Objektivoptik für Crop-Sensor-Kameras verstehen

Wenn Sie überlegt haben, eine neue Kamera zu kaufen oder eine Kamera zu aktualisieren, haben Sie wahrscheinlich alles über Crop-Sensor-Kameras gehört, aber was bedeutet das? Wie wirkt sich der Erntefaktor auf die Linsenauswahl aus? Wenn Sie Systeme in Betracht ziehen, müssen Sie häufig nicht nur die Kameragehäuse berücksichtigen, sondern auch die Auswahl der Objektive für dieses System.

Sensoroptik und Äquivalenzen

Crop Sensor Optics

Die meisten neuen Fotografen beginnen häufig mit Crop-Sensor-Kameras, da diese normalerweise günstiger sind. Aber wenn Sie fortgeschrittener werden, ist es sinnvoll, auf ein Vollbildsystem zu aktualisieren? Wenn Sie über ein Upgrade nachdenken, gibt es einen vernünftigen Upgrade-Pfad?

Sollten Sie beispielsweise Vollformatlinsen kaufen, die Sie mit Ihrem Erntesensorkörper verwenden können? Es scheint so verwirrend und fair zu sein, es ist ein wenig kompliziert und die einfachen Faustregeln erzählen nicht die ganze Geschichte. Anstatt die Unterschiede bei den Kamerasensoren selbst zu betrachten (sie sind alle ziemlich gut), versuchen wir, die Objektive selbst zu verstehen.

Ähnliche Objektive mit Brennweite - das Olympus micro 4 / 3rds 40-150 mm 1: 2,8 (80-300 mm Äquivalent) und das Canon 100-400 mm 1: 4,5-5,6 (für Vollbild).

Objektivgrößen

Wenn Sie Objektive betrachten, sehen Sie viele verschiedene Brennweiten und Blenden. Selbst vom selben Hersteller für dasselbe Kameragehäuse gibt es häufig unterschiedliche Kombinationen von Blende und Brennweite. Wie können Sie Objektive für Sensoren unterschiedlicher Größe vergleichen, da ein wichtiger Teil der Fotografie die Optik ist? In welcher Beziehung stehen die Objektive zu dem Kameragehäuse, das Sie betrachten?

Nifty 50mm (Vollbild links) und Micro 4 / 3rds 25mm (50mm Äquivalent) rechts.

Wie wirken sich Erntesensoren unterschiedlicher Größe auf die Linsenoptik aus? Ist ein 1: 2,8-Objektiv einer Crop-Sensor-Kamera tatsächlich ein 1: 2,8-Objektiv oder ist es etwas anderes? Was ist mit Großformatkameras? Warum scheinen die kleineren Blenden (Blenden) so groß zu sein, aber die Bilder sind so großartig mit großartiger Hintergrundtrennung und Bokeh?

Dies alles bezieht sich auf die Objektivoptik und die Äquivalenzen des Erntesensors, eines der großen Geheimnisse der Fotografie, die die meisten Fotografen nicht wirklich verstehen.

Grundlagen der Objektivoptik

Um die Linsenoptik zu verstehen, müssen Sie verstehen, was eine Linse mit dem einfallenden Licht macht. Das durch eine Linse kommende Licht wird tatsächlich invertiert und das Bild auf den Kopf gestellt. Das Licht projiziert dann auf den digitalen Sensor, nachdem es durch die Linse gegangen ist.

Brennweite und Bild klappen auf den Sensor.

Die meisten Objektive werden durch die Brennweite und die maximale Blende definiert. Je höher die Brennweite, desto näher entfernte Objekte erscheinen. So möchten beispielsweise Sport- und Vogelbeobachter in der Regel viel größere Brennweiten, um näher zu kommen.

Niedrigere Zahlen erweitern das Sichtfeld, damit mehr Dinge in das Bild passen (Weitwinkelobjektive) und sind häufig das Handwerkszeug für Landschaftsfotografen. In 35-mm-Äquivalenten ist ein 200-mm-Objektiv ein langes Objektiv und ein 20-mm-Objektiv ein sehr weites Objektiv.

Abbildung der relativen Aperturgröße.

Die Blendenzahl der Blende gibt die Größe der Iris oder des Lochs in der Linse an. Ein Objektiv wird anhand der größten Blende bewertet, die die Iris öffnen kann. Je mehr Licht Sie einlassen, desto kürzer ist die Verschlusszeit, die Sie benötigen. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Objektive mit größerer maximaler Apertur als schnellere Objektive bezeichnet. Beispielsweise wird ein 1: 2,8-Objektiv als ziemlich schnell und ein 1: 5,6-Objektiv (Think Kit-Objektiv) als ziemlich langsam angesehen.

Optische Mathematik

Lassen Sie uns die geeky Mathematik minimal halten, aber es hilft wirklich, die Linsenoptik zu verstehen.

Die Brennweite ist keine Messung der tatsächlichen Länge eines Objektivs, sondern eine Berechnung der optischen Entfernung von dem Punkt, an dem das Licht konvergiert, um auf dem digitalen Sensor in der Brennebene der Kamera ein scharfes Bild zu erzeugen. Die Blende ist andererseits die Größe des Lochs, das durch die Iris in der Linse erzeugt wird. Die Blende hängt geometrisch von der Brennweite des Objektivs ab. Beispielsweise ist ein 1: 2,8-Objektiv auf einem Objektiv mit 100 mm Brennweite 100 geteilt durch 2,8 = 35,7 mm. Da die Brennweite des Objektivs die Größe der Blende bestimmt, ist sie unabhängig von der Größe des Sensors, jedoch abhängig von der Brennweite.

Gebrauchsobjektive, die einen ähnlichen Bereich abdecken - die Canon 24-105 mm 1: 4 und die Olympus 12-40 mm Objektivoptik für Crop-Sensor-Kameras 1: 2,8 (24-80 mm-Äquivalent).

Zoomobjektive können mehr als eine Blende haben, da die Iris nicht größer wird, wenn das Objektiv länger wird. Da es sich um eine mathematische Beziehung handelt, wird die Blende durch die längere Brennweite bei gleicher Irisöffnung kleiner. Teurere Zoomobjektive haben für den gesamten Bereich die gleiche Blende, aber das ist eine technische Leistung, da die Iris größer werden muss, wenn das Objektiv auf eine längere Brennweite zoomt.

Auffrischung des Kamerasensorformats

Im goldenen Zeitalter der Filmfotografie gab es mehrere Formate, die vom Filmmaterial vorgegeben wurden. Eine der gebräuchlichsten Größen war ein 35-mm-Film, der durch ein Kettenrad-Filmmaterial mit einer Breite von 34,98 ± 0,03 mm (1,377 ± 0,001 Zoll) vorgegeben wurde. In den Filmtagen gab es auch mehrere Formate, wobei größere und kleinere Filmmaterialien verfügbar waren, die sich auch auf die Objektivgröße und -leistung auswirkten.

Als digitale Sensoren ursprünglich für Standbildkameras entwickelt wurden, waren größere Sensoren unerschwinglich teuer, sodass kleinere Sensoren verwendet wurden. Es gibt eine Vielzahl von Sensorgrößen, und diese Vielzahl von Sensorgrößen wirkt sich auf die Funktionsweise von Objektiven an Kameras aus.

Wenn ein Sensor nahe an der Größe eines 35-mm-Filmmaterials liegt, wird er als Vollbild bezeichnet. Alles, was kleiner ist, wird als Erntesensor bezeichnet. Alles, was größer ist, wird im Allgemeinen als Mittelformat bezeichnet, obwohl die Größen, die größer als das Vollbild sind, sehr unterschiedlich sind. Sensoren variieren nicht nur in der Größe, sondern auch in der Geometrie.

Relative Größen des Erntesensors

Sensorgrößen

Im Allgemeinen hat ein Vollbildsensor die Form eines Rechtecks ​​mit einer Größe von ungefähr 36 mm x 24 mm, was einem Verhältnis von Länge zu Breite von 3: 2 auf einer Fläche von 862 mm² entspricht. Umgekehrt beträgt ein 4/3-Mikro-Erntesensor 17,3 mm x 13 mm (Verhältnis 4: 3) für eine Fläche von 224,9 mm². Ein Nikon / Pentax APS-C-Erntesensor ist 23,6 mm x 15,7 mm (Verhältnis 3: 2) für eine Fläche von 370 mm², während ein Canon APS -C Sensor ist 22,2 mm x 14,8 mm (Verhältnis 3: 2), aber nur 328,5 mm². Größere Formate (größer als Vollbild) sind in der Regel quadratisch.

Oft werden die Erntefaktoren durch die Größe des diagonalen Abstands von Ecke zu Ecke des Sensors berechnet. Beispielsweise ist ein Vollbildsensor doppelt so diagonal wie ein Mikro-4/3-Sensor, daher beträgt das Erntegut 2x. Für einen Nikon APS-C-Erntesensor beträgt das Verhältnis das 1,5-fache und für einen Canon APS-C-Erntesensor das 1,6-fache.

Vergleich der Sensorabdrücke

Quadrat gegen Runde

Die Linsen sind rund, während die Sensoren rechteckig oder quadratisch sind. Daher schneiden alle Kameras einen Teil des Bildes ab, da die runden Linsen ein kreisförmiges Bild auf den Sensor projizieren, das ein Rechteck ist. Dies bedeutet, dass die Kanten des Bildkreises abgeschnitten sind.

Kamerahersteller entwerfen ihre Objektiv / Kamera-Kombinationen so, dass der gesamte Sensor eine gute Abdeckung durch den Bildkreis erhält (dies wird als Abdeckleistung bezeichnet). Dies kann zu Problemen führen, wenn die Sensorgröße und die Größe des Sensors, für den das Objektiv hergestellt wurde, nicht übereinstimmen.

Bildkreis mit Vollbild und Micro 4/3 Frame überlagert

Wie wirkt sich der Erntefaktor auf Bilder aus?

Es gibt viele Faktoren, die Ihre Bilder beeinflussen. Die Sensorgröße beeinflusst zwar die Bilder, aber auch die Brennweite und die Blendengröße. Dies sind jedoch die physikalischen Eigenschaften des Objektivs und werden nicht vom Zuschneidefaktor beeinflusst. Zumindest nicht direkt.

Um die Wirkung von Erntesensoren auf die Lichtsammlung und die Brennweite zu veranschaulichen, wurde eine Reihe von Testbildern erstellt (diese sind nicht übermäßig wissenschaftlich, aber anschaulicher). Verwendung einer Olympus EM1 Mark II (Micro 4 / 3rds-Sensor - 2-facher Erntefaktor) und einer Canon 5D Mark IV (Vollbild).

Olympus EM1 Mark II, Micro 4 / 3rds Kamera

Canon 5D Mark IV Vollbildkamera.

Um die Brenndifferenzumwandlung und die Lichtsammelumwandlung zu veranschaulichen, wurden die Kameras nebeneinander aufgestellt, wobei nur die Brennweitenumwandlung verwendet wurde. Die Geometrie der Sensoren ist nicht exakt gleich, daher wurden sie zugeschnitten (Verhältnis 8 × 10).

Vergleich der Kameragröße (Vollbild links, Micro 4/3 rechts)

Beide Kameras waren auf die gleiche Aussicht gerichtet.

Testen Sie das Setup nebeneinander.

Faustregeln versus Realität

Brennweiten werden üblicherweise in Äquivalente für Vollbildsensoren umgewandelt, um das gleiche Sichtfeld zu erhalten, indem die Brennweite mit dem Diagonalverhältnis des Sensors multipliziert wird. Beispielsweise entspricht ein 25-mm-Objektiv eines 4/3-Mikrosensors einem 50-mm-Objektiv einer Vollbildkamera (Crop-Faktor 2: 1).

Ein Canon EFS-Objektiv (Crop Sensor), das zu einem 50-mm-Objektiv passt, ist 31 mm groß. Dies funktioniert auch umgekehrt. Wenn Sie ein Vollformat-Objektiv auf ein Crop-Sensor-Kameragehäuse setzen, wird die Brennweite multipliziert (dasselbe 50-mm-Objektiv wird wie ein 75-mm-Objektiv auf einem Crop-Sensor). Diese Faustregel funktioniert.

Anmerkung der Redaktion: Die Optik ist nicht dieselbe, aber dies ist eine allgemein akzeptierte Methode zum Verständnis von Erntesensoren.

Bei 24-mm-Äquivalenten - gleiche Verschlusszeit und ISO, Vollbild links und Micro 4/3 rechts (beide bei 1: 4, ISO 200, 1/160).

Blende und Schärfentiefe

Eine andere Faustregel, die nicht so gut funktioniert, ist das Hinzufügen von ein oder zwei Blenden für die Blende (abhängig vom Zuschnitt). Warum funktioniert es nicht? Hier ist noch mehr im Spiel.

