框架相同和远离主题,我们正在改变场景的视角。然而,这并不是背景更模糊的原因!背景中的物体由于视角的变化而显得更大模糊的它们的出现是因为我用大口径的光圈拍摄。现在,模糊的质量,特别是高光(又称“散景”)是一个完全不同的主题,这在很大程度上取决于镜头的设计。
回到我们的例子,由于光圈直径和焦距的变化,你会发现事物看起来比你想要的更集中或更模糊,包括前景和背景中的物体。因此,正是较短的焦距,加上较小的光圈直径,使事物在较小的格式系统上显得不那么美观。
在这一点上,有三种方法可以有效地减少景深和扩大背景中的非焦点区域:
- 在身体上靠近拍摄对象
- 增加焦距,同时保持相同的光圈
- 使用更快的镜头
离被摄对象越近,视角就会发生改变,导致“透视失真,而焦距的增加也会导致同样的视野狭窄问题,就像前面的例子中所描述的那样,你离被摄体太近了。
重要的是要注意在不同相机与被摄体距离的任何相机系统的比较而且焦距没有意义。当你或你的拍摄对象移动时,焦距发生变化,就会导致视角、景深和背景渲染的变化。这就是为什么本文排除了在不同距离上对不同格式进行比较的原因。
以上两种选择通常都不是可行的解决方案,所以最后一个选择是获得一个更快的镜头。嗯,这就是事情可能变得非常昂贵、不切实际或根本不可能的地方。快光圈镜头非常昂贵。例如,优秀松下42.5毫米f/1.2Micro四分之三镜头的价格高达1600美元,在全画幅相机上的视场和景深方面,它就像一个85毫米f/2.5镜头,而一个全画幅85毫米f/1.8镜头的价格是它的三分之一。许多制造商的手动对焦f/0.95 Micro四分之三镜头产生的景深与f/1.9镜头相似,所以即使是这些镜头也无法在全画幅上接近f/1.4光圈(如果你发现光圈数学令人困惑,下面将进一步讨论)。
你可能听人说过这样的话:“要在全画幅相机上获得与50mm f/1.4镜头相同的景深,你需要在Micro四分之三相机上使用25mm f/0.7镜头”。一些人甚至质疑为什么没有这样的镜头。好吧,如果他们了解光学,他们就会明白,设计一个f/0.7镜头,在光学上很好,可以适当地自动对焦,实际上是一项不可能的工作。这就是为什么这种具有自动对焦功能的快速镜头很可能永远不会出现在任何系统中。你能想象这样的镜头有多大吗?
这就引出了下一个主题——光圈等价。
7)孔径等效
在我前面的例子中,我提到松下42.5毫米f/1.2微四分之三镜头在透光能力方面相当于85毫米f/2.5全画幅镜头。好吧,如果你看一下两个镜头的孔径/入口瞳孔,这是有道理的,它们大约在34毫米到35毫米之间。因为这两种透镜可以传输大致相同的光量,产生相似的景深和相似的视场,所以有些人会认为它们是“等效的”。
由于上面的结果,现在我们有人说我们应该计算不同系统之间f位的等价,就像我们计算视场的等价一样。一些人甚至认为,制造商应该在他们的产品手册和营销材料中指定等效的光圈数字,因为给出原始光圈范围是对客户撒谎。他们似乎没有得到的是,制造商提供的是镜头的实际物理特性——等效焦距只是作为一个参考,从胶片时代就存在的老原因,基本上是为了指导潜在的35mm /全画幅转换。另一个关键的事实是,改变光圈会导致曝光/亮度的差异。与85毫米f/2.5全画幅镜头相比,同样的松下42.5毫米f/1.2在f/1.2下会产生更亮的曝光,因为我们改变了三个曝光变量中的一个。
所以让我们弄清楚另一个事实:小画幅镜头与大画幅镜头在相同光圈下具有完全相同的聚光能力,因为它们的原始传感器尺寸相同.是的,更大孔径直径的透镜确实能透射更多的光,但更大的传感器需要更多的光,因为光的体积和传播也必须足够大,以覆盖更大的传感器区域。松下42.5毫米f/1.2镜头在光圈直径/总透光率、视野和景深方面可能与85毫米f/2.5镜头表现相似,但在f/1.2时到达Micro四分之三传感器的光强与全画幅相机上的f/2.5镜头有很大不同——后者的图像将曝光不足两个全画幅。换句话说,在同一光圈下,到达一种格式传感器的光强与到达另一种格式传感器的光强是相同的。如果所有额外的光线都被浪费了,那么制作一个覆盖像全帧镜头一样大的图像圆的微型四分之三镜头是没有意义的。此外,这样的镜头在小型相机上看起来大得可笑。
值得注意的是,尽管上面的比较在技术上是有效的,但正如前面指出的那样,更大的传感器可以产生更清晰的图像,并且可以实现更快、更便宜的镜头。
8)全光
“对等”创造了另一个丑陋的孩子:全光。总的来说,总光的概念是,较小的传感器比较大的传感器获得的总光更少,因为它们的物理尺寸更小,这意味着更差的噪声性能/整体图像质量。例如,在更高的iso下,全帧传感器看起来比Micro四分之三更清晰,因为它的传感器面积是Micro四倍。我个人认为“全光”的概念及其与ISO的关联是有缺陷的。解释为什么一个传感器与一个更小的传感器相比,它的输出更干净,只是因为它的物理尺寸更大,这有一个主要的问题——一旦你考虑到几个变量:传感器技术,图像处理管道和传感器生成,这实际上并不完全正确。虽然不能说较大的传感器在物理上比较小的传感器接收到更多的光,但相机如何读取光并将其转换为图像是极其重要的。如果我们假设传感器的物理尺寸是相机的唯一重要因素,因为它接收到更多的总光,那么迄今为止制造的所有全画幅传感器都将击败所有APS-C传感器,包括最新和最好的传感器。因此,每一个中画幅传感器都将击败迄今为止制造的每一个全画幅传感器。我们知道这不是真的——只要把第一代佳能1DS全画幅相机在ISO 800下的输出与现代索尼APS-C传感器进行比较就知道了这篇评论来自夜光景观),你会发现后者看起来更好。更新的传感器技术、更好的图像处理管道和其他因素使现代传感器与旧传感器相比大放异彩。简单地说,传感器技术越新越好。APS-C在噪声性能方面已经取得了长足的进步,在颜色、动态范围和高ISO性能方面轻松击败了第一代全帧传感器。CMOS在高ISO下比老一代CCD更干净,即使在ISO 400下也很挣扎!直到最近,由于使用CCD传感器,中画幅相机在高iso下表现很糟糕(CCD传感器有其他优点)。但如果我们只从“越大越好”的角度来看待“全光”,那么中画幅传感器就应该比全画幅传感器好得多,因为它们的传感器尺寸更大。从中画幅CCD传感器的高ISO性能和动态范围来看,事实并非如此。只有索尼最新的CMOS传感器,使中画幅在高iso下处理噪声方面最终赶上现代相机。
我对“全光”的问题是,它是基于一个假设,一个是比较相同技术的传感器,生成,模拟到数字转换(ADC),像素大小/间距/分辨率,RAW文件输出,打印大小等。如果我们看看今天的相机行业,几乎从来没有这样的情况——传感器有很大的差异,像素大小和分辨率水平各不相同。此外,具有相同传感器的摄像机可能具有不同的信噪比和动态范围性能。我们在尼康4s上看到的噪点看起来与尼康D810、佳能5D Mark III或索尼A7s上的噪点不同,即使这三款相机都采用了相同的分辨率……
那么,在比较相机时,我们怎么能依赖一个假设如此之多的公式呢?考虑到当今相机行业的状况(少数例外),这个结果可能是最准确的,所以“基本上足够好”是否可以接受是个人的选择。只有当你看尼康D800和D7000这样的相机时,全光才是正确的,这两款相机都拥有相同的一代处理器和相同的像素级性能。在所有其他情况下,假设传感器的性能与其物理尺寸相关并不是100%安全的。较小的传感器比较大的传感器效率更高,当考虑到尺寸、重量、成本和其他因素时,较大的传感器并不总是更好。在我看来,在比较系统时最好跳过这些概念,因为它们可能会造成很多困惑,尤其是在初学者中。
