เทเลคอนเวอร์เตอร์มีผลต่อระยะชัดลึกอย่างไร

ฉันรู้ว่าตัวแปลงสัญญาณเทเลคอนเวอร์เตอร์จะลดปริมาณแสงที่ไปถึงฟิล์มหรือเซ็นเซอร์ในกล้องและทำให้คุณได้ยินเสียงผู้คนรอบ ๆ สิ่งต่าง ๆ เช่น "ด้วยเทเลคอนเวอร์เตอร์ 2 ตัว 300 มม. f / 2.8 นี้กลายเป็น 600mm f / 5.6"

เนื่องจากรูรับแสงไม่ได้มีความแตกต่างทางร่างกายฉันสงสัยว่ามันมีผลต่อความชัดลึกของภาพอย่างไร (และเอฟเฟกต์ที่เกี่ยวข้องเช่นโบเก้) มันจะทำให้รู้สึกว่าความลึกของเขตข้อมูลยังคงเหมือนเดิมและภาพที่ถูกครอบตัดเพียง

เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่คนพูดกันซึ่งอาจสะดวกในการคำนวณการเปิดรับแสงหรือมีการเปลี่ยนแปลงในภาพจริงหรือไม่?

TL; DR รุ่น: ตัวแปลงสัญญาณโทรคมนาคมไม่ส่งผลกระทบต่อระยะชัดลึกของระยะห่างที่กำหนด พวกเขาแปลงเลนส์ 300 f / 2.8 ของคุณให้เป็นเลนส์ 600 f / 5.6 เลนส์ 600 f / 5.6 ใด ๆ ที่มีเทเลคอนเวิร์ตหรือไม่นั้นจะมีระยะชัดลึกเท่ากับเลนส์ 300 f / 2.8

มีความสับสนมากมายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างระยะชัดลึกรูรับแสง f-stop และความยาวโฟกัส ในความเป็นจริงมันง่ายมาก:

ความชัดลึกของสนามถูกกำหนดโดยระยะโฟกัสและขนาดที่ชัดเจนขององค์ประกอบด้านหน้าของเลนส์

โดยเส้นผ่านศูนย์กลางที่เห็นได้ชัดฉันหมายถึงความกว้างของพื้นที่ขององค์ประกอบด้านหน้าที่ไม่ได้ถูกปิดกั้นโดยรูรับแสง

คุณสามารถเห็นได้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่เห็นได้ชัดเจนนั้นใหญ่เพียงใดโดยดูที่ด้านหน้าของเลนส์ในขณะที่แยกออกและเปิดรูรับแสงไว้

ความสัมพันธ์ระหว่าง f-stop, ทางยาวโฟกัสและเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์ที่ชัดเจนมีดังนี้:

(ขนาดรูรับแสงเป็นมม.) = (ความยาวโฟกัสเป็นมม.) ÷ (f-stop)

ตัวอย่างเช่น:

• เส้นผ่านศูนย์กลางที่ชัดเจนของเลนส์ 210 มม. ที่ตั้งค่าเป็น f / 4.5 คือ 47 มม.
• เส้นผ่านศูนย์กลางที่ชัดเจนของเลนส์ 70 มม. ที่ตั้งค่าเป็น f / 4.5 คือ 15.5 มม.
• เส้นผ่านศูนย์กลางที่ชัดเจนของเลนส์ 70 มม. ที่ตั้งค่าเป็น f / 8 คือ 8.75 มม.
• และเส้นผ่านศูนย์กลางที่ชัดเจนของเลนส์ 18 มม. ที่ตั้งค่าเป็น f / 3.5 เป็นขนาด 5.1 มม. เล็ก ๆ น้อย ๆ

ตอนนี้กลับไปที่ความชัดลึก ความชัดลึกของภาพคือระยะทางด้านหน้าและด้านหลังของระยะโฟกัสซึ่งยังอยู่ในโฟกัส "ยอมรับได้" เนื่องจากระดับของการเบลอที่ยอมรับได้นั้นแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคลวิธีที่ดีกว่าในการวิเคราะห์ความชัดลึกของฟิลด์คือผ่านวงกลมแห่งความสับสน

นี่คือรูปภาพที่มีประโยชน์จากหน้า Wikipedia ใน Circle of Confusion:

วงกลมแห่งความสับสนเป็นพื้นที่บนเซ็นเซอร์ที่โดนแสงจากจุดเดียว หากคุณอยู่ด้านหน้าหรือด้านหลังระนาบการโฟกัสวงกลมแห่งความสับสนของคุณก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น ที่ระนาบการโฟกัสวงกลมแห่งความสับสนนั้นเป็นศูนย์ (นึกคิด แต่ไม่เคยมีในทางปฏิบัติ) เป็นศูนย์

วงกลมแห่งความสับสนของคุณเติบโตเร็วแค่ไหนเมื่อคุณขยับออกห่างจากระนาบโฟกัสเป็นเพียงปัจจัยเดียวเท่านั้น: มุมระหว่างเส้นที่มาบรรจบกันที่กว้างที่สุด (ขอบของขนาดเลนส์ที่ชัดเจน) ตอนนี้หมายถึงบางสิ่ง:

• หากคุณมุ่งเน้นไปที่ไกลกว่า 10 ครั้งคุณต้องไปให้ไกลขึ้นประมาณ 10 เท่าจากระนาบโฟกัสเพื่อรับการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกันในวงกลมแห่งความสับสน
• เลนส์สองตัวที่โฟกัสที่ระยะเดียวกันโดยมีขนาดที่เท่ากันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในวงกลมของความสับสน (ดังนั้นจึงมีความชัดลึกเท่ากัน)

ในทางกลับกันสิ่งนี้ยังหักล้างความเชื่อที่มีอยู่ทั่วไปหลายประการเกี่ยวกับความลึกของฟิลด์:

• สองเลนส์ที่ f-stop เดียวกันไม่จำเป็นต้องมีระยะชัดลึกเท่ากัน เลนส์ที่ยาวกว่าจะมีระยะชัดลึกที่สั้นกว่าเนื่องจากมีขนาดที่ใหญ่กว่า (ขออภัย Matt)
• เทเลคอนเวอเตอร์, การครอบตัดและเซ็นเซอร์ขนาดเล็กจะไม่มีผลต่อความชัดลึกที่ขนาดที่กำหนด (f-stop และทางยาวโฟกัส)

ถ่ายภาพสองภาพ: หนึ่งภาพที่มี 35 มม. f / 1.8 และอีกภาพหนึ่งมี 210 มม. f / 11 ตอนนี้ครอบตัดภาพ 35 มม. เพื่อให้มีมุมมองภาพเดียวกับภาพอื่น พวกมันจะมีระยะชัดลึกเกือบเท่ากันทุกประการ ไปเลย:

ความชัดลึกของภาพคือของเลนส์ F / 5.6 ในตัวอย่างที่คุณระบุ

ใช่รูรับแสงไม่เปลี่ยนแปลงทางร่างกาย อย่างไรก็ตามอัตราส่วนของรูรับแสงต่อความยาวโฟกัสเพิ่มขึ้น

ดังนั้นแสงของแสงที่ไปถึงเซ็นเซอร์จะลดน้อยลง ส่งผลให้เพิ่มความชัดลึกของฟิลด์

ไม่สามารถเพิ่มอะไรลงในคำอธิบายรวบยอดที่ยอดเยี่ยมของ Itai ได้ แต่ฉันจะแนะนำหลักฐานโดยReductio ad Absurdum :

สมมติว่าการใช้เทเลขยายความยาวโฟกัสและเป็นผลให้ในเวลาที่น้อยแสง แต่ไม่มีผลต่อความลึกของฟิลด์ เช่นเดียวกับการสร้าง 600 f / 5.6 ผู้ผลิตสามารถใช้การออกแบบที่มีอยู่ 300 f / 2.8 และรวม opton teleconverter optics แต่ในร่างกายเดียวกัน จากนั้นพวกเขาจะสามารถเสนอเลนส์ 600 มม. สองรุ่นที่มีการเปิดรับแสงเดียวกันอย่างชาญฉลาด แต่จะมีอานนท์ของ 600 f / 5.6 และหนึ่งจะมีอานนท์ของ 600 f / 2.8

พวกเขายังสามารถแทนที่ 300 f / 2.8 ด้วย 150 f / 1.4 ด้วย telecoverter รวมและสามารถนำเสนอ 600 รุ่น 3 รุ่นด้วย DOF และอื่น ๆ

ในที่สุดคุณก็มาถึงเลนส์ที่มีความชัดลึกเล็กน้อย แต่ยังคงทำตัวเหมือน 5.6 ซึ่งไร้สาระอย่างชัดเจนดังนั้นข้อเสนอดั้งเดิม (ที่ DOF ไม่เปลี่ยนแปลงโดยผู้ให้บริการโทรคมนาคม) จะต้องเป็นเท็จ

ระยะชัดลึกถูกกำหนดโดยระยะโฟกัสและขนาดรูรับแสงทางกายภาพ (อธิบายโดย Evan Krall) การเพิ่มเทเลคอนเวอร์เตอร์ไม่ได้เปลี่ยนขนาดรูรับแสงทางกายภาพ คุณกำลังขยายภาพที่ฉายด้วยเลนส์แล้วและความยาวโฟกัสและจำนวน f เพิ่มขึ้นพร้อมกันตามสัดส่วน

เนื่องจากขนาดรูรับแสงทางกายภาพไม่เปลี่ยนแปลงความชัดลึกของสนามจะไม่เปลี่ยนแปลงตามระยะโฟกัสที่กำหนด

เทเลคอนเวอร์เตอร์เป็นเพียงการกระจายภาพของเลนส์เช่นแว่นขยาย มันเปลี่ยนเฉพาะกรอบโดยการครอบตัด (แกล้งระยะโฟกัสที่สูงขึ้น) และระดับการส่องสว่างโดยใช้แสงในปริมาณที่เท่ากันสำหรับจำนวนพิกเซลที่มากขึ้น มันจะไม่เปลี่ยนแปลงสิ่งอื่นใดจากภาพต้นฉบับเช่น DoF หรือระยะโฟกัส

ฉันจะตอบคำถามสองข้อคำถามที่คุณถามและคำถามที่คุณควรถามด้วย นอกจากนี้ฉันยังจะครอบคลุมสถานการณ์ที่แตกต่างกัน (ระยะห่างหัวเรื่องเดียวกันโดยไม่ครอบตัดระยะห่างหัวเรื่องเดียวกันด้วยการครอบตัดและกรอบเดียวกัน)

เทเลคอนเวอร์เตอร์มีผลต่อระยะชัดลึกอย่างไร

ลองดูที่นี่ ความชัดลึกคือ:

DoF = 2 * x_d^2 * N * C / f^2

โดยที่fความยาวโฟกัสCคือวงกลมแห่งความสับสนNคือจำนวนรูรับแสงและx_dระยะห่างของวัตถุ หากเรื่องการเข้าพักระยะอย่างต่อเนื่องและคุณไม่ได้ตัดสินใจว่าเนื่องจากการปลูกพืชน้อยCควรจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของความยาวโฟกัสจะเพิ่มจำนวนรูรับแสงได้เป็นอย่างดี แต่Cการเข้าพักอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นความลึกของสนามจะลดลงครึ่งหนึ่งโดย teleconverter (หากคุณเพิ่มขึ้นCเนื่องจากต้องการการปลูกพืชน้อยลงความลึกของสนามจะคงที่)

อย่างไรก็ตามบางครั้งคุณต้องการเก็บเฟรมไว้เท่า ๆ กัน จากนั้นความยาวโฟกัสสองเท่าจะสอดคล้องกับระยะทางวัตถุสองเท่า ดังนั้นx_d^2 / f^2คงที่และCคงที่เช่นกัน อย่างไรก็ตามความยาวโฟกัสสองเท่าจะเพิ่มเป็นสองเท่าNดังนั้นความชัดลึกของภาพจะเพิ่มเป็นสองเท่าด้วยการกำหนดกรอบที่เท่ากัน

ดังนั้นTL; DR:ขึ้นอยู่กับว่าคุณรักษาเฟรมที่เท่ากันโดยเปลี่ยนระยะห่างของวัตถุ (DoF ที่แตกต่างกัน) ไม่ว่าคุณครอบตัด (DoF เดียวกัน) หรือว่าคุณเพิ่งยอมรับความยาวโฟกัสที่ยาวขึ้นทำให้คุณได้ภาพที่แตกต่างกัน อีกทิศทางหนึ่ง)

คุณควรถามด้วย:

เทเลคอนเวอร์เตอร์มีผลต่อฉากหลังเบลออย่างไร

มันง่ายกว่านี้ ขนาดพื้นหลังเบลอ (สมมติว่าพื้นหลังไม่มีที่สิ้นสุด) คือ:

b = f * m_s / N = (f/N) * m_s

การเปิดรูรับแสงได้รับการf/Nดูแลโดยเทเลคอนเวอร์เตอร์ m_sคือการขยายตัวแบบเช่นขนาดของวัตถุบนเซ็นเซอร์หารด้วยขนาดที่แท้จริง หากคุณคงเฟรมที่เท่ากันให้m_sคงที่และด้วยเฟรมที่เท่ากันขนาดของดิสก์เบลอพื้นหลังก็จะคงที่

แต่ถ้าคุณไม่ให้กรอบเท่ากัน 2x m_sเทคู่ผสม ดังนั้นคุณจะได้ฉากหลังเบลอมากขึ้น

แต่ถ้าคุณรักษาระยะห่างของวัตถุให้เท่ากันและทำการครอบตัดภาพต้นฉบับด้วย 2x และตัดสินใจว่าคุณไม่จำเป็นต้องครอบตัดเนื่องจากตัวแปลงสัญญาณจากเทเลคอนเวอร์เตอร์ก็m_sจะถูกเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าโดยตัวแปลงเทเลคอนเวอร์เตอร์ เส้นทแยงมุมของชิ้นส่วนเซ็นเซอร์ที่ใช้จริงมีสองเท่าเช่นกันดังนั้นขนาดของดิสก์เบลอเป็นร้อยละของชิ้นส่วนเซ็นเซอร์ที่ใช้จริงเส้นทแยงมุมยังคงเหมือนเดิม

ดังนั้นTL; DR:ขึ้นอยู่ที่นี่อีกครั้งว่าคุณรักษาเฟรมที่เท่ากันโดยเปลี่ยนระยะห่างของวัตถุ (เบลอเดียวกัน) ไม่ว่าคุณครอบตัด (เบลอเดียวกัน) หรือว่าคุณเพิ่งยอมรับความยาวโฟกัสที่ยาวขึ้น

คำตอบที่ยอมรับนั้นชัดเจนมาก มันก็ผิด ก่อนอื่นให้ระบุสิ่งที่ถูกต้องที่นี่:

TL; DR รุ่น: ตัวแปลงสัญญาณโทรคมนาคมไม่ส่งผลกระทบต่อระยะชัดลึกของระยะห่างที่กำหนด

ไม่ถูกต้อง.

พวกเขาแปลงเลนส์ 300 f / 2.8 ของคุณให้เป็นเลนส์ 600 f / 5.6

แก้ไข.

เลนส์ 600 f / 5.6 ใด ๆ ที่มีเทเลคอนเวิร์ตหรือไม่นั้นจะมีระยะชัดลึกเท่ากับเลนส์ 300 f / 2.8

ไม่ถูกต้อง.

ความชัดลึกของสนามถูกกำหนดโดยระยะโฟกัสและขนาดที่ชัดเจนขององค์ประกอบด้านหน้าของเลนส์

ถูกบางส่วนผิดบางส่วน เรขาคณิตของฉากและความสัมพันธ์กับความลึกของสนามถูกกำหนดโดยขนาดที่ชัดเจนของรูม่านตาของเลนส์ รูม่านตามีขนาดรูรับแสงเท่าที่เห็นเมื่อมองเข้าไปในเลนส์ด้านหน้า

เส้นผ่านศูนย์กลางสามารถกำหนดได้โดยการหารความยาวโฟกัสผ่านหมายเลขรูรับแสง

และที่นี่เราไปถึงข้อผิดพลาดพื้นฐานในคำตอบที่ยอมรับ: คำตอบสมมติว่ารูปทรงของฉากเป็นเพียงปัจจัยเดียวต่อความลึกของสนาม มันไม่ใช่ Depth of field หมายถึงระยะทางที่คุณสามารถตรวจจับความไม่ชัดและกำหนดความไม่ชัดผ่านเกณฑ์ "วงกลมแห่งความสับสน" หากคุณใช้สื่อฉายภาพเดียวกัน (ฟิล์มเดียวกันหรือเซ็นเซอร์เดียวกัน) และดูผลลัพธ์ในระดับที่ความละเอียดของสื่อกำหนดวงกลมแห่งความสับสนการขยายการแสดงฉากนั้นเกี่ยวข้องกับความชัดลึก

หากคุณใช้เลนส์เดียวกันกับการตั้งค่าแบบเดียวกันกับเซ็นเซอร์ฟูลเฟรม 40MP ความชัดลึกของฟิลด์จะเป็น (สมมติว่าเลนส์สร้างความคมชัดระดับพิกเซล) จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของสิ่งที่คุณได้รับจากเซ็นเซอร์ฟูลเฟรม 10MP แต่เหมือนกับ สิ่งที่คุณจะได้รับจากเซ็นเซอร์ตัวคูณครอบตัด 10MP การเพิกเฉยต่อพิกเซลภาพบางส่วนจะแยกไม่ออก

เทเลคอนเวอร์เตอร์แบบหน้าแปลนในหลอดเลือดดำที่คล้ายกันจะคงรูปเรขาคณิตไว้: พืชจะไม่สามารถแยกออกได้ตราบใดที่คุณไม่สนใจพิกเซล มันคือพิกเซลที่กำหนดวงแห่งความสับสนดังนั้นด้วยเทเลคอนเวอร์เตอร์ 2 ตัวคุณมักจะได้ความชัดลึกเพียงครึ่งเดียวเพราะพิกเซลในฐานะผู้สนับสนุนหลักของวงกลมที่สับสนตอนนี้ครอบคลุมกริดที่ดีกว่าเดิม ฉาก.

ตรงกันข้ามกับความชัดลึกของสนามการวัดฉากหลังเบลอในแง่ของขนาดพิกเซลนั้นดูไม่น่าสนใจเนื่องจากสเกลของมันมีความเกี่ยวข้องมากกว่าในส่วนที่เกี่ยวข้องกับขนาดของคุณสมบัติของวัตถุหรือขนาดของเฟรม เทเลคอนเวอร์เตอร์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์กับคุณสมบัติของวัตถุในส่วนที่เกี่ยวข้องกับเฟรมขอบเขตนั้นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าซึ่งหมายความว่าความเบลอที่สัมพันธ์กับภาพที่เสร็จสิ้นจะถูกขยาย

กล่าวโดยย่อ: สิ่งต่าง ๆ มีความซับซ้อนและน้อยกว่าสัญชาตญาณ แต่ก็มีอยู่แล้วก่อนที่จะเพิ่มตัวแปลงสัญญาณโทรคมนาคมลงในสมการ เนื่องจากความซับซ้อนนี้คุณต้องระบุอย่างระมัดระวังเกี่ยวกับค่าที่คุณถามเนื่องจากมักใช้การเรียงลำดับแบบเรียกขานกันแทน แต่ทำงานในลักษณะที่แตกต่างกันมากเมื่อดูที่เรขาคณิตของฉาก, เรขาคณิตของภาพและความละเอียดของสื่อ

คุณกำลังสับสน:

เนื่องจากรูรับแสงไม่ได้มีความแตกต่างทางร่างกายฉันสงสัยว่ามันมีผลต่อความชัดลึกของภาพอย่างไร (และเอฟเฟกต์ที่เกี่ยวข้องเช่นโบเก้) มันจะทำให้รู้สึกว่าความลึกของเขตข้อมูลยังคงเหมือนเดิมและภาพที่ถูกครอบตัดเพียง

การครอบตัดรูปภาพจะคงไว้ซึ่งความชัดลึกที่เท่ากันของภาพเท่านั้นเมื่อพิมพ์เสร็จแล้วส่งผลให้มีกระดาษแผ่นเล็กลงดูในลักษณะเดียวกับกระดาษต้นฉบับ ทันทีที่คุณใช้การขยายประเภทใด ๆ เพื่อดูรายละเอียดที่ดีขึ้นความชัดลึก (กำหนดผ่านดิสก์การแพร่กระจายของความไม่คมชัดที่มองเห็นได้ภายใต้การตรวจสอบข้อเท็จจริง) จะเล็กลง ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือเมื่อมีปัจจัย จำกัด ที่มองเห็นได้แล้วเช่นเกรนฟิล์มหรือขนาดพิกเซล

teleconverter แบบหน้าแปลนไม่เปลี่ยนขนาดของนักเรียนเข้าและทำงานกับฉากเดียวกัน แต่มีการครอบตัดขนาดเล็กกระจายไปทั่วเซ็นเซอร์ ซึ่งจะให้แสงน้อยลงต่อพิกเซล (ดังนั้นจึงเพิ่มจำนวนรูรับแสงเป็นสองเท่า) แต่เนื่องจากเซ็นเซอร์พิกเซลเพิ่มเติมมีขนาดครึ่งหนึ่งของ เว้นแต่ว่าคุณภาพของเลนส์จะอยู่ในขีด จำกัด แล้วและพิกเซลเพิ่มเติมไม่สามารถให้ข้อมูลเพิ่มเติมได้

เทเลคอนเวอร์เตอร์ด้านฟิลเตอร์เป็นข้อตกลงที่แตกต่างกันเนื่องจากมันจะขยายขนาดของนักเรียนที่เข้ามาและโดยปกติแล้วจะรักษาหมายเลขรูรับแสงเดียวกัน ดังนั้นความชัดลึกของสนามจึงเล็กลงทั้งจากการครอบตัดขนาดเล็กที่ได้รับการแก้ไขบนเซ็นเซอร์ตัวเดียวกัน