Mengapa gambar tidak menjadi lebih gelap semakin Anda memperbesar?

22

Saat focal length lensa Anda menjadi lebih panjang, lebih sedikit foton yang melewati lensa untuk mengenai cermin / sensor.

Mengapa Anda tidak melihat gelap ketika Anda melihat ke dalam jendela bidik dan memperbesar dengan lensa zoom, dan sebaliknya cerah?

Mengapa lensa telefoto tidak memerlukan waktu rana lebih lama daripada lensa sudut lebar?

— clickbait
sumber

11

Mereka melakukannya. Apa yang membuat Anda berpikir mereka tidak melakukannya?

— Aganju

1

Menurut Anda mengapa lensa tele yang lebih murah memiliki rentang f-stop? :)

— John_ReinstateMonica

1

@ john Meskipun zoom murah sekalipun tidak setampuh mereka akan berada pada focal length terpanjang jika murid pintu masuk tidak mengembang saat lensa diperbesar. Perbedaan antara pembesaran bukaan konstan dan pembesaran variabel adalah pada seberapa besar perbesaran ep mengikuti peningkatan keseluruhan pembesaran.

— Michael C

29

Jawaban untuk pertanyaan ini berkisar pada menjelaskan bagaimana fungsi lensa zoom karena Anda benar dalam pengamatan Anda: Ketika Anda memperbesar ke perbesaran yang lebih tinggi dan lebih tinggi, gambar akan meredup kecuali jika kompensasi diterapkan. Misalkan Anda memperbesar dari 25mm ke 50mm, seandainya diameter kerja aperture tetap tidak berubah, kecerahan gambar akan menderita kerugian 4x karena intensitasnya. Dengan kata lain, setiap penggandaan focal length akan redup, hanya 25% seterang sebelum zoom. Jika benar, bagaimana cara kehilangan cahaya ini dicegah?

Jumlah energi cahaya yang dapat masuk ke lensa berhubungan langsung dengan diameter kerja diafragma iris (aperture). Semakin besar diameter kerja, semakin banyak luas permukaan, semakin banyak cahaya yang bisa dikumpulkan lensa.

Lensa zoom modern memiliki trik pada lengannya yang menjaga kecerahan gambar sama menyeluruhnya dengan sebagian besar zoom. Beberapa pembesaran kelas atas menjaga kecerahan gambar di seluruh pembesaran. Cara kerjanya: Diameter aperture seperti yang terlihat saat melihat ke dalam lensa dari depan tampak lebih besar dari yang sebenarnya. Ini karena kelompok depan elemen lensa lensa zoom diperbesar sehingga diameter lingkaran masuk ini tampak lebih besar dari kenyataan.

Selanjutnya, saat Anda memperbesar, jarak dari kelompok lensa depan dan diafragma iris juga berubah. Ini menginduksi perubahan diameter yang jelas. Fakta bahwa itu nyata dan bukan perubahan nyata tidak penting. Dari luar melihat ke dalam, perubahan ini tampak nyata dan tindakan ini memungkinkan semakin banyak energi cahaya masuk saat Anda memperbesar.

Seperti yang saya katakan sebelumnya, beberapa zoom kelas atas bagus untuk dilakukan melalui seluruh zoom. Ini disebut pembesaran apertur konstan. Zoom dengan harga lebih rendah menjaga aperture konstan hingga 80% terakhir dari zoom, ini gagal dan menderita kehilangan cahaya yang Anda tanyakan.

— Alan Marcus
sumber

5

Lihatlah spesifikasi zoom murah seperti EF-S 18-55mm f / 4-5.6 IS STM. Pengurangan angka-f tidak menunggu sampai "80% terakhir dari zoom", apa pun artinya. Ini terjadi dalam peningkatan 1/3 stop di: 18-19mm = f / 4, 20-29mm = f / 4.5, 30-43mm = f / 5, 44-55mm = f / 5.6. the-digital-picture.com/Reviews/… Mereka mempertahankan sekitar 70-80% dari total perbesaran dari perubahan focal length. 18mm @ f / 4 = 4.5mm, 55mm @ f / 5.6 = 9.8mm. 55/18 = 3.06X 9.8 / 4.5 = 2.18X. 2.18 / 3.06 = 71.2%.