9)混淆圈,打印尺寸,衍射,像素密度和传感器分辨率
这里还有一些很快会让你头疼的话题:混乱的圆圈、打印尺寸、衍射、像素密度和传感器分辨率。这五点提出了额外的观点,使得“等效性”的主题真正成为一个永不停歇的争论。我不会花很多时间在这上面,因为我相信这与我的文章没有直接关系,所以我只想向您抛出一些事情,让您停止阅读这一节。如果你的头已经疼了,那就继续前进,跳过所有这些垃圾,因为这真的无关紧要(实际上,正如本文摘要部分所解释的那样,以上这些在一天结束时都不重要)。
9.1)混乱圈
每张图像都是由许多点和圆组成的,因为到达胶片/传感器的光线总是呈圆形。这些圆形形状或“模糊点”可以非常小,也可以非常大。这些模糊点越小,在我们眼中就越像“点”。基本上,维基百科对混淆圈的更好定义是“最大的模糊点,仍然会被人眼视为一个点”。图像的任何部分,无论是打印出来的还是在电脑显示器上看的,在我们的眼睛看来是模糊的,只是因为我们能分辨出它不够清晰。当你对拍摄模糊的照片感到沮丧时,这是因为你的眼睛没有看到足够多的细节,所以你的大脑会触发“模糊”、“失焦”等反应。如果你视力不好,不能区分清晰的照片和柔和/模糊的照片,你可能看不到其他人能看到的东西。这就是为什么混淆圈的主题如此令人困惑——它没有考虑到你的视力可能低于“良好”,当以60°角和10英寸(25厘米)的观看距离观看图像时,每毫米可以分辨或区分5对线对。因此,基本的假设是,根据上述每毫米5条线的假设(每5毫米1条线等于0.2毫米),混乱的圆的大小,或者你仍然认为是一个点的最大圆形,大约是0.2毫米。你可能会问,这和等价有什么关系? Well, it affects it indirectly, because it is closely tied to print size and a few other things.
9.2)打印尺寸和传感器分辨率
信不信由你,但我们今天看到的大多数相机和传感器的比较直接与打印尺寸有关,这听起来可能很奇怪!为什么?因为人们想当然地认为我们拍照是为了打印照片,这是每张照片的最终目的。现在出现的一个大问题是,“你能打印多大字”,这个问题可能会像等值问题一样引发激烈的争论。这就是困惑造成更多困惑的地方,因为一个人能打印多大,很大程度上取决于他们在不同观看距离下的锐度感知方面认为“可接受”的程度。如果你听一些曾经或仍然拍摄35mm胶片的前辈说,你会经常听到他们说,分辨率或清晰度对照片来说根本不重要,他们曾经用35mm胶片打印巨大的24×36″或30×40″照片(或更大的照片),看起来很棒。你可能会从早期使用数码相机的人那里听到类似的故事,他们热衷于在客厅里向你展示只有600万到800万像素的相机的大幅照片。与此同时,你也会遇到那些,会告诉你他们的超高分辨率十亿像素的打印,比你的眼睛能分辨的更详细,告诉你他们的打印看起来是多么逼真和详细。
谁对谁错?嗯,这也是一个非常主观的观点,会引发激烈的争论。老人们会嘲笑高分辨率的照片,告诉你无论如何你都不会这么近地看它们,而其他人则会争辩说,一幅照片必须非常细致,在任何距离上都应该看起来很好,才值得占用你宝贵的墙壁空间。成功的摄影师劳拉·穆雷,他几乎只用胶片拍摄将出售客户想要的任何尺寸的扫描胶片,而我们中的一些人仍然在争论哪种相机具有最好的信噪比:
对于像素爱好者来说,这是一个很大的剧透——在这样的照片中,没有太多的细节。在像婚礼这样快节奏的环境中工作的电影摄影师很少关心新娘最近的眼睛是否看起来非常敏锐——他们在那里捕捉瞬间、情绪和环境。很少有摄影师会忙着给你讲混乱圈、分辨率、衍射或其他无关紧要的(对他们来说)话题。那么,谁是对吧?
无论你站在哪一边,到现在为止你可能已经意识到这样一个事实:世界正朝着更高的分辨率、更大的印刷品和更多的细节发展。事实上,制造商花费了大量的营销资金来说服你,使用所有的“视网膜”显示器、4K电视和显示器,分辨率越高越好。不管你喜不喜欢,你很可能已经被它迷住了。如果你不是,那么你代表了现代人口中一小部分不热衷于更多百万像素和十亿像素的人。
事实上,如果你上网的时间足够长,你可能还记得早期的网络是什么样子的,缩略图大小的小图像在256色VGA屏幕上看起来很大。我们《摄影生bobsports官网活》杂志确实意识到,世界正朝着高分辨率发展,我们的许多读者现在都在用他们的“视网膜”级或4K显示器阅读网站,希望看到更大的照片。因此,即使我们PL的一些人讨厌向你展示更多像素,以及新的36mp传感器在ISO 25,600上比上一代36mp传感器更好的想法,世界无论如何都在朝着这个方向发展,我们对此无能为力。
让我们回到我们的超级技术,不那么重要的讨论,为什么打印尺寸决定了我们的比较。好吧,考虑到打印机每英寸能打印多少点是有限的(这个限制也在逐年提高),目前应用的数学是你有多大应该在舒适的观看距离下,让图像看起来“清晰得可以接受”的打印在240点/英寸(dpi)到300点/英寸(dpi)之间,有时也会接受某些降低到150 dpi的打印。好吧,如果你将像素和点以1:1的比例关联起来,那么在不放大或减少打印的情况下,你可以用16mp分辨率的图像和36mp分辨率的图像打印多大(假设两者都包含足够的细节和清晰度),这将是一个简单的数学——将水平和垂直分辨率除以你想要的dpi分辨率,然后你就得到了大小。以尼康D800/D810的36 MP分辨率图像为例,它产生7,360×4,912分辨率的文件,转换为24.53×16.37英寸(7360/300 = 24.53,4912/300 = 16.37)。因此,如果你想要高质量的打印,D800/D810传感器最多只能打印24×16″。现在,如果我们看看尼康D4s,它只产生16mp文件,图像分辨率为4928 x 3280。应用相同的数学计算,您将得到的最大打印尺寸是16×11″!哦,真见鬼,这是一个6500美元的相机,只能给你16×11而不是一个3000美元的相机,可以打印更大的东西?这是怎么回事?好吧,这就是事情变得混乱的时候了,把整个打印尺寸的争论变成了一个大问题。但是等一下,如果对打印尺寸来说最重要的是该死的像素分辨率,那么比较尼康D4s和尼康D7000或富士X-T1,它们具有相同的16mp传感器/像素分辨率呢? Ouch, that’s when things get even more painful and confusing, as it is hard for someone to wrap their brain around the concept that a smaller sensor can produce images as big as a large sensor camera. And this is where we get into another can of worms, pixel density.
