Comment le zoom, l'agrandissement et la distance focale sont-ils liés?

Les objectifs zoom et les caméras avec superzoom sont souvent vendus avec un numéro de zoom fois ("×") - comme un zoom 12x ou 30x. La question Comment convertir la focale de l'objectif (mm) en zoom optique x-times? explique comment cela se rapporte aux nombres de focales, comme 70-200 mm ou 18-55 mm. Mais comment le ×-zoom est-il lié au grossissement, lorsqu'il est utilisé pour la macro ou simplement pour agrandir quelque chose de loin?

Comment deux objectifs 70-200 mm peuvent-ils avoir un grossissement différent?

• La distance focale contrôle le champ de vision devant l'objectif. Une focale plus longue a un champ de vision plus étroit qu'une plus courte. Derrière l'objectif, il est conçu pour projeter cette image à une certaine taille et distance, comme indiqué par les spécifications de montage de la caméra. Nous percevons donc ce champ de vision plus étroit comme ayant plus de "portée" comme vous pouvez le voir plus loin dans la distance. En termes simples, cela s'appelle le «zoom» - lorsque vous atteignez plus de portée. Beaucoup l'appelleraient probablement zoom si elle étend la portée visuelle, et aussi si vous l'obtenez à partir d'un téléobjectif de 400 mm. C'est assez linéaire (*). Double focale, demi-largeur et hauteur de la cible devant vous.

• Un zoom dans l'objectif de la caméra / le monde objectif est donné lorsqu'un objectif peut changer sa distance focale. C'est le facteur donné par la distance focale maximale à la distance focale minimale. 55/18 = 3X dans un objectif standard. 2X dans un 10-20 mm super large. Par rapport au champ de vision visuel, de nombreuses personnes peuvent ne pas percevoir cela comme un zoom avant sur la cible, sauf pour la personne regardant dans le viseur à 10 mm pendant une longue période et passant ensuite à 20 mm. Le "ultra-zoom" 400 mm, n'a pas de zoom du tout, sauf si vous appelez 1X un zoom, car 1 est également un nombre.

• Grossissementest le rapport entre la taille du sujet et la taille de projection sur le capteur - dans le monde naturel; nous ne passons pas au numérique dans ce domaine. Le mot peut sembler trompeur, car la plupart des lentilles que nous utilisons sont inférieures à 1X, ce qui est très vrai. Dans l'utilisation courante, nous parlons de 0,0001-0,1X. Votre quart de pouce sera de 1 pouce sur le capteur si vous utilisez un objectif macro 1: 1 à une distance de mise au point minimale. Cela nécessite un appareil photo à cadre moyen pour le cadrer. Mais, wow, vous capturerez certainement les détails à ce sujet. Si vous vous éloignez, le grossissement diminue. Double distance, demi-grossissement. Sonne familier? Le FOV est le même, contrairement à la distance focale, mais l'effet est similaire mais inverse. Dans un zoom 2X, vous pouvez changer le grossissement, c.-à-d. la taille projetée sur le capteur, par un facteur 2. Le large sigma 10-20 mm peut le faire. Le grossissement de 10 mm de ce magnifique paysage commencera cependant très très petit. À 24 mètres, il est 0,00042X. De là, vous pouvez maintenant "zoomer" à 0,00085X. Les 400 mm qui ne peuvent pas zoomer du tout ont à la place 0,017X de la même scène. Mais en pratique, c'est un grossissement de portée 40 fois supérieur à celui de 10 mm.

La distance focale, le grossissement et la distance sont donc des termes absolus, tandis que le zoom est relatif.

(*) Linéaire tant que la distance est significativement supérieure à la distance focale

Donc, bien sûr, nous savons tous que lorsque nous zoomons sur quelque chose, il semble s'agrandir et occupe davantage le capteur du viseur / appareil photo. Cependant, je crois que cette question demande ce qu'on appelle le facteur d'agrandissement .

Vous voyez le plus souvent sur ces objectifs macro où le but est d'agrandir quelque chose qui dans la vraie vie est très petit. Le grossissement est décrit comme suit:

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

Ainsi, un objectif avec un facteur de grossissement de 1: 1 prendrait un objet de 10 mm de diamètre et projetterait une image sur le capteur de l'appareil photo qui est également de 10 mm de long. Un facteur 1: 2 convertirait 10 mm en 20 mm. 1: 3, 10 mm à 30 mm et ainsi de suite.

(Notez qu'un facteur d'agrandissement de 1: 3 peut également être écrit comme 3.0x. Ce facteur est également pour une distance de mise au point minimale donnée. À d'autres distances, il n'aura pas le même effet.)

Un facteur d'agrandissement de 1: 1 peut ne pas sembler trop bon, mais lorsque vous pensez que les appareils photo d'aujourd'hui ont en moyenne environ 18 MP ou plus, vous pouvez faire beaucoup.

Alors pourquoi deux objectifs différents avec la même distance focale ont-ils des facteurs d'agrandissement différents? Cela finit vraiment par être des différences de qualité de construction et de l'objectif réel de l'objectif.

N'hésitez pas à commenter. J'espère que cela t'aides.

Les objectifs zoom et les caméras avec superzoom sont souvent vendus avec un numéro de zoom fois ("×") - comme un zoom 12 × ou 30 ×.

Il existe différentes utilisations des taux d'agrandissement.  Dans le contexte du zoom, il fait référence au rapport des longueurs focales max sur min. Un objectif 18-200 mm a un zoom 200/18 = 11 ×.

Mais comment le ×-zoom est-il lié au grossissement, lorsqu'il est utilisé pour la macro ou simplement pour agrandir quelque chose de loin?

Dans le contexte de la macro, le multiplicateur se réfère au rapport de reproduction (inverse du) , qui est la taille sur le capteur: la taille réelle. Par exemple, j'ai un objectif macro où le rapport de reproduction maximum est de 1: 1 ou 1 ×. J'ai également plusieurs zooms capables ou des rapports 1: 4 à 1: 2 ... 0,25 × à 0,5 ×.

Comment deux objectifs 70-200 mm peuvent-ils avoir un grossissement différent?

Les objectifs avec différentes focales peuvent avoir différents rapports de reproduction en fonction de leur distance de mise au point minimale. (Je ne connais pas les mathématiques impliquées.) De même, les lentilles avec différentes focales peuvent avoir les mêmes rapports de reproduction.

À un taux de reproduction donné, la distance focale affecte la distance de travail . Considérez les objectifs macro 35 mm et 100 mm avec des rapports de reproduction 1: 1. Parce que le sujet, bien que grossi de la même quantité, est à des distances différentes de chaque objectif, la perspective représentée dans les images résultantes est différente. Il est également plus difficile d'éclairer des sujets avec l'objectif 35 mm car l'objectif empêche la lumière d'atteindre le sujet.

Un exemple numérique

Pendant des années, les caméras 35 mm ont dominé. La taille de l'image était de 24 mm par 36 mm. supposons que nous voulons une image de 20 mm de haut d'un objet de 2,0 m de haut à une distance u devant la caméra. À condition que u soit au moins 10 fois plus grand que la distance focale f , le rapport entre la hauteur de l'image et la hauteur de l'objet est d'environ f / u , donc 20 mm / 2 m = f / u, d'où la nécessité de f = u * 10 mm / 1 m,
ce qui donne ( large) u = 2 m f = 20 mm; u = 4 m f = 40 mm; (téléobjectif) u = 10 m f = 100 mm

Les appareils photo modernes ont un écran d'image beaucoup plus petit, il faut donc avoir des images plus petites et des distances focales correspondantes plus petites pour que les objets occupent une fraction similaire de l'image.
Il nécessite moins de lumière pour faire une image plus petite, de sorte que le diamètre des lentilles peut être plus petit. C'est pourquoi les paramètres d'iris sur une caméra sont donnés comme, f / 4; f / 5,6 etc f / 4 signifie que le diamètre de l'iris est le quart de la distance focale. L'image sera également lumineuse pour un objectif de 20 mm de diamètre (arrêté) 5 mm et un objectif de 60 mm de diamètre (arrêté) 15 mm.