วิธีทดสอบรูรับแสงที่ใช้จริง ๆ


13

มันแปลกสำหรับฉันที่ Canon EF 100-400mm f / 4.5-5.6L ทำออกมาได้ด้วยส่วนหน้าเพียง 63 มม. ตามที่รายงานโดย @jrista - ซึ่งเพียงพอสำหรับ f / 6.3 ที่ 400 มม. เท่านั้น โดยที่สามของการหยุด

ทำให้ฉันสงสัยว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะวัดว่ามีการใช้รูรับแสงระหว่างถ่ายภาพจริงหรือไม่ มันจะมีประโยชน์ทั้งในกรณีที่อธิบายและสำรวจว่าการหยุดลงไปที่รูรับแสงที่เล็กกว่านั้นคืออะไร

ดังนั้นคำถามของฉันคือ - วิธีการวัดรูรับแสงที่ใช้ถ่ายภาพจริง ๆ ? มันไม่เป็นไรถ้าจะต้องสร้างฉาก / วัดเป็นพิเศษเพื่อทำการทดสอบ


4
ผู้ผลิตบางครั้งใช้เสรีภาพเมื่อพูดถึงข้อกำหนด ฉันใช้เลนส์ที่ความยาวโฟกัสที่ระบุไว้มีค่าอย่างน้อย 10% เมื่อคุณคำนึงถึงความยาวโฟกัสที่สั้นลงเล็กน้อยรูรับแสงกว้างสุดที่เล็กกว่าเล็กน้อยและการวัดของ Jrista ไม่กี่มิลลิเมตรความสมดุลก็กลับคืนมา!
Matt Grum

4
และนั่นคือเหตุผลที่ฉันคิดว่ามันโง่ที่จะพูดว่า "ISO 256,000" แทนที่จะเป็น "ISO 250k"
โปรดอ่านโปรไฟล์ของฉัน

คำตอบ:


2

คุณสามารถคำนวณได้โดยจัดเรียงสูตร DOF ใหม่เพื่อแก้ปัญหาcหรือ circleOfConfusion ตามที่ @MattGrum ระบุ ฉันไม่ได้พยายามจัดเรียงสูตรที่ซับซ้อนเหมือน DOF มาระยะหนึ่งแล้วดังนั้นฉันหวังว่าคณิตศาสตร์ของฉันจะถูกต้องที่นี่:

DOF = (2 Ncƒ²s²) / (ƒ⁴ - N²c²s²)

เงื่อนไขของสมการนั้นเป็นดังนี้:

DOF = ความลึกของสนาม
N = f-number
ƒ = ความยาวโฟกัส
s = ระยะทางวัตถุ
c = วงกลมแห่งความสับสน

เพื่อเห็นแก่ความเรียบง่ายที่ฉันจะลดระยะอานนท์ที่จะเพียงแค่D

ทีนี้คำที่cปรากฎสองครั้งในสมการนี้หนึ่งในนั้นมีกำลังสองดังนั้นอาจจะดูพหุนามที่เรียงลำดับบางอย่างในที่สุด ในการจัดเรียงใหม่:

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

ตามที่ระบุไว้การจัดเรียงคำใหม่จะสร้างพหุนามกำลังสอง นั่นทำให้ช่องแคบสวยไปข้างหน้าเพื่อแก้ไขเนื่องจาก quadratics เป็นพหุนามสามัญ เราสามารถทำให้ช่วงเวลาง่ายขึ้นโดยการแทนที่คำทั่วไปบางคำเพิ่มเติม:

X = DN²s²
Y = 2Nƒ²s²
Z = –Dƒ⁴

นั่นทำให้เรา:

Xc² + Yc + Z = 0

ตอนนี้เราสามารถใช้สมการกำลังสองเพื่อแก้สำหรับc:

c = (–Y ±√ (Y² - 4XZ)) / (2X)

การแทนที่คำ X, Y และ Z ด้วยต้นฉบับและการลด:

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

(ว้าวนั่นเป็นสิ่งที่น่ารังเกียจและฉันหวังว่าฉันจะได้รับเงื่อนไขที่ถูกต้องทั้งหมดมาแทนที่และพิมพ์อย่างถูกต้องขออภัยในความแตกต่าง)

สมองของฉันทอดไปนิดหน่อยในขณะนี้เพื่อหาว่ามันหมายความว่าอะไรสำหรับวงกลมฟิวชั่นจะเป็นกำลังสอง (เช่นมีทั้งผลบวกและลบ) เดาแรกของฉันจะต้องcเพิ่มขึ้นทั้งเมื่อคุณย้ายเข้าหากล้องจาก ระนาบโฟกัส (ลบ?) รวมทั้งอยู่ห่างจากกล้องและระนาบโฟกัส (บวก?) และเนื่องจากสมการกำลังสองเติบโตขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุดอย่างรวดเร็วนั่นจะบ่งบอกถึงขีด จำกัด ว่าวงกลมแห่งความสับสนใหญ่หรือเล็กจะกลายเป็นจริงได้อย่างไร . แต่อีกครั้งให้ทำการวิเคราะห์ด้วยเกลือเม็ดหนึ่ง ... ฉันลบล้างคำตอบของสูตรและใช้พลังสมองอันสุดท้ายที่ฉันทิ้งไว้วันนี้ ;)


หากเป็นเช่นนั้นคุณควรสามารถกำหนด CoC สูงสุดสำหรับขนาดรูรับแสงและความยาวโฟกัสที่กำหนดซึ่งหวังว่าจะเป็น (หรืออนุญาตให้รับ) เส้นผ่านศูนย์กลางของรูรับแสง (รูม่านตาเข้า) ฉันยินดีที่จะเดิมพัน อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่จำเป็นจริง ๆ การวิเคราะห์คำตอบที่เชื่อมโยงกับคำถามของ @ Imre ค่อนข้างหยาบ ... ฉันไม่มีความสามารถในการสังเกตรูรับแสงของเลนส์ 400 มม. ที่ "อินฟินิตี้" ดังนั้นฉันอาจเห็นรูม่านตาไม่ถูกต้อง ฉันยินดีที่จะเดิมพันด้วยระยะทางที่เพียงพอที่คุณสามารถเรียกว่า "อินฟินิตี้", เลนส์ 100–400 มม. f / 5.6 รูรับแสงที่ 400 มม. จะดูเหมือนเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกับองค์ประกอบเลนส์ด้านหน้าดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 63 มม. . การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์ของฉันก็ค่อนข้างหยาบเช่นกันและมันก็สามารถปิดได้ด้วย± 3mm เช่นกัน ถ้าสิทธิบัตรของ Canon สำหรับเลนส์ 100–400 มม. f / 4-5.6กำลังบอกความยาวโฟกัสที่แท้จริงของเลนส์ 390 มม. และรูรับแสงสูงสุดที่แท้จริงที่ "f / 5.6" คือ f / 5.9 จริง ๆ นั่นหมายความว่านักเรียนที่เข้าเรียนจะต้องปรากฏเส้นผ่านศูนย์กลาง 66 มม. ที่ไม่สิ้นสุดซึ่งอยู่ภายในระยะขอบของความคลาดเคลื่อนสำหรับการวัดของฉัน เช่นนี้:

ฉันเชื่อว่าเลนส์ EF US–400mm f / 4.5–5.6 L IS USM จาก Canon น่าจะเป็นจุดบนรูรับแสงด้วยความยาวโฟกัสที่แท้จริง 390 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางทางเข้า 66 มม. ซึ่งทั้งหมดล้วนเป็นของฉันเอง การวัดจริงของเลนส์นี้


ซับซ้อน ... ดูเหมือนว่าพีชคณิตเกรด 7 LOL
J. Walker

กระบวนการนี้เป็นพีชคณิตมันมีเงื่อนไขที่น่าเกลียดมากมายในสมการกำลังสองซึ่งทำให้ยากที่จะทำให้ทุกอย่างคับแคบ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณทำงานมานานกว่า 12 ชั่วโมงและไม่ต้อง แก้สมการกำลังสองสำหรับ ... ปี) ฉันเห็นแล้วว่าฉันลืมวงเล็บปิดซึ่งอาจนำไปสู่การตีความที่ผิด -.-
jrista

ฉันรู้ว่านี่เป็นเวลาหลายปีต่อมา แต่มีคู่แสดงความคิดเห็น 1. พีชคณิตน้อยและแฟจะให้ผลผลิต 2 แนวทางในการแก้สมการสุดท้ายของคุณ (แยก±√...ในการแก้ปัญหาที่แยกต่างหาก), และc₁ = (ƒ²/DN) * (√(1 + D²/s²) – 1) c₂ = –(ƒ²/DN) * (√(1 + D²/s²) + 1)แต่โปรดทราบว่าc₂นั้นเป็นค่าลบอย่างเคร่งครัดดังนั้นจึงสามารถเพิกเฉยได้ดังนั้นc₁เท่านั้นจึงเป็นทางออกในโลกแห่งความจริง แต่ไม่คำนึงถึงความคิดเห็นที่ 2 นี่เป็นไปไม่ได้ อานนท์ไม่ใช่ "ตัวแปรอิสระ" ที่สามารถวัดได้เพื่อกำหนดขนาดของวงกลมเบลอ โปรดสังเกตว่า DoF ถูกกำหนดในรูปของƒ, N, c และ s ...
scottbb

... และที่สำคัญกว่านั้นเมื่อ s เท่ากับหรือมากกว่าระยะทาง hyperfocal, DoF นั้นไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นค่า s> H ใด ๆ จะไร้ประโยชน์เมื่อใช้สมการนี้ แต่แสงคอลลิเมตที่ขนานกับแกนออปติคัลของเลนส์และการโฟกัสที่ระยะอนันต์คือความยาวโฟกัสและขนาดรูม่านตาของนักเรียน
scottbb

5

หากคุณมีแหล่งแสงจุดที่ระยะทางที่รู้จักและคุณรู้ระยะโฟกัส (ระยะทางที่เลนส์โฟกัส) คุณสามารถคำนวณค่ารูรับแสงตามขนาดของวงกลมของความสับสน (หยดกลมที่คุณได้รับเมื่อไฮไลต์ คือ OOF)

ฉันไม่ทราบสูตรจากส่วนบนของหัว แต่อาจจัดเรียงใหม่จากความลึกของสูตรสนาม (อาจจะไปที่นี้เมื่อฉันมีเวลา)

คุณต้องทราบความยาวโฟกัสที่แน่นอนซึ่งฉันสงสัยว่าอาจมีบางส่วนที่จะตำหนิสำหรับความคลาดเคลื่อน


1
ฉันคิดว่ามันจะเป็นการดีที่สุดที่จะมีแหล่งกำเนิดแสงสองจุดที่ระยะทางที่รู้จัก: โฟกัสไปที่แหล่งหนึ่งวัดค่า OOF หยดจากที่อื่น
Jukka Suomela

1
@ jukka นั่นคือสิ่งที่ฉันคิดด้วย ยังคงมีปัญหาในการคำนวณความยาวโฟกัสที่ถูกต้องซึ่งสามารถทำได้ด้วยขนาดวัตถุที่รู้จักในระยะทางที่เป็นที่รู้จัก ...
Matt Grum

@Jukka วัดความกว้างของ LED ของคุณ (หรือแหล่งกำเนิดแสงจุดอื่น ๆ )?
nchpmn

2
@ Crashdown เพื่อความแม่นยำที่คุณต้องการวัดสิ่งที่ใหญ่กว่านั้น รูปสามเหลี่ยมของไฟ LED จะเป็นการตั้งค่าการทดสอบที่ดี ระยะห่างระหว่าง LED สองดวงให้มุมมองของคุณและด้วยเหตุนี้ความยาวโฟกัสของกล้องระยะห่างจากทั้งสองถึงกล้องจะช่วยให้ระยะโฟกัสของคุณ (เมื่อทั้งคู่อยู่ในโฟกัสทำให้กล้องอยู่ในแนวตั้ง) และในที่สุดขนาดของความพร่ามัว ดิสก์ช่วยให้คุณคำนวณค่ารูรับแสง
Matt Grum

2

รูรับแสง f-number อธิบายปริมาณของแสงที่ผ่านเลนส์สำหรับทฤษฎีองค์ประกอบเดี่ยวนี้ยังเป็นอัตราส่วนระหว่างความยาวโฟกัสและขนาดทางกายภาพของนักเรียนที่เข้า - แต่ไม่มีเลนส์กล้องขายในวันนี้เป็นเลนส์องค์ประกอบเดียว

ในปี 1874 จอห์นเฮนรี่ดัลเมเยอร์เขียนว่าวิธีเดียวที่จะได้ "อัตราส่วนความเข้ม" (นั่นคือก่อนที่คำประกาศเกียรติคุณ f-number ถูกประกาศเกียรติคุณ) ของเลนส์ที่มีองค์ประกอบมากกว่าสององค์ประกอบคือการวัดปริมาณแสงที่ผ่านเลนส์ (ค้นหา "ช่องรับแสงที่มีประสิทธิภาพ" ในบทความ wikipedia เกี่ยวกับหมายเลข f )

หมายเหตุ: ฉันเชื่อว่าเป็นไปได้ที่จะคำนวณในวันนี้ แต่ไม่สามารถทำได้ด้วยความเชี่ยวชาญด้านคณิตศาสตร์ของฉัน

ดังนั้นสิ่งที่คุณควรวัดคือปริมาณของแสงที่ผ่านเลนส์ซึ่งจะเป็นเรื่องง่ายถ้าเรามีจุดอ้างอิงที่ดี -

ถ่ายภาพพื้นผิวสีทึบภายใต้แสงคงที่ด้วย ISO และความเร็วชัตเตอร์เดียวกับเลนส์อ้างอิงที่รูรับแสงอ้างอิงและอีกครั้งกับเลนส์ทดสอบที่รูรับแสงทดสอบ - คำนวณความแตกต่างของความเข้มของแสงระหว่างภาพถ่ายเพื่อให้ได้รูรับแสง ความแตกต่างในการหยุด

ในชีวิตจริงคุณไม่มีจุดอ้างอิงที่ดี แต่คุณสามารถใช้เลนส์ที่ไม่น่ามีปัญหาในการเปิด f / 5.6 (50 มม. f / 1.8, เลนส์ kit ที่ปลายกว้างหรือ 100-400 ที่ 100mm)

คุณไม่ต้องทำอะไรแปลก ๆ กับข้อมูลภาพหากฮิสโตแกรมในภาพทั้งสองเหมือนกันทั้งคู่ถ่ายด้วยรูรับแสงเดียวกัน

หากคุณต้องการมีจินตนาการและไม่มีเลนส์คุณสามารถ "เชื่อใจ" คุณอาจจะยิงการ์ดสีเทาและใช้เครื่องวัดแสงเพื่อให้คุณรู้ถึงความเข้มที่คาดหวังหรือภาพถ่ายผลลัพธ์

และอย่าลืมทำการทดสอบซ้ำหลาย ๆ ครั้ง - รูรับแสงเชิงกลบนเลนส์ส่วนใหญ่ไม่แม่นยำอย่างไม่น่าเชื่อ


เมื่อใช้เลนส์อื่นสำหรับการอ้างอิงคุณสามารถคำนวณความแตกต่างของT-stopตามระดับแสง ในการรับ F-stop คุณต้องทราบความแตกต่างในการส่งผ่านของเลนส์ด้วย
Imre

@ ฉัน - ไม่ฉันไม่คิดเกี่ยวกับการวัดแสง - พวกเขาให้คุณใส่ ISO และความเร็วชัตเตอร์และให้ค่ารูรับแสงที่ถูกต้องโดยไม่ทราบว่าเลนส์ที่ฉันใช้
Nir
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.