9.3)像素密度
因此,我们在上一节结束时介绍了两个不同尺寸传感器的打印如何产生相同的尺寸,只要它们的像素分辨率相同。好吧,这就是一切都在一起的地方……希望如此。在制造商开始生产更小的传感器后(最初是出于成本原因,如本文开头所述),他们开始意识到更小的传感器和格式还有其他好处可以利用。嗯,这基本上与大画幅vs中画幅,或中画幅vs 35毫米胶片是一样的——你的尺寸越大,制造齿轮的成本就越高。35mm胶片之所以成为电影行业的“标准”是有原因的,因为由于显影和打印成本、设备等原因,没有多少人愿意花钱选择中画幅或更大的画幅。因此,当APS-C成为一种广泛使用的格式时,许多制造商加入了无反光镜的潮流,开始推销轻量的想法,而不是大而笨重的单反。几年之内,这种“轻装上阵”成为一种趋势,几乎是一种运动。富士(Fuji)和索尼(Sony)等公司甚至发起了反单反运动,试图教育人们不要购买单反,而是购买更小、更轻的无反光镜相机。这是有道理的,随着越来越多的人转向无反光镜,这项活动正在慢慢获得关注。
制造商意识到,如果他们在传感器上使用相同的像素密度(即每平方英寸传感器表面有多少像素),会使小型传感器相机看起来较差,因为它们的传感器表面积明显更小。因此,他们开始通过增加像素间距,在较小的传感器上推动越来越高的分辨率,这使得这些较小的传感器看起来与较大的格式“相当”(现在我讨厌这个术语!)。同样是以前的百万像素大战,只不过现在我们把人们弄糊涂了,因为它们的规格似乎非常相似:6500美元的尼康D4s单反相机,1600万像素,又大又笨重,而1700美元的富士X-T1无反光镜相机,同样是1600万像素。或者是带有4100万像素的微型传感器的照相手机……
然而,尽管这听起来像是一个坏主意,实际上这样做有一个很大的优势——在相对较低的灵敏度下,较小的像素在噪声方面不会受到严重影响,制造商能够通过应用各种噪声抑制算法来“按摩”高ISO图像,使这些传感器看起来相当令人印象深刻。因此,研究人员把更多的注意力放在使小型传感器比大型传感器更高效上。
正如我在我的"高分辨率传感器的好处文章中提到,当你在像素水平上看图像时,把更多的像素挤在一起听起来可能是个坏主意,但一旦你把输出与一个更小的尺寸进行比较打印对于相同尺寸的传感器相机,像素更少,降低采样/调整大小/归一化的图像将包含大致相同的噪声量,其整体图像质量将看起来相似。在这种情况下,最大的优势是传感器在低iso下的像素级效率。如果一台36mp相机可以在ISO 100下拍摄出令人惊叹的图像(它确实如此),那么在低ISO下拍摄的人将获得更大的打印效果,而那些在高ISO下拍摄的人即使将图像调整到较低分辨率,也不会在图像质量方面损失太多。在某种程度上,这成了一个双赢的局面。
这意味着,当我们处理现代小型传感器相机时,尽管具有较小的物理传感器表面积,但大量较小的像素本质上是“放大”图像。是的,一旦“标准化”到相同的打印尺寸,较小的传感器会比全画幅的传感器显示出更多的噪声,但由于传感器效率更好,噪声抑制算法更强,它们看起来相当不错,对许多摄影师来说是“可以接受的”。
所以,如果把更多像素塞在一起有好处,为什么不塞更多呢?这就是我们在更小的传感器格式中所看到的是把更多像素塞进传感器。在过去的两年里,ap - c从1200万像素迅速发展到1600万像素,然后从1600万像素发展到2400万像素,如果我们看看尼康CX和Micro四分之三系统的像素效率,DX可能很快就会超过2400万像素(三星NX1已经达到了28万像素,这要感谢EnPassant的提醒)。如此小的像素尺寸,我们可能很快就会在全帧传感器上突破50mp,所以这只是时间问题。
9.4)像素密度,传感器尺寸和衍射
现在,对于这个似乎永远不会结束的灾难,有一个有趣的转折:由于较小的传感器本质上是用较小的像素“放大”的,同样的圆形混乱的形状也被放大了。因此,这给了摄影极客们另一bobsports官网个可以添加到传感器“等效性”的变量——混淆方差圈。呵!人们甚至编造了一种叫做"蔡司公式(事实证明,这实际上与蔡司无关),这使得人们可以根据物理传感器的大小计算出混淆圈的大小。这已经变得如此普遍,这样的计算现在已经集成到大多数景深计算器。因此,如果你发现自己正在使用一个,寻找“混乱圈”,你可能会找到你所选择的格式的大小。考虑到所有小型传感器每英寸都包含更多的像素,实际上可以安全地假设,对于较小的系统,混淆的范围会更小,但实际的数字可能会有所不同,因为计算仍在争论它应该是什么。此外,“放大倍率”是相对于今天的像素大小而言的——如果在几年后,我们将在所有传感器上使用小两倍的像素,这些数字将不得不被修改,公式将不得不重写……现在谈到衍射,由于衍射直接与混淆圈联系在一起,如果后者更“放大”,那么也可以安全地假设较小的传感器在较大的光圈上表现出衍射。这就是为什么当你使用像尼康CX这样的小画幅相机系统拍摄时,你可能会开始看到f/5.6的衍射效果,而不是f/8或更高的相机系统的大传感器。
9.5)高速APS-C摄像机
一旦摄影师开始意识到这些好处,我们之前谈到的视场等效开始字面上转化为放大主体的能力,并可能解决更多的细节。由于进入全画幅相机的门槛仍然在1500美元左右,像佳能7D Mark II这样的高分辨率APS-C传感器相机的推出受到了热烈的欢迎,引发了关于高速APS-C单反相机与全画幅相机优缺点的热烈讨论(事实上,许多尼康相机仍在等待7D Mark II的直接竞争对手)。然而遗憾的是,就像等价性的话题一样,这些关于APS-C和全帧的讨论毫无结果,因为双方都乐于捍卫自己的选择,直到死亡。
你可能听过有人说过,他们更喜欢用裁剪过的传感器相机拍摄,因为它们的“覆盖面”。提出的论点是有道理的-具有更高像素间距的传感器(或每英寸更多像素)会产生更高的分辨率,因此转换为图像中的更多细节(前提是使用的镜头质量高,能够分辨这些细节)。更高的分辨率显然意味着更大的打印量,因为数字图像是按每英寸的点打印的——点越多,打印量就越大,我之前已经解释过了。最后,更高的分辨率也允许更激进的裁剪,这是野生动物摄影师总是需要的。
如果你有兴趣了解我个人对这一切的看法,以下是我的看法:在这种特殊情况下,有三个因素需要考虑:成本、像素密度和速度。以D800/D810相机为例——36mp传感器,像素密度与16mp APS-C/DX相机相似。如果D800/810相机提供与高端DX相机相同的速度(例如8帧/秒或更高),并且与高端DX相机相同的成本,那么高端DX市场将是死这是毫无争议的。如果你想说最新一代的24mp DX相机拥有更高的像素密度,那么,当制造商发布具有相同像素密度(50+ MP)的FX相机时,这个论点将再次消失。请记住,在尼康生产D800的时候,它与当时的尼康D7000具有相同的像素密度,因此从D800上进行1.5倍的裁剪可以产生1600万像素的图像。就传感器技术而言,D800是D7000 + D800在一个相机机身上,他们是对的。但不是在速度方面——6帧/秒vs 4帧/秒在捕捉快速动作方面确实有所不同。如果尼康能制造出50多万像素的全画幅相机,拍摄10帧每秒,价格1800美元,那么高端DX就毫无意义了。但我们知道,以目前的技术,这样的相机是不可能生产的,这就是为什么高端DX仍然是需要的。现在让我们更仔细地看看成本原因。不是每个人都愿意花7000美元购买尼康D4或佳能1D x。但如果与D4速度相同的全画幅相机以1800美元的价格出售呢?是的,高端DX又会死。 Why do people still want a high-end DX today? Well, looking at the above arguments, it is mostly about cost. All other arguments are secondary.
10)等价是荒谬的:CX vs DX vs FX vs MF vs LF
我敢打赌,现在你肯定在想,为什么你会开始读这篇文章。我不怪你,这就是我的感受,除了我的想法是“我为什么要写这篇文章?”说实话,我真的想过暂时不发表它。但在看到越来越多的读者提出评论和问题后,我觉得把我对这件事的所有想法都写在一篇文章里会很好。坦率地说,我个人认为等价这个主题既荒谬又令人困惑。为什么我们还在谈论等价焦距、光圈、景深、背景模糊和所有其他乱七八糟的东西,而“等价”的全部意义最初是为35mm胶片拍摄者创造的,只是作为参考。谁会在乎35mm电影的流行——为什么我们仍然把它作为标准的“圣经”?当中档格式进入“负担得起”的范围(这已经发生在MF CMOS传感器和宾得645 z),我们会在等价性上倒退吗?到那时,我们可能会开始看到大尺寸数字!
让我们纠正最后一个事实:在一天结束的时候,一切都归结为什么适合你.如果你只关心图像质量,那么越大越好。它会有重量和体积,但它会给你最大的打印,最好的图像质量,纸张薄的DoF,美丽的主题隔离,等等。但如果你的背部无法再承受,你想要变得轻巧紧凑,小型系统已经足够满足90%的摄影师的需求。如果你想要更小的,看一下Thomas Stirr在尼康CX上的工作-也许它会让你重新考虑你的下一个旅行相机应该是什么。
我喜欢我们鲍勃Vishneski改良的富士”摄影师的进化,富士想借此展示其无反光镜系统的轻量化效果有多好。看看他的版本,它会让你崩溃(对不起鲍勃,我就是忍不住!):
我喜欢我们的读者Betty的这句话,她总结了我在这篇文章中说过的很多东西:“一旦你开始使用不同的相机(!),使用不同的处理引擎(!),不同的传感器(!)和不同的像素密度(!),然后开始缩放镜头(!)来实现或补偿不同的作物,所有的赌注都失败了。你的‘结果’毫无意义。”多么好的方式来描述我们很多人正在做的事情啊。
11)总结:人人都是对的,人人都是错的
严肃地说,让我们放弃这种等价的愚蠢。它太令人困惑,过于技术化,被不必要地高估了。请记住,随着无反光镜相机的兴起,我们将会有更多的人从傻瓜相机/手机相机转向傻瓜相机。他们不需要知道所有这些垃圾——他们最好花时间学习如何使用他们已经拥有的工具。
忘掉这场愚蠢的辩论吧。人人都是对的,人人都是错的。是时候继续前进,拍一些很棒的照片了!
(对我来说)不会混淆
我甚至想写一些更深入概念层面的主题。
这也不像作者想暗示的那样是一个荒谬的话题。
最近,我和一位即将开始当牙医的年轻人聊了聊,他也想拍摄牙齿和相关物品的微距照片,以供教育之用。
他以前用过相机,懂数学,还向我咨询过为他的工作买什么。
我发现自己在谈论景深(在这种情况下,我们想要更深),以及它与裁剪/作物大小的传感器、像素密度和所有许多摄影师害怕细读的概念之间的关系。
任何考虑投资相机系统的人都希望他们的钱能尽可能地(在他们打算使用设备的方向上)使用。
我们需要专业知识来消除营销术语,并教育用户做出更好的购买决策。
我认为这是我们最需要的阶段:在购买之前。
如果你已经拥有了设备,那么就使用它,并尝试在你所做的工作中最大限度地发挥其潜力。
在购买之前,您需要了解在不同尺寸的传感器上1:1的放大比意味着什么。
是的,无论传感器大小,它都意味着同样的事情;现实生活中的一毫米将被投射到传感器上的一毫米上,但是当使用全画幅相机时,一个占传感器宽度40%的物体(以及帧宽度),当使用微型四分之三相机和具有相同放大倍率的镜头时,将占帧宽度的80%左右。
需要有人向那些刚开始学习的人解释这一点,这就是我们这些书呆子在这里的原因。
看到关于微距摄影你需要知道的一切bobsports官网斯宾塞·考克斯的作品,尤其是那部分什么是放大?.
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太酷了!谢谢你!
我也会读的。
一点也不困惑,谢谢你花时间把这些都写下来。太好了。
我过去用过35mm胶片(宾得用户),尼康DX(最新的D500),尼康1,(J2/J5), MFT(奥林巴斯OM-D EM-1 MKII),每个都有它的好处。我真的很难过尼康放弃了1范围,它应该得到更好的,他们是很棒的相机。有一天我可能会转向更大格式的传感器,谁知道呢。谁知道呢,我甚至可能会投资一台二手尼康胶片相机,用我现有的一些镜头来获得“全画幅”的体验。
纳西姆,我一直很欣赏你的幽默感。它平衡了你对这个尖锐话题的沮丧,同时仍然清楚地表达了你对摄影的热爱,这就是为什么即使是一篇密集的文章也能让读者感到愉悦。bobsports官网谢谢你!
在我读这篇文章之前,我很困惑。现在,我很困惑,我的头很疼。谢谢你吗?
不过,说真的,谢谢你的一篇深入的文章,它说服了我停止思考等价性。即使我能准确地确定它,也不值得花力气。
喜欢学习更多的话题。
这是迄今为止我读过的最全面、最清晰的文章之一,适合初学者学习他们的设备。有这样一个自然的流程,你布局每个点,然后把它们连接在一起,然后区分它们。对于一个刚接触摄影的人,我想告诉你为什bobsports官网么我如此欣赏这项工作的研究和努力。
当你是一款“游戏新手”或者是一些人所说的“新加入的LOL”时,你会发现这些术语中有很多都是孤立的,或者彼此之间没有联系。这篇文章在帮助我了解我所拥有的是什么,如何最好地利用它,如何在我购买物品时理解我所看到的是什么,以及不应该被什么所困扰,这样我就可以出去拍摄了!
已经有一段时间了,因为我觉得一个论坛赢得了我的订阅他们的内容,不管它对你来说是什么,做得好!
当我写这篇文章的时候,我才意识到你就在科罗拉多州的丹佛市,我就在这里!太棒了!我得看看你接下来有没有课!迫不及待地想看看周围的网站!
这正是我所需要的,谢谢纳西姆!
传感器应该像旧胶卷一样可以互换。我们应该可以尝试我们想要的传感器。无论我们喜欢哪种传感器,我们都会买它的顶级型号
现在快到2019年了,我有这些想法:
1.现在没人打印了
2.视频更吸引人
3.任何相机,甚至是手机相机都可以达到800万或更多像素
由于这些因素,我认为百万像素的进步并不重要。
此外,通过4K视频,从技术上讲,你可以随时获取800万帧。
由于奥林巴斯相机具有传感器移位,可以创建多镜头合并的更高百万像素图像,你甚至不需要更好的传感器。
你甚至可以用分辨率更低的传感器来做到这一点:在Photoshop中堆叠并合并它们,以减少噪音,提高细节,并可能使用4K帧抓取。
反对这一点的论点是,帧中会有移动,但你可以用以最大fps拍摄的镜头来对抗它。
此外,大多数高分辨率图像大多是静态的,要么是风景,要么是艺术/广告。
我们正处于摄影的黄金时代(因为设备太好了),但没人知道。bobsports官网
说了这么多,我有一台分辨率非常好的A7r MkI,还有一台GX85,它有14-140个镜头,可以拍摄4k视频,可以堆叠1600万像素的图像。我还打印了30×40。
你好。我有些怀疑。我理解ISO数字告诉你“每英寸平方”到达传感器的光,所以如果FF的表面是m4/3的3倍,那么等效的ISO是两步差。因此,使用FF的90mm f5.6 ISO800与使用m4/3的45mm f2.8 ISO200可以获得相同的图像。
你有什么想法?我说的对吗?谢谢! !
在这里添加第二个回复以纠正错别字:
“完全相同的焦距、光圈和颜色,但它的制造成本略低。”
本应读作:
“完全相同的焦距、光圈和颜色,但它的重量更轻,制造成本也更低。”