Un objectif 50 mm sur un recadrage Canon APS-C produirait-il exactement la même image qu'un objectif 80 mm sur un appareil photo plein format?

Scénario:

• Je mets un objectif 80 mm sur un appareil photo FF et prends une photo
• Je mets un objectif 50 mm sur un appareil photo recadrage Canon APS-C (recadrage 1,6x) et je prends une photo

En utilisant le recadrage 1,6x, je comprends que les champs de vision de ces deux photos seraient les mêmes, en raison de la distance focale effective de l'objectif de 50 mm sur un corps de recadrage de 80 mm.

Ces deux photos seraient-elles identiques (c.-à-d. Profondeur de champ, perspective, etc.)?

Ces deux photos seraient-elles identiques (c.-à-d. Profondeur de champ, perspective, etc.)?

• Profondeur de champ: pas exactement, mais très similaire si vous multipliez également le nombre f utilisé par le même facteur de recadrage . Si vous utilisez f / 2,8 avec votre objectif 50 mm sur un appareil photo APS-C, vous utiliserez f / 4,48 sur l'objectif 80 mm avec un appareil photo FF pour obtenir le même DoF global. Vous pouvez avoir la même quantité de DoF, en supposant que les deux images seront affichées avec la même taille d'affichage et à la même distance, mais la distribution devant et derrière la distance de mise au point réelle serait légèrement différente. D'un autre côté, si vous utilisez f / 1.4 avec l'objectif 80 mm sur un appareil photo FF, vous auriez besoin d'un objectif 50 mm à f / 0,875 sur le cadrage 1,6X pour obtenir le même DoF.
• Perspective: Oui, tant que la position de la caméra est identique, la perspective est la même quelle que soit la distance focale, la taille du capteur ou le champ de vision résultant. La perspective est déterminée par une seule chose: la position du centre optique de la caméra par rapport aux différents objets de la scène .
• Distorsion géométrique: Non. Certaines personnes confondent perspective et distorsion géométrique, mais ce sont deux choses complètement différentes . Le premier est déterminé par la position de la caméra par rapport à la scène. Ce dernier est déterminé par la projection de l'objectif d'un monde tridimensionnel sur un support d'enregistrement bidimensionnel. Même deux conceptions différentes d'objectifs de 50 mm pour la même taille de capteur peuvent utiliser différents modèles de projection et avoir des caractéristiques de distorsion différentes.
• Flou d'arrière-plan: le nombre et la forme des lames d'ouverture ont une profonde influence sur l'apparence du flou d'arrière-plan (et de premier plan). Nous appelons les qualités esthétiques du fond flou bokeh . Il est influencé par la conception optique de l'objectif, y compris le niveau de correction effectué pour plusieurs des aberrations classiques présentées chaque fois qu'un objectif avec une épaisseur réelle est utilisé pour réfracter la lumière de plus d'une longueur d'onde. Il est également influencé par la forme et le nombre de lames d'ouverture qui peuvent se trouver dans le chemin optique. Deux objectifs utilisés sur le même appareil photo avec la même distance focale et des formules optiques très similaires peuvent rendre les zones de mise au point différemment et leur bokeh sera très différent si leurs iris d'ouverture sont faits différemment.
• ISO, temps d'obturation, etc.: Non. Si vous modifiez l'ouverture pour obtenir le même DoF, vous devez modifier l'un des autres paramètres d'exposition pour conserver la même exposition. Le temps d'obturation ou ISO ou certains des deux doivent être modifiés pour compenser.

En fin de compte, l' équivalence exacte n'existe pas lors de l'utilisation de capteurs de tailles différentes. En plus des points ci-dessus, l' équivalence du DoF se décompose aux distances macro¹ et lors du calcul des distances hyperfocales (qui sont basées sur le DoF et combien de DoF est devant et combien se trouve derrière le point de focalisation réel).

_{¹ Comme les objectifs sont focalisés sur des distances "macro" très proches afin de donner un grossissement approchant 1: 1, leurs focales effectives changent suffisamment pour que l'utilisation de la focale "indiquée" d'un objectif ne calcule plus précisément la profondeur de champ à laquelle on peut s'attendre .}

Les images de différents objectifs seront différentes car les objectifs sont différents . Cependant, selon votre tolérance à la différence, vous pourrez peut-être obtenir des résultats suffisamment proches.

Aux fins de discussion, supposons que le même objectif peut produire la même image, même si cela peut être physiquement impossible. Pour ceux qui craignent que les images ne correspondent pas parfaitement, les «images identiques» seront définies comme «des images dont la différence s'approche de zéro car la différence dans les conditions dans lesquelles elles ont été prises approche également de zéro».

Se concentrera également sur la recréation d'images sur des formats plus grands qui ont été pris sur un format plus petit pour éviter les problèmes avec des objectifs qui n'existent pas. Cependant, passer du plus grand au plus petit ne serait pas un problème si quelqu'un fabriquait les lentilles requises.

• Champ de vision - Identique après multiplication de la distance focale par le facteur de recadrage.

• Perspective - Même lorsque la caméra est maintenue dans la même position.

• Profondeur de champ - Même si l'ouverture est également multipliée par le facteur de recadrage. Voici la formule de la profondeur de champ:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = ouverture Nombre F
  C = cercle de confusion
  u = distance au sujet
  f = distance focale

  Notez que lorsque la distance focale est multipliée par le facteur de recadrage, elle est au carré dans le dénominateur. Pour maintenir la DOF constante, le numérateur doit également être multiplié par le carré du facteur de recadrage. Les endroits à faire qui sont dans le nombre d'ouverture F et la taille du cercle de confusion. Puisque nous passons du capteur de recadrage au plein cadre, nous pouvons multiplier chacun par le facteur de recadrage pour obtenir le même DOF.

• Flou d'arrière-plan - Peut également être conservé lorsque la distance focale et l'ouverture sont multipliées par le facteur de recadrage. Voici une formule pour le flou d'arrière-plan:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = flou
  f = distance focale
  N = ouverture Nombre F
  m _s = grossissement du sujet (qu'est-ce que c'est?)
  x _d = distance entre le sujet et l'arrière-plan
  s = distance du sujet 

• Certains facteurs, dont Michael C discute , ne seront pas abordés ici.

Cependant, les formules ignorent la distorsion de l'objectif, l'aberration et d'autres facteurs liés à la conception de l'objectif.  Ainsi, bien qu'il soit «possible» que différents objectifs produisent des images qui partagent les mêmes paramètres et la même apparence lors du passage du capteur de recadrage au plein format, ils ne se ressemblent généralement pas. Même les lentilles avec le "même" design ont suffisamment de petites différences pour qu'elles soient différentes. Différentes lentilles ont un caractère différent .

Considérez les différentes apparences du flou d'arrière-plan et du bokeh produits par différents objectifs 35 mm à f / 2,8, tous sur le capteur de recadrage. Différentes tailles, différents reflets des bords, différentes finesses, différentes formes. La modification des tailles de capteur augmentera encore la variation qui est déjà observée lorsque la taille du capteur est maintenue la même.

Cependant, selon votre tolérance à la différence, vous pourrez peut-être obtenir des résultats suffisamment proches. Considérez la sixième image ci-dessous, prise avec un objectif de 50 mm à F4. Comparez également les septième (35 / 1,4) et neuvième (50/2) images, qui ont été prises grand ouvertes.

Cimko 35 / 2,8; Hansa 35 / 2,8; Vivitar Series-1 35-85 / 2,8;
FujiFilm XF 35 / 1,4; Fujian 35 / 1,7 (monture c); Pentax SMC 50/2 (0,7x)

FujiFilm, Fujian et Pentax grand ouvert:

En supposant le même nombre de pixels, ils seraient de forme et de profondeur de champ identiques, donnant la même ouverture ( pas le numéro d'ouverture mais le rapport f: xy complet) et utilisant une valeur ISO plus grande d'un facteur 2,56 sur la caméra de recadrage. Lorsque vous utilisez la même ISO et le même numéro d'ouverture, la profondeur de champ augmente en fonction du facteur de recadrage.

Il y a une raison pour laquelle les gens utilisent des capteurs plus grands pour plus de lumière et / ou moins de profondeur de champ.

Réponse simple Non. Cela pourrait créer un champ de vision similaire à des fins de cadrage étant donné la même distance au sujet. De plus, tous les verres ne sont pas créés égaux, l'un peut donc avoir un avantage sur l'autre en termes de clarté et de netteté. Un avantage du capteur de recadrage est qu'il ne capture que le centre de l'objectif si vous utilisez un objectif plein format sur un corps de capteur de recadrage. Dans ce cas, il est possible que la netteté des coins sur le 50 mm soit meilleure que sur le 80 mm sur le cadre complet.

Si tout était complètement égal, le capteur de recadrage collecterait moins de lumière dans les mêmes conditions exactes et devrait donc pousser l'ISO vers le haut ou ralentir l'obturateur (étant donné que l'objectif était déjà complètement ouvert).

Les relations de quasi-équivalence entre FF et caméra recadrée sont les suivantes:

FocalLength _FF = _culture FocalLength * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _crop * CropFactor

ISO _FF = _culture ISO * CropFactor ²

où la plupart des gens connaissent la première équation, mais beaucoup oublient les deuxième et dernière équations.

La première équation explique comment la distance focale doit être modifiée pour tenir compte du facteur de recadrage afin de conserver le même champ de vision. C'est ce que la plupart des gens savent.

Maintenant, si vous réduisez la distance focale tout en conservant le même diaphragme F, cela signifie que l'objectif collectera moins de lumière, car le diamètre de l'ouverture d'ouverture est:

ApertureOpening = FocalLength / Fstop

... et pour conserver la même fraction, le numérateur et le dénominateur doivent être modifiés en multipliant par le facteur de récolte. Cela garantit l'ouverture d'ouverture et donc la capacité de collecter la lumière reste la même.

Maintenant, l'exposition et l'ISO sont définies de telle manière que l'exposition est:

Exposition = ISO * ExposureTime / Fstop ²

Le temps d'exposition est évidemment le même sur les caméras FF et crop si vous souhaitez prendre la photo équivalente. Maintenant, comme je l'ai expliqué, pour maintenir la capacité de collecte de lumière, vous devez multiplier Fstop par CropFactor. Pour maintenir l'exposition, vous devez donc plusieurs ISO par CropFactor ² . Est-ce un problème? Non, parce que les capteurs FF sont physiquement plus grands en termes de surface par un facteur de, vous l'avez deviné, CropFactor ² , de sorte que vous pouvez multiplier l'ISO par CropFactor ² sans avoir d'effets de bruit négatifs, en supposant que la taille des pixels augmente, c'est-à-dire que le nombre de mégapixels est le même.

Alors vérifions:

1. Champ de vision: maintenu
2. Capacité de collecte de lumière: maintenue
3. Niveau sonore: maintenu
4. Exposition: maintenue

Maintenant, il y a deux autres facteurs qui peuvent affecter votre choix d'équipement. Ce sont la profondeur de champ (DOF) et le flou d'arrière-plan.

Comme l'a expliqué @xiota, la formule DOF est:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

La distance du sujet reste la même, Fstop est multiplié par CropFactor, CoC (cercle de confusion) est également multiplié par le facteur de recadrage car les dimensions du capteur sont plus grandes par un facteur de CropFactor. Le dénominateur est également multiplié par CropFactor ² , la profondeur de champ (DOF) reste donc la même.

Cependant, il y a aussi un autre aspect, le flou d'arrière-plan. Ma compréhension est que le flou d'arrière-plan est:

Flou = FocalLength SubjMagnification BgDistance / (Fstop (SubjDistance ± BgDistance))

Si SubjMagnification est sans unité, le numérateur a des unités de longueur au carré. Le dénominateur a des unités de longueur. Ainsi, le flou a des unités de longueur.

Vérifions ce qui se passe pour une caméra FF. FocalLength est multiplié par le facteur de recadrage, mais Fstop est également multiplié par le facteur de recadrage également. Le grossissement du sujet est apparemment la taille du capteur divisée par la taille du sujet. La taille du sujet reste la même, mais la taille du capteur est plus petite ou plus grande d'un facteur CropFactor. Ainsi, sur FF, SubjMagnification est multiplié par CropFactor. Ainsi, le flou est multiplié par CropFactor. Ainsi, la taille du disque flou devient plus grande, tout comme la taille du capteur, de sorte que le disque flou occupe le même pourcentage du capteur!

Alors, vérifions les caractéristiques d'arrière-plan:

5. Profondeur de champ: maintenue
6. Flou d'arrière-plan: maintenu

Donc, oui, les photos seraient identiques si vous utilisez un objectif équivalent. Cependant, notez que vous pouvez probablement trouver un objectif 80 mm f / 1,2 très facilement (enfin, ok, il pourrait être de 85 mm mais assez proche), mais trouver un objectif 50 mm f / 0,75 peut être un peu difficile. Donc, si vous voulez avoir beaucoup de flou d'arrière-plan, une faible profondeur de champ et un faible bruit, il y a certains avantages à utiliser le plein cadre: vous ne trouverez probablement pas l'objectif que vous voulez pour un appareil photo de recadrage!

Si nous devenons encore plus petits et considérons les capteurs de téléphone portable (facteur de recadrage de 7-8), vous auriez besoin d'un objectif de 10-11 mm avec un objectif F d'environ f / 0,15 - f / 0,17. Je suis sûr que vous ne trouverez pas un tel objectif!

Voyons rapidement la validité des relations de quasi-équivalence. Le zoom Canon 17-55 mm f / 2,8 IS USM pèse 645 grammes. En plein cadre, il serait de 27 à 88 mm f / 4,5. Vous pouvez trouver un objectif 24-70 mm f / 4 IS USM qui pèse 600 grammes et un objectif 24-105 mm f / 4 IS USM qui pèse 669 grammes. La taille du filetage du filtre est de 77 mm sur tous les objectifs. Je suppose donc qu'ils doivent être presque équivalents, ayant à peu près la même quantité de verre.

Cependant, le poids USM 24-70 mm f / 2.8 non IS est de 953 grammes, il contient donc clairement plus de verre.

Considérez également par exemple Coolpix P1000. Il est annoncé comme ayant un zoom 125x, 4,3 - 539 mm, équivalent à 24-3000 mm. Le F-stop est f / 2,8 - f / 8, mais il n'y a pas de spécification "équivalente à" pour F-stop, que le fabricant a commodément oublié. Avez-vous vu un objectif 3000 mm f / 8? Je ne l'ai pas fait, mais ce serait un klaxon énorme, ayant au moins 3000 mm / 8 = 375 mm de diamètre. Le fabricant aurait dû se rappeler de dire que f / 2,8 - f / 8 est équivalent à f / 15,6 - f / 44,5. Cela montre que les gens oublient généralement la relation d'équivalence pour le F-stop, se souvenant uniquement de la relation pour la distance focale.