Die Blende beeinflusst die Lichtsammelfähigkeit eines Objektivs. Bei einer Crop-Sensor-Kamera bewirkt der kleinere Sensor jedoch, dass die Schärfentiefe (Fokusbereich) größer ist. Dies bedeutet, dass ein 1: 2,8-Objektiv mit einer ISO-Empfindlichkeit von 200 bei jedem Kameragehäuse nahezu dieselbe Verschlusszeit haben sollte (es gibt Unterschiede in den Lichtmessern von Kameragehäuse zu Kameragehäuse). Ein 1: 2,8-Objektiv ist also immer ein 1: 2,8-Objektiv für die Lichtsammlung.

Bei 70 mm-Äquivalenten - gleiche Verschlusszeit und ISO, Vollbild links und Micro 4/3 rechts (beide bei 1: 4, ISO 200, 1/80).

Komplexer zu gestalten ist das Aussehen eines Bildes. Das Bokeh eines Erntesensors ist niemals so gut wie ein Vollbildsensor, da der zusätzliche Bereich eines Vollbildsensors die Schärfentiefe (die Größe des fokussierten Bilds) relativ zu einem Erntesensor ändert. Dies ist weniger eine Funktion des Objektivs als vielmehr der Sensorgröße. Dies kann ziemlich subtil sein, ist aber ein Faktor, insbesondere für Porträts.

Bei 200-mm-Äquivalenten - gleiche Verschlusszeit und ISO, Vollbild links und Micro 4/3 rechts (1: 4, ISO 200, 1/30).

Bei 200-mm-Äquivalenten - gleiche Verschlusszeit und ISO, Vollbild links und Micro 4/3 rechts (f / 4, ISO 200, 1/40).

Vollformat-Objektive bei Crop-Sensor-Kameras

Objektive halten in der Regel viel länger als Kameras mit guten Objektiven, die zwei oder drei Iterationen des Kameragehäuses halten. So viele Menschen halten sich an das Sprichwort, in Glas zu investieren. Wenn Sie also einen Crop-Sensor-Körper verwenden, der Vollformat-Objektive akzeptiert, warum nicht Vollformat-Objektive kaufen, bis Sie bereit sind, den Vollbild-Gehäuse zu kaufen? Die Antwort ist nicht unbedingt, weil es möglicherweise nicht so scharf ist wie Ihre Crop-Linsen, selbst wenn die Linse nominell die gleiche Größe hat.

Vollformat-Objektive sind teurer als Crop-Objektive, aber Sie zahlen häufig für andere Funktionen, einschließlich Wetterschutz und eine bessere, haltbarere Konstruktion. Aufgrund der großen Unterschiede in den Sensorgrößen bedeutet das Erhalten von Vollformatlinsen auf einem Erntesensor, dass Sie nur den mittleren Teil der Linse verwenden, das Detail jedoch stärker auf diesen Bereich konzentriert ist. Dies kann die optische Qualität der Vollformatlinsen in Frage stellen.

Sie sind oft von besserer Qualität, aber nicht besser genug, um die Größenunterschiede zwischen den Sensoren zu berücksichtigen. Wenn Sie also nicht wissen, dass Sie Ihre Kamera in Kürze aktualisieren, möchten Sie möglicherweise nicht die Vollformat-Objektive für Erntekörper verwenden.

Eine weitere Überlegung ist, dass Sie den Erntefaktor umgekehrt verwenden müssen. Bei einem Canon-Crop-Body (1,6-Crop-Faktor) wird aus einem 24-mm-Objektiv ein 38,4-mm-Objektiv. Dies bedeutet, dass Sie bei einem Erntekörper mit breiten Linsen keinen so weiten Blickwinkel erhalten.

Eine Vollformatlinse auf einem Crop-Body erhöht die Brennweite um den Crop-Faktor

Fazit

Es gibt viele Missverständnisse in Bezug auf Objektive, wenn diese über Sensorgrößen hinweg verglichen werden. Wenn Sie die Grundfunktion, die Lichtsammelfunktionen und die geometrischen Beziehungen kennen, können Sie Objektive in Kamerasystemen und über Sensorgrößen hinweg vergleichen.

Für alle Kamerasysteme stehen großartige Objektive zur Verfügung, mit denen fantastische Ergebnisse erzielt werden können. Objektive sind genauso wichtig wie das Kameragehäuse. Stellen Sie daher bei der Auswahl eines Systems sicher, dass Sie die Objektivauswahl haben, die Sie für Ihren speziellen Fotografie-Stil benötigen.

Interessante Beiträge...