Bagaimana teleconverter memengaruhi kedalaman bidang?

Saya sadar bahwa teleconverter akan mengurangi jumlah cahaya yang mencapai film atau sensor dalam kamera, dan karena itu Anda mendengar orang-orang membungkuk di sekitar hal-hal seperti "Dengan teleconverter 2x 300mm f / 2.8 ini menjadi 600mm f / 5.6".

Mengingat aperture tidak berbeda secara fisik, saya bertanya-tanya bagaimana hal itu mempengaruhi kedalaman bidang (dan efek terkait seperti bokeh). Akan masuk akal bahwa kedalaman bidang tetap sama, dan gambar hanya dipotong.

Apakah ini hanya salah satu dari hal-hal ini yang dikatakan orang, yang mungkin cocok untuk perhitungan pencahayaan, atau apakah sebenarnya ada perubahan pada gambar yang dihasilkan?

TL; Versi DR: Teleconverters tidak memengaruhi kedalaman bidang pada jarak tertentu. Mereka benar-benar mengubah lensa 300 f / 2.8 Anda menjadi lensa 600 f / 5.6. Setiap lensa 600 f / 5.6, teleconverted atau tidak, akan memiliki kedalaman bidang yang sama dengan lensa 300 f / 2.8.

Ada banyak kebingungan tentang hubungan antara kedalaman bidang, bukaan, f-stop, dan panjang fokus. Pada kenyataannya, semuanya sangat sederhana:

Kedalaman bidang ditentukan oleh jarak fokus dan ukuran nyata dari elemen depan lensa.

Dengan diameter yang jelas , maksud saya lebar area elemen depan yang tidak terhalang oleh aperture.

Anda benar-benar dapat melihat seberapa besar diameter semu ini, dengan melihat bagian depan lensa saat terlepas dan apertur terbuka.

Hubungan antara f-stop, panjang fokus, dan diameter lensa semu adalah sebagai berikut:

(Ukuran bukaan dalam mm) = (Panjang fokus dalam mm) ÷ (f-stop)

Sebagai contoh:

• Diameter nyata dari lensa 210mm yang diatur ke f / 4.5 adalah 47mm,
• Diameter nyata dari lensa 70mm yang diatur ke f / 4.5 adalah 15,5mm,
• Diameter nyata dari lensa 70mm yang diatur ke f / 8 adalah 8.75mm,
• Dan diameter nyata dari lensa 18mm diatur ke f / 3.5 adalah 5.1mm remeh.

Sekarang, kembali ke kedalaman bidang. Depth of field adalah jarak di depan dan di belakang jarak fokus yang masih "dapat diterima" dalam fokus. Karena tingkat blur yang dapat diterima berbeda dari orang ke orang, cara yang lebih baik untuk menganalisis kedalaman bidang adalah melalui lingkaran kebingungan.

Ini gambar yang berguna dari halaman Wikipedia tentang Circle of Confusion:

Lingkaran kebingungan adalah area pada sensor yang terkena cahaya dari satu titik. Jika Anda berada di depan atau di belakang bidang fokus, maka lingkaran kebingungan Anda menjadi lebih besar. Pada bidang fokus, lingkaran kebingungan (idealnya, tetapi tidak pernah dalam praktiknya) nol.

Seberapa cepat lingkaran kebingungan Anda tumbuh ketika Anda menjauh dari bidang fokus adalah faktor dari satu hal saja: Sudut antara garis konvergen terluas (tepi ukuran lensa Anda). Sekarang, ini berarti beberapa hal:

• Jika Anda fokus 10 kali lebih jauh, Anda harus pergi sekitar 10 kali lebih jauh dari bidang fokus untuk mendapatkan perubahan yang sama di lingkaran kebingungan Anda
• Dua lensa yang difokuskan pada jarak yang sama, dengan ukuran jelas yang sama, akan menghasilkan perubahan yang sama pada lingkaran kebingungan Anda (dan karenanya kedalaman bidang yang sama.)

Sebaliknya, ini juga menghilangkan beberapa kepercayaan umum tentang kedalaman bidang:

• Dua lensa pada f-stop yang sama tidak harus memiliki kedalaman bidang yang sama. Lensa yang lebih panjang akan memiliki kedalaman bidang yang lebih pendek, karena memiliki ukuran nyata yang lebih besar. (Maaf, Matt.)
• Teleconverters, cropping, dan sensor yang lebih kecil tidak memiliki efek pada kedalaman bidang pada ukuran yang diberikan (f-stop dan focal length).

Ambil dua gambar: satu dengan 35mm f / 1.8, dan satu dengan 210mm f / 11. Sekarang, potong gambar 35mm untuk memiliki bidang pandang yang sama dengan gambar lainnya. Mereka akan memiliki kedalaman bidang yang hampir sama persis. Ini dia:

Kedalaman bidang adalah pada lensa F / 5.6 pada contoh yang Anda sebutkan.

Ya, apertur belum berubah secara fisik. Namun, rasio aperture ke focal-length telah meningkat.

Oleh karena itu, sinar cahaya yang mencapai sensor akan kurang miring. Itu menghasilkan peningkatan kedalaman bidang.

Tidak dapat menambahkan apa pun ke penjelasan ringkas Itai yang sangat baik tentang apa yang terjadi, namun saya akan memperkenalkan bukti oleh Reductio ad Absurdum :

Misalkan menggunakan teleconverter memperpanjang panjang fokus dan sebagai hasilnya membiarkan cahaya lebih sedikit tetapi tanpa mempengaruhi kedalaman bidang . Serta membuat 600 f / 5.6 pabrikan dapat mengambil desain 300 f / 2.8 yang ada dan menggabungkan beberapa optik teleconverter tetapi dalam tubuh yang sama. Mereka kemudian dapat menawarkan dua versi lensa 600mm yang berperilaku sama persis dengan pencahayaan tetapi satu akan memiliki DOF 600 f / 5.6 dan satu akan memiliki DOF 600 f / 2.8.

Mereka juga dapat mengganti 300 f / 2.8 dengan 150 f / 1.4 dengan telecoverter yang tergabung, dan dapat menawarkan 3 versi 600 dengan DOF et cetera et cetera yang berbeda.

Akhirnya Anda tiba di lensa dengan kedalaman bidang yang sangat kecil tetapi masih berperilaku seperti 5,6, yang jelas tidak masuk akal, sehingga proposisi asli (bahwa DOF tidak diubah oleh telecoverter) harus salah.

Kedalaman bidang ditentukan oleh jarak pemfokusan dan ukuran bukaan fisik (dijelaskan dengan baik oleh Evan Krall). Menambahkan teleconverter tidak mengubah ukuran apertur fisik; Anda hanya memperbesar gambar yang sudah diproyeksikan oleh lensa, dan panjang fokus dan f-number meningkat secara proporsional.

Karena ukuran apertur fisik tidak berubah, kedalaman bidang tidak berubah untuk jarak pemfokusan yang diberikan.

Teleconverter hanya menyebarkan gambar lensa, seperti kaca pembesar. Itu hanya mengubah bingkai dengan memotong (memalsukan jarak fokus yang lebih tinggi) dan tingkat pencahayaan dengan menggunakan jumlah cahaya yang sama untuk jumlah piksel yang lebih besar. Itu tidak mengubah apa pun dari bidikan asli, misalnya DoF atau jarak fokus.

Saya akan menjawab dua pertanyaan, yang Anda tanyakan dan yang juga harus Anda tanyakan. Saya juga akan membahas berbagai skenario yang berbeda (jarak subjek yang sama tanpa pemotongan, jarak subjek yang sama dengan pemotongan, dan pembingkaian yang sama).

Bagaimana teleconverter memengaruhi kedalaman bidang?

Mari kita lihat ini. Kedalaman bidang adalah:

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

di mana fpanjang fokus, Cadalah lingkaran kebingungan, Nadalah nomor bukaan, dan x_djarak subjek. Jika jarak subjek tetap konstan, dan Anda tidak memutuskan bahwa karena kurang tanam Charus ditingkatkan, menggandakan panjang fokus akan menggandakan nomor bukaan juga tetapi Ctetap konstan. Dengan demikian, kedalaman bidang akan dibelah dua oleh teleconverter. (Jika Anda meningkatkan Ckarena kurang tanam dibutuhkan, kedalaman lapangan akan tetap konstan.)

Namun, terkadang Anda ingin tetap menggunakan framing yang sama. Kemudian, menggandakan panjang fokus akan sesuai dengan menggandakan jarak subjek. Jadi, x_d^2 / f^2tetap konstan dan Ctetap konstan juga. Namun, menggandakan panjang fokus akan berlipat ganda N, dan dengan demikian, kedalaman bidang akan digandakan dengan framing yang sama.

Jadi, TL; DR: itu tergantung pada apakah Anda mempertahankan pembingkaian yang sama dengan mengubah jarak subjek (DoF berbeda), apakah Anda memotong (DoF sama) atau apakah Anda hanya menerima panjang fokus yang lebih lama membuat Anda mendapatkan gambar yang berbeda (DoF berbeda, tetapi dalam arah lainnya).

Anda juga harus bertanya:

Bagaimana teleconverter memengaruhi keburaman latar belakang?

Ini lebih mudah. Background blur disc size (dengan asumsi background at infinity) adalah:

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

Pembukaan aperture, f/Ndikelola oleh teleconverter. m_sadalah perbesaran subjek, yaitu ukuran subjek pada sensor dibagi dengan ukuran sebenarnya. Jika Anda mempertahankan framing yang sama, m_stetap konstan dan karenanya, dengan framing yang sama, ukuran disk blur latar belakang adalah konstan.

Namun, jika Anda tidak membuat framing yang sama, teleconverter 2x akan berlipat ganda m_s. Dengan demikian, Anda akan mendapatkan lebih banyak blur latar belakang.

Tetapi, jika Anda menjaga jarak subjek tetap sama, dan telah memangkas gambar asli sebanyak 2x, dan memutuskan bahwa Anda tidak perlu lagi memangkas karena teleconverter, maka m_sdigandakan oleh teleconverter tetapi karena kurang tanam, lebar / tinggi / diagonal dari potongan sensor yang sebenarnya digunakan digandakan juga, jadi ukuran disk yang blur sebagai persentase dari potongan sensor yang sebenarnya digunakan diagonal tetap sama.

Jadi, TL; DR: ini tergantung di sini lagi apakah Anda mempertahankan framing yang sama dengan mengubah jarak subjek (blur yang sama), apakah Anda memotong (blur yang sama) atau apakah Anda hanya menerima panjang fokus yang lebih lama membuat Anda mendapatkan gambar yang berbeda (blur yang berbeda).

Jawaban yang diterima sangat pasti. Itu juga salah. Pertama mari kita nyatakan apa yang benar di sini:

TL; Versi DR: Teleconverters tidak memengaruhi kedalaman bidang pada jarak tertentu.

Salah.

Mereka benar-benar mengubah lensa 300 f / 2.8 Anda menjadi lensa 600 f / 5.6.

Benar.

Setiap lensa 600 f / 5.6, teleconverted atau tidak, akan memiliki kedalaman bidang yang sama dengan lensa 300 f / 2.8.

Salah.

Kedalaman bidang ditentukan oleh jarak fokus dan ukuran nyata dari elemen depan lensa.

Sebagian benar, sebagian salah. Geometri pemandangan dan hubungannya dengan kedalaman bidang ditentukan oleh ukuran jelas dari lensa masuk siswa. Murid pintu masuk adalah ukuran jelas bukaan seperti yang terlihat ketika melihat ke lensa depan.

Diameternya dapat ditentukan dengan membagi panjang fokus melalui nomor bukaan.

Dan di sini kita sampai pada kesalahan mendasar dalam jawaban yang diterima: jawabannya mengasumsikan bahwa geometri pemandangan adalah satu-satunya faktor terhadap kedalaman bidang. Bukan itu. Depth of field didefinisikan sebagai jarak di mana Anda dapat mendeteksi unsharpness, dan unsharpness didefinisikan melalui kriteria "circle of confusion". Jika Anda menggunakan media proyeksi yang sama (film yang sama atau sensor yang sama) dan melihat hasilnya pada skala di mana resolusi media menentukan lingkaran kebingungan, perbesaran adegan adegan sangat relevan dengan kedalaman bidang yang dihasilkan.

Jika Anda menggunakan lensa yang sama dengan pengaturan yang sama pada sensor bingkai penuh 40MP, kedalaman bidangnya akan menjadi (dengan asumsi lensa menghasilkan ketajaman tingkat piksel) akan menjadi setengah dari yang Anda dapatkan pada sensor bingkai penuh 10MP tetapi sama seperti apa yang akan Anda dapatkan pada sensor crop factor 2 10MP. Mengabaikan pikselasi, sebagian gambar tidak dapat dibedakan.

Teleconverter in-flange dalam nada yang sama mempertahankan geometri gambar: crop akan tidak bisa dibedakan selama Anda mengabaikan pixelation. Namun, pikselasi yang menentukan lingkaran kebingungan, jadi dengan telekonverter 2x, Anda biasanya akan mendapatkan setengah kedalaman bidang karena piksel sebagai kontributor utama lingkaran kebingungan sekarang mencakup kisi yang lebih halus dari aslinya. tempat kejadian.

Berbeda dengan kedalaman bidang, mengukur keburaman latar belakang dalam hal ukuran piksel tampaknya tidak sensis karena skalanya lebih relevan dalam kaitannya dengan skala fitur subjek atau ukuran bingkai. Relasi ke fitur subjek tidak diubah oleh teleconverter, dalam kaitannya dengan frame, luasnya dua kali lipat yang berarti bahwa keburaman dalam kaitannya dengan gambar jadi diperluas.

Singkatnya: semuanya rumit dan kurang intuitif, tetapi sudah demikian sebelum menambahkan teleconverter ke dalam persamaan. Karena kerumitan ini, Anda perlu menentukan dengan sangat hati-hati nilai-nilai yang Anda tanyakan karena mereka sering digunakan semacam bahasa yang dipertukarkan tetapi berperilaku dengan cara yang sangat berbeda ketika melihat adegan geometri, geometri gambar, dan resolusi medium.

Anda bingung:

Mengingat aperture tidak berbeda secara fisik, saya bertanya-tanya bagaimana hal itu mempengaruhi kedalaman bidang (dan efek terkait seperti bokeh). Akan masuk akal bahwa kedalaman bidang tetap sama, dan gambar hanya dipotong.

Memotong gambar hanya mempertahankan kedalaman bidang yang sama bila dilakukan secara fisik pada cetakan, menghasilkan selembar kertas yang lebih kecil, dilihat dengan cara yang sama seperti kertas asli. Segera setelah Anda menggunakan segala jenis pembesaran untuk melihat detail dengan lebih baik, kedalaman bidang (didefinisikan melalui disk penyebaran ketidaksempurnaan menjadi terlihat di bawah pengawasan) menjadi lebih kecil. Satu-satunya pengecualian adalah ketika sudah ada faktor pembatas absolut yang terlihat, seperti butiran film atau ukuran piksel.

Teleconverter sisi-flensa tidak mengubah ukuran murid masuk dan dengan demikian bekerja dengan adegan yang sama tetapi dengan tanaman yang lebih kecil didistribusikan di seluruh sensor. Itu memberikan lebih sedikit cahaya per piksel (dengan demikian menggandakan nomor bukaan) tetapi karena lebih banyak piksel sensor setengah ukuran "lingkaran kebingungan" dan dengan demikian setengah kedalaman bidang. Kecuali jika kualitas optik lensa sudah pada batasnya dan piksel tambahan tidak dapat memberikan informasi tambahan.

Teleconverter sisi-filter adalah kesepakatan yang berbeda karena itu meningkatkan skala murid masuk dan dengan demikian biasanya mempertahankan nomor bukaan yang sama. Jadi kedalaman bidang kemudian menjadi lebih kecil baik oleh tanaman yang lebih kecil diselesaikan pada sensor yang sama maupun oleh murid pintu masuk yang lebih besar melihat pemandangan.