Comment tester quelle ouverture est réellement utilisée?

Il me semble étrange que le Canon EF 100-400 mm f / 4,5-5,6 L supprime un élément avant de seulement environ 63 mm, tel que rapporté par @jrista - ce qui serait suffisant pour seulement f / 6,3 à 400 mm, sans les spécifications par tiers d'un arrêt.

Je me demande s'il est possible de mesurer quelle ouverture est réellement utilisée lors de la prise de photo. Il serait utile à la fois dans le cas décrit et d'explorer à quel point l'arrêt est exact à une ouverture plus petite.

Donc ma question est - comment mesurer quelle ouverture est réellement utilisée pour prendre une photo? Ce n'est pas grave si la scène doit être spécialement construite / mesurée pour effectuer le test.

Vous pouvez probablement calculer cela en réarrangeant la formule DOF à résoudre cou en cercleOfConfusion, comme indiqué par @MattGrum. Je n'ai pas essayé de réorganiser une formule aussi complexe que DOF depuis un certain temps, donc j'espère que mes calculs sont corrects ici:

DOF = (2 Ncƒ²s²) / (ƒ⁴ - N²c²s²)

Les termes de cette équation sont les suivants:

DOF = profondeur de champ
N = nombre f
ƒ = distance focale
s = distance du sujet
c = cercle de confusion

Par souci de simplicité, je vais réduire le terme ddl juste D .

Maintenant, le terme pour capparaît deux fois dans cette équation, l'un d'eux au pouvoir de deux, donc nous avons probablement regardé un polynôme quelconque à la fin. Pour réorganiser:

D = (2Ncƒ²s²) / (ƒ⁴ - N²c²s²)
D * (ƒ⁴ - N²c²s²) = (2Ncƒ²s²)
Dƒ⁴ - DN²c²s² = 2Ncƒ²s²
0 = 2Ncƒ²s² + DN²c²s² - Dƒ⁴
DN²c²s² + 2Ncƒ²s² - Dƒ⁴ = 0 <- QUADRATIC!

Comme indiqué, le réarrangement des termes produit un polynôme quadratique . Cela le rend assez difficile à résoudre, car les quadratiques sont un type commun de polynôme. Nous pouvons simplifier un instant en substituant quelques termes plus généraux:

X = DN²s²
Y = 2Nƒ²s²
Z = –Dƒ⁴

Cela nous donne:

Xc² + Yc + Z = 0

Maintenant, nous pouvons utiliser l'équation quadratique pour résoudre c:

c = (–Y ± √ (Y² - 4XZ)) / (2X)

Remplacement des termes X, Y et Z par leurs originaux et réduction:

c = (–2Nƒ²s² ± √ (4N²ƒ⁴s⁴ + 4D²N²ƒ⁴s²)) / (2DN²s²)

(Ouf, c'est assez méchant, et j'espère avoir remplacé et tapé correctement tous les bons termes. Toutes mes excuses pour les différences.)

Mon cerveau est un peu trop frit en ce moment pour comprendre exactement ce que cela signifie pour le cercleOfConfusion d'être quadratique (c'est-à-dire avoir un résultat à la fois positif et négatif.) Ma première supposition devrait être celle qui cgrandit lorsque vous vous rapprochez de la caméra le plan focal (négatif?), ainsi que loin de la caméra et du plan focal (positif?), et puisque les équations quadratiques grandissent assez rapidement à l'infini, cela indiquerait la limite de la taille réelle ou petite du cercle de confusion. . Mais encore une fois, prenez cette analyse avec un grain de sel ... J'ai gratté la solution de la formule et cela a pris le dernier peu de cerveau qu'il me restait aujourd'hui. ;)

Si tel est le cas, vous devriez être en mesure de déterminer un CoC maximum pour une ouverture et une distance focale données, ce qui, espérons-le, serait (ou permettrait de dériver) le diamètre de l'ouverture (pupille d'entrée). Je suis prêt à parier , cependant, que ce n'est pas réellement nécessaire. Mon analyse sur la réponse liée à la question de @ Imre était plutôt approximative ... Je n'ai pas vraiment la possibilité d'observer l'ouverture de mon objectif 400 mm à "l'infini", donc je vois probablement la pupille d'entrée de manière incorrecte. Je serais prêt à parier qu'à une distance suffisante que vous pourriez appeler "infini", les objectifs de 100 à 400 mm d'ouverture f / 5,6 à 400 mm semblent en effet avoir le même diamètre que l'élément d'objectif avant, donc au moins 63 mm de diamètre . Ma mesure du diamètre de cet objectif était également un peu approximative, et elle pouvait également être décalée de ± 3 mm. SiLe brevet de Canon pour un objectif 100–400 mm f / 4-5,6 est révélateur, la distance focale réelle de l'objectif est de 390 mm et l'ouverture maximale réelle à «f / 5,6» est vraiment f / 5,9. Cela signifierait que la pupille d'entrée aurait seulement besoin d'apparaître 66 mm de diamètre "à l'infini", ce qui est dans la marge d'erreur pour mes mesures. En tant que tel:

Je pense que l'objectif EF 100–400 mm f / 4,5–5,6 L IS USM de Canon est probablement parfait en ce qui concerne l'ouverture, avec une focale réelle de 390 mm et un diamètre de pupille d'entrée de 66 mm, le tout jive avec le mien mesures réelles de cet objectif.

Si vous avez une source lumineuse ponctuelle à une distance connue et que vous connaissez la distance focale (la distance à laquelle l'objectif est focalisé), vous pouvez calculer l'ouverture en fonction de la taille du cercle de confusion (la goutte ronde que vous obtenez quand un point culminant est OOF).

Je ne connais pas la formule du haut de ma tête, mais elle pourrait être réorganisée à partir de la formule de profondeur de champ (peut-être essayer quand j'ai le temps).

Vous devez également connaître la distance focale exacte, qui, je le soupçonne, pourrait être en partie responsable de l'écart.

Le nombre d'ouverture f décrit la quantité de lumière qui passe à travers l'objectif, pour un objectif théorique à élément unique, c'est également le rapport entre la distance focale et la taille physique de la pupille d'entrée - mais aucun objectif d'appareil photo vendu aujourd'hui n'est un objectif à élément unique.

En 1874, John Henry Dallmeyer a écrit que la seule façon d'obtenir le "rapport d'intensité" (c'était avant que le terme f-nombre soit inventé) d'un objectif avec plus de deux éléments est de mesurer la quantité de lumière qui passe à travers l'objectif (recherchez "ouverture effective" dans l'article de wikipedia sur les nombres f ).

note: je crois qu'il est possible de le calculer aujourd'hui, mais pas avec mon expertise en mathématiques

Donc, ce que vous devriez mesurer, c'est la quantité de lumière qui passe à travers l'objectif, cela aurait été facile si nous avions un bon point de référence -

Prenez une photo d'une surface de couleur unie sous une lumière constante avec la même sensibilité ISO et la même vitesse d'obturation, une fois avec l'objectif de référence à l'ouverture de référence et une fois avec l'objectif de test à l'ouverture de test - calculez la différence d'intensité lumineuse entre les photos pour obtenir l'ouverture différence d'arrêts.

Dans la vraie vie, vous n'avez pas un bon point de référence, mais vous pouvez simplement prendre un objectif qui ne devrait pas avoir de difficulté à s'ouvrir jusqu'à f / 5,6 (un 50 mm f / 1,8, un objectif en kit à l'extrémité large ou le 100-400 à 100 mm).

Vous n'avez même rien à faire de fantaisie avec les données d'image, si l'histogramme des deux images est le même, les deux ont été prises avec la même ouverture.

Si vous voulez avoir de la fantaisie et ne pas avoir d'objectif auquel vous pouvez faire confiance, vous pouvez probablement tirer une carte grise et utiliser un posemètre afin de connaître l'intensité attendue ou la photo résultante.

Et n'oubliez pas de répéter l'expérience plusieurs fois - l'ouverture mécanique de la plupart des lentilles est notoirement inexacte.