— Michael C

1

18-200mm f / 3.5-6.3 saya bekerja dengan cara yang sama, aperture berubah secara bertahap melalui seluruh rentang, tidak dengan cepat di ujung panjang.

— Tidak ada yang

@MichaelClark Ah, hari-hari modern ini ketika IS STM memenuhi syarat sebagai "zoom murah" ...

— chrylis -on strike-

@chrylis A STM 18-55mm IS lebih murah dalam dolar konstan daripada sebagian besar "zoom murah" dari tahun 1970-an dan 1980-an.

— Michael C

5

Sistem penomoran f / stop diciptakan khusus untuk memastikan bahwa lensa yang berbeda pada angka f / stop yang sama akan melihat pencahayaan yang sama. Ini termasuk sudut lebar dan lensa telefoto Anda. F / stop number = panjang fokus / diameter bukaan efektif.

Juga, lensa sudut lebar dapat mengumpulkan lebih banyak keseluruhan foton (dari area yang lebih luas). Namun panjang fokus 2x lebih panjang (100 mm vs 50 mm) membuat subjek tampak 2x lebih besar, kecuali lensa telefoto kami (dan ukuran sensor yang sama) memotong tampilan kami menjadi 1/4 area yang masih terlihat. Dengan asumsi subjek kita adalah dinding kosong besar yang terang merata (tidak ada area khusus untuk memperumit ini), maka kita melihat 1/4 cahaya (foton, argumen Anda), tetapi di 1/4 area, yang merupakan cahaya yang sama per unit daerah. Eksposur adalah tentang cahaya per unit area, Bukan tentang total foton di seluruh area bingkai (tepi kanan kanan bingkai menambahkan foton, tetapi tidak mengubah eksposur yang tepat dari sisi kiri yang gelap).

— WayneF
sumber

1

kita melihat 1/4 foton membentang di area 4x lebih besar dari sebelumnya - ini adalah 25% dari kecerahan asli, jumlah cahaya per unit area berkurang!

— szulat

1

Anda berbicara tentang bingkai sensor, tetapi saya berbicara tentang konten gambar pemandangan yang ditampilkan pada sensor itu. Lihatlah melalui lensa tele Anda lagi. :) Lensa 2x lebih panjang melihat objek 2x lebih besar, tetapi dalam bingkai gambar 1/4 area. Sensor hanya mereproduksi gambar itu. (Oke, variasi di area pemandangan dapat menyebabkan case khusus, khususnya, area yang lebih terang atau lebih gelap yang dipangkas dan dihilangkan oleh lensa yang lebih panjang sekarang tidak lagi mempengaruhi pembacaan meter, yang dapat menyebabkan perubahan). Dipandu oleh fakta bahwa jawaban saya memberikan hasil yang jelas terlihat, dan jawaban Anda tidak.

— WayneF

1

hanya bingkai sensor yang penting di sini karena di situlah cahaya ditangkap. zooming mengambil bagian kecil dari pemandangan dan merentangkannya di kanvas penuh. tetapi kami masih memiliki jumlah cahaya yang diambil dari bagian kecil dari pemandangan itu.

— szulat

1

Anda masih ingin menghitung total foton pada sensor. Semoga berhasil dengan itu, tetapi pencahayaan adalah tentang cahaya per unit area (area gambar). Sensor hanya mereproduksi gambar itu. Teori yang benar benar-benar harus sesuai dengan yang dapat diamati yang kita lihat benar-benar terjadi.

— WayneF

4

Ya, lensa 2x lebih panjang menerima 1/4 cahaya, tetapi BUKAN lebih gelap. Karena definisi f / angka berarti bahwa PADA F / STOP YANG SAMA, diameter apertur tentu 2x lebih besar (4x luas apertur ... f / stop = f / d), sehingga pencahayaan (cahaya per unit area gambar) adalah eksposur yang sama. Itulah cara kerja pengukur cahaya, dengan angka f / stop, dan panjang fokus BUKAN merupakan faktor. Jawaban oleh Alan Marcus menjawab itu, tetapi mungkin tidak cukup langsung sehingga Anda memahaminya (Anda tampaknya berpikir dia setuju dengan Anda).

— WayneF

5

Mengapa gambar tidak menjadi lebih gelap semakin Anda memperbesar?

Jika ukuran murid masuk tetap konstan, itu benar.

Tetapi sangat sedikit lensa zoom, bahkan yang dengan lubang maksimum variabel, mempertahankan ukuran murid masuk yang sama dengan lensa diperbesar.

Saat focal length lensa Anda menjadi lebih panjang, lebih sedikit foton yang melewati lensa untuk mengenai cermin / sensor.

Sekali lagi, hanya jika ukuran murid masuk tetap konstan.

Tetapi untuk mempertahankan nomor-f yang sama, diameter murid pintu masuk harus ditingkatkan dengan kecepatan yang sama dengan panjang fokus. Jika Anda menggandakan panjang fokus, Anda juga harus menggandakan diameter murid masuk, yang melipatgandakan area ep, untuk mempertahankan f-number yang sama.

Ukuran fisik diafragma hanyalah bagian dari apa yang menentukan aperture maksimum, dinyatakan sebagai angka-f, dari sebuah lensa. Pembesaran antara bagian depan lensa dan lokasi diafragma juga berperan. F-number dari aperture ditentukan oleh rasio focal length lensa dibagi dengan diameter murid masuk , sering disebut sebagai bukaan efektif.

Dalam bahasa yang sederhana, diameter pupil pintu masuk ditentukan oleh seberapa lebar pembukaan diafragma muncul ketika dilihat melalui bagian depan lensa .

Dalam contoh Anda, lensa 14mm dengan sudut pandang 114 ° memiliki murid masuk lebar 5mm pada f / 2.8. Untuk DSLR dan bahkan kebanyakan kamera tanpa cermin, lensa 14mm adalah apa yang disebut desain retrofocus. Ini kurang lebih setara dengan lensa telefoto yang terbalik. Jadi 'pembesaran' antara diafragma apertur dan bagian depan lensa adalah negatif. Artinya, murid masuk tampak lebih kecil dari ukuran sebenarnya dari diafragma fisik! Di sisi lain, lensa 90mm dengan sudut pandang 27 ° membutuhkan diameter diameter 32mm untuk f / 2.8. Itu 6.4X lebih luas, atau area 41X lebih dari murid masuk 5mm dari lensa 14mm di f / 2.8.

Ketika lensa zoom apertur konstan digerakkan untuk mengubah panjang fokus, perbesaran antara bagian depan lensa dan diafragma adalah apa yang biasanya berubah, bukan ukuran fisik diafragma. Perubahan pembesaran inilah yang memungkinkan murid masuk tampak lebih besar pada panjang fokus yang lebih panjang dan lebih kecil pada panjang fokus yang lebih pendek untuk diafragma fisik yang sama. Lensa 70-200mm f / 2.8 memiliki diameter murid masuk 25mm pada 70mm dan f / 2.8. Pada 200mm murid masuk di f / 2.8 sedikit lebih lebar 71mm. Diafragma fisik yang sebenarnya adalah ukuran yang sama dalam kedua kasus. Yang telah berubah adalah jumlah perbesaran antara rakitan diafragma dan bagian depan lensa.

Perhatikan bahwa prinsip yang sama ini biasanya juga digunakan dengan lensa zoom apertur variabel. Ambil, misalnya, lensa zoom 18-300mm f / 3.5-5.6. Pada 18mm murid masuk untuk f / 3.5 lebarnya sekitar 5.14mm. Pada 300mm murid masuk untuk f / 5.6 lebih dari sepuluh kali lebih lebar 53.6mm. Perhatikan bahwa sebagian besar lensa zoom yang maks. 300mm dan f / 5.6 memiliki elemen depan yang sedikit lebih besar dari diameter 54mm. Ukuran murid masuk yang dibutuhkan adalah alasannya! Jika murid masuk di 300mm masih 5,14mm selebar 18mm dan f / 3.5, aperture maksimum 300mm akan menjadi f / 58!

Jadi mengapa tidak semua lensa zoom menggunakan perbesaran yang cukup untuk tetap pada aperture konstan di seluruh rentang zoom? Terutama biaya yang terkait dengan ukuran tambahan, berat, dan kompleksitas yang diperlukan untuk menghasilkan lensa aperture yang konstan.

— Michael C
sumber

0

Pupil mata Anda melebar untuk mengimbangi saat melihat melalui jendela bidik.

— Alex
sumber

Ini sebenarnya jawaban yang benar untuk pertanyaan pertama.

— Morten

1

@morten Dalam beberapa kasus tertentu.

— mattdm

@morten Hanya jika ep tidak juga membesar karena lensa diperbesar.

— Michael C

-3

Ya, alasan Anda benar, gambar menjadi lebih gelap saat Anda memperbesar, dengan asumsi semua faktor lain tetap tidak berubah .

Saat mode eksposur otomatis digunakan, kamera Anda hanya mengkompensasi kegelapan dengan menyesuaikan waktu pencahayaan, ISO, atau apertur. Beralih ke mode manual atau periksa pengaturan foto yang ditampilkan sambil memperbesar untuk melihat hubungan antara parameter tersebut dan kecerahan yang terlihat.

— szulat
sumber

2

Gambar hanya akan menjadi gelap jika bukaan maksimum lensa berubah (yaitu pembesaran bukaan variabel). Zoom dengan bukaan tetap tidak akan berubah. Dan, tentu saja, foto yang dihasilkan tidak akan lebih gelap sama sekali kecuali Anda memotretnya dengan nilai eksposur gabungan yang lebih rendah.

— Jim MacKenzie

1

salah. "aperture" tidak sama dengan "f-stop". zoom dengan aperture konstan selalu menggelapkan gambar. tentu saja kita biasanya menggunakan f-stop untuk kenyamanan, tetapi aperture, yang timbul dari sifat lensa fisik lebih mendasar (terutama dalam konteks pembesaran - lensa depan tidak akan tumbuh lebih luas untuk mengimbangi peningkatan panjang fokus)

— szulat

1

Misalkan kita memiliki lensa zoom 70-300 mm f / 4-5.6 yang sempurna. Pada ujung pendek dan terbuka lebar, diameter apertur adalah 70/4 = 17,5 mm. (Pada f / 5.6, itu akan menjadi 70 / 5.6 = diameter 12.5 mm.) Pada ujung panjang dan terbuka lebar, diameter aperture akan 300 / 5.6 ~ 53.6 mm. Dalam hal ini, bukaan fisik sebenarnya tumbuh lebih besar saat kami memperbesar, meskipun pembagi ("f-number") juga tumbuh lebih besar. Canon 70-300 / 4-5.6 memiliki ulir filter 58 mm, sehingga ukuran elemen depan bukan faktor pembatas yang ketat di sini.

— CVn

@szulat Lensa depan tidak mengembang, tetapi murid pintu masuk hampir selalu. Dalam contoh pada contoh Michael Kjorling, jika murid masuk tetap konstan pada 17.5mm, f-number pada 300mm akan menjadi f / 17.

— Michael C

namun contoh menunjukkan bahwa gambar menjadi lebih gelap pada 300mm, yang merupakan perilaku paling umum. Lagi pula, ini tidak relevan, saya katakan zoom biasanya mengubah kecerahan (yang setuju dengan apa yang ditemukan OP dari gambar teoretis dan secara intuitif dapat dimengerti) kecuali ada sesuatu yang diubah untuk mengkompensasi. meningkatkan murid adalah kompensasi. Aku bahkan tidak bisa melihat apa pun yang kita bisa tidak setuju tentang ;-)

— szulat