Перспектива, угол обзора, фокусное расстояние. Что означает фокусное расстояние в фотографии

Дата публикации: 19.01.2015

Как влияет размер матрицы фотоаппарата на угол обзора объектива?

Это третья часть урока, рассказывающего про объективы для фотокамер. В первой и второй части мы познакомились с устройством и основными характеристиками объективов. О том, что угол обзора и фокусное расстояние объектива - главные характеристики, мы говорили в прошлых уроках. Мы уже знаем, что эти характеристики взаимосвязаны:

Чем меньше фокусное расстояние объектива - тем шире его угол обзора.

Чем больше фокусное расстояние объектива - тем уже его угол обзора.

Когда человек пользуется собственной фотокамерой, он со временем привыкает, что при определенных фокусных расстояниях, его объектив дает тот или иной угол обзора: “приближает” снимаемый сюжет сильнее или слабее. Сохранятся или изменятся эти соотношения между фокусным расстоянием и углом обзора в случае смены фотоаппарата? Сегодня мы это выясним. Часто при обсуждении снимков фотографы говорят: “эта картинка снята с таким-то фокусным расстоянием”, характеризуя тем самым угол обзора, при котором было снято изображение. Даже под фотопримерами в наших статьях часто указано фокусное расстояние объектива, на который эти изображения были сняты. Как узнать, какое фокусное расстояние на вашем фотоаппарате соответствует такому же углу обзора? Как на вашу камеру сделать такое же фото?

Нам предстоит разобраться с тем, как будет зависеть угол обзора объектива от модели вашей камеры, познакомиться с понятиями “кроп-фактор” и “эквивалентное фокусное расстояние”.

Экскурс в историю

Раньше, в пленочную эпоху, широчайшее распространение имела пленка формата 35 мм - обычная фотопленка, знакомая каждому человеку. Она использовалась повсеместно, начиная от простейших компактных фотоаппаратов (пожалуй, у каждого была пленочная “мыльница”), заканчивая серьезной профессиональной техникой. Поскольку все аппараты имели одинаковую площадь светочувствительного элемента (пленочного кадра), на всех аппаратах объективы с одинаковым фокусным расстоянием давали одинаковый угол обзора. К примеру, на любом фотоаппарате, работающем с 35-мм пленкой, объектив с фокусным расстоянием 50 мм имел угол обзора 45°. Напомним, что и в современных полнокадровых цифровых камерах используется сенсор, по размеру равный кадру фотопленки - 24х36 мм.

Угол обзора объектива и размер матрицы

Сегодня же ситуация изменилась. Матрицы в цифровых фотоаппаратах бывают разного размера.

Поэтому при одинаковых фокусных расстояниях объектива на разных камерах угол обзора будет зависеть еще и от того, каков размер матрицы фотоаппарата. Взглянем на схему:

Получается, что если на полнокадровой матрице (или на пленочном кадре) объектив с фокусным расстоянием 50 мм обеспечит угол обзора 45°, то на матрице формата APS-C - уже 35°. На фотокамере системы Nikon 1 с еще более компактной матрицей формата 1” тот же объектив даст угол обзора всего лишь 15°. Чем меньше в фотоаппарате матрица, тем сильнее объектив с тем же фокусным расстоянием будет “приближать”. Один и тот же объектив, будучи установленным на разные фотоаппараты, будет давать совершенно разную картинку. Это нужно учитывать при выборе оптики.

Поскольку сегодня в различных камерах установлены матрицы совершенно разного размера, легко запутаться с тем, какой угол обзора даст объектив с тем или иным фокусным расстоянием на той или иной фотокамере.

Фотографам старой закалки, привыкшим к работе с пленочной фототехникой и к классическим значениям фокусных расстояний, четко ассоциируют их с конкретными углами обзора. Чтобы разобраться с тем, какому фокусному расстоянию соответствует тот или иной угол обзора объектива на современных аппаратах, было введено два понятия: кроп-фактор и эквивалентное фокусное расстояние.

Эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР)

Данная характеристика не нужна новичкам, тем кто купил свою первую фотокамеру - ему цифры эквивалентного фокусного расстояния ни о чем не скажут. А вот опытным фотографам, привыкшим к пленочной фототехнике, эта характеристика окажется полезной. Также она будет полезна тем, кто задумался о покупке новой фотокамеры с матрицей другого размера и хочет выбрать подходящую для нее оптику, узнать, как на новой камере будут работать его старые объективы.

Эквивалентное фокусное расстояние позволяет узнать, какое фокусное расстояние будет иметь объектив с таким же углом обзора на полнокадровой (или пленочной) фотокамере. Эта характеристика позволяет сравнивать объективы, всех типов камер, в том числе и компактных. В характеристиках объектива, рассчитанного не под полнокадровую камеру, зачастую можно найти пункт “эквивалентное фокусное расстояние” или “фокусное расстояние в 35-мм эквиваленте”. Этот пункт нужен для того, чтобы фотограф, смог разобраться с тем, какой угол обзора даст данный объектив. К примеру, для объектива с фокусным расстоянием 50 мм, установленного на камеру с матрицей APS-C эквивалентными фокусным расстоянием будет 75 мм. Крохотное фокусное расстояние 4,3 мм, используемое в объективе компактной камеры, соответствует по углу обзора 24-мм объективу на полном кадре.

Как рассчитать самому эквивалентное фокусное расстояние? Для этого нужно знать кроп-фактор . Это условный множитель, отражающий изменение угла обзора объектива при его использовании с матрицами меньшего размера. Этот множитель выводится при сопоставлении диагоналей матриц цифровых аппаратов с пленочным кадром 24х36 мм. Слово “кроп-фактор” происходит от английских слов crop - “обрезать” и factor - “множитель”.

Например, диагональ матрицы формата APS-C меньше полнокадровой примерно в 1,5 раза. Так что кроп-фактор для матрицы APS-C будет равен 1,5. А вот диагональ матрицы формата Nikon CX меньше полнокадровой в 2,7 раз. Поэтому ее кроп-фактор будет равняться 2,7. Теперь, зная кроп-фактор, мы сможем рассчитать и эквивалентное фокусное расстояние для объектива. Для этого нужно фактическое фокусное расстояние объектива умножить на кроп-фактор. Допустим, нам необходимо узнать эквивалентное фокусное расстояние для объектива 35 мм, если он будет установлен на камеру с матрицей APS-C. 35х1,5=50мм. Итак, эквивалентное фокусное расстояние такого объектива будет равно 50 мм. То есть на любительской зеркалке 35-мм объектив будет вести себя так же, как классический “полтинник” на полном кадре.

В дальнейших уроках мы будем изучать, какими объективами пользуются при съемке различных сюжетов, укажем их фокусные расстояния как для фотокамер с матрицей APS-C, так и для полнокадровых аппаратов.

Размеры матриц и кроп-фактор фототехники Nikon

В современных системных зеркальных и беззеркальных фотокамерах Nikon применяется всего три стандарта матриц различного размера. В них легко разобраться.

Полнокадровые матрицы (Nikon FX). Имеют физический размер 36х24 мм, то есть равны по размерам кадру с 35-мм пленки. На такие фотоаппараты рассчитано большинство современных объективов. И на них они могут раскрыть весь свой потенциал. Среди современных аппаратов Nikon, полнокадровыми матрицами оснащаются: Nikon D610, Nikon D750, Nikon D800/D800E, Nikon D810, Nikon D4/D4s, Nikon Df. Поскольку матрица таких фотоаппаратов равна по размерам пленочному кадру, то и понятие кроп-фактора и ЭФР для таких аппаратов не нужно.

Матрицы формата APS-C (Nikon DX). Имеют физический размер 25,1х16,7 мм и кроп-фактор 1,5. Такая матрица незначительно меньше полнокадровой, но зато значительно дешевле. Подобные матрицы иногда называют “кропнутыми” (обрезанными). Такой размер матриц используют почти все производители цифровых зеркальных фотоаппаратов. Среди современных аппаратов Nikon матрицы APS-C имеют камеры Nikon D3300, Nikon D5300, Nikon D5500, Nikon D7100. С ними по-прежнему можно использовать полнокадровую оптику, однако, все объективы будут значительно сильнее “приближать”, что не всегда удобно, ведь некоторые объективы рассчитаны на сугубо определенный вид съемки и потеря ими нужного угла обзора не позволяет их использовать по назначению. Прежде всего это касается широкоугольной, портретной и репортажной оптики. Полнокадровая широкоугольная оптика теряет свое главное достоинство - большой угол обзора; портретные полнокадровые объективы на “кропе” начинают слишком сильно приближать, и на них становится сложно снимать, приходится очень далеко отходить. Например, установив классический портретный объектив с фокусным расстоянием 85 мм на кропнутую камеру, придется отойти от фотографируемого человека на 5-7 метров, чтобы снять хотя бы портрет по пояс. Полнокадровая репортажная оптика (прежде всего зум-объективы с фокусным расстоянием 24-70 мм) получает на кропе неудобные углы обзора, не очень подходящие на практике для быстрой, динамичной репортажной съемки.

Чтобы создать подходящие для этих задач объективы, для “кропа” выпускают специально разработанные объективы. В системе Nikon такие объективы маркируются буквами “DX” в названии. Поскольку такие объективы рассчитываются для использования на меньшей по размеру матрице, они и сами становятся компактнее и дешевле своих полнокадровых собратьев.

По этой же причине они не смогут корректно работать на полнокадровых матирцах. Что будет, если установить “кропнутый” объектив на полнокадровую камеру? В отличие от фотоаппаратов Canon, у Nikon есть такая возможность. В таком случае будет получаться очень сильное затемнение по краям кадра. Кстати, современные полнокадровые аппараты Nikon могут распознавать “кропнутую” оптику в случае ее установки, они автоматически обрезают кадр до размеров матрицы APS-C. Такую настройку можно включить или выключить в меню камеры.

© 2016 сайт

Формат APS-C (красная рамка) на фоне полного 35-мм кадра.

При работе с большинством цифровых фотоаппаратов (за исключением, разве что, полнокадровых моделей) фотограф постоянно вынужден принимать в расчёт такой параметр, как кроп-фактор фотоматрицы, а также тесно связанную с кроп-фактором концепцию эквивалентного фокусного расстояния . Эти понятия приобретают особое практическое значение, когда речь заходит о сравнении камер различного формата, а также объективов, предназначенных для этих камер.

У большинства цифровых аппаратов размеры фоточувствительной матрицы меньше размеров стандартного кадра малоформатной 35-мм плёнки . Лишь полнокадровые камеры обладают сенсором, размер которого совпадает с размером традиционного плёночного кадра т.е. 36 x 24 мм.

Отношение между линейными размерами полного 35-мм кадра и кадра уменьшенного формата называется кроп-фактором (от англ. to crop – обрезать). Иными словами, кроп-фактор говорит нам о том, во сколько раз матрица обсуждаемой фотокамеры меньше полнокадровой матрицы. Чем меньше матрица, тем больше её кроп-фактор, и наоборот.

Поскольку соотношение сторон кадра в различных системах может разниться, для расчёта кроп-фактора обычно используется длина диагонали рабочей области фотоматрицы. Таким образом, кроп-фактор равен отношению диагонали полного кадра (43,3 мм) к диагонали данного конкретного сенсора.

Ниже приведены значения кроп-фактора для наиболее распространённых цифровых форматов:

Компактные цифровые фотоаппараты (иначе – мыльницы) в целях уменьшения стоимости и габаритов, но в ущерб качеству изображения, оснащаются, за редким исключением, маленькими сенсорами с кроп-фактором в районе 3-8. Объектив с фокусным расстоянием 8 мм будет являться нормальным для матрицы с кроп-фактором 6. У камер, встроенных в мобильные устройства, сенсоры обычно совсем крошечные, а кроп-факторы могут быть даже двузначными.

Сравнительные размеры малоформатных фотоматриц.

Эквивалентное фокусное расстояние

Предположим, что сенсор вашей фотокамеры имеет размеры 24 x 16 мм (формат APS-C). Линейные размеры такого сенсора в 1,5 раза меньше размеров полного кадра (36 x 24 мм), а значит, его кроп-фактор – 1,5. Диагональ матрицы APS-C равна примерно 28,9 мм, т.е. опять-таки в 1,5 раза меньше диагонали полного кадра, которая, как уже было сказано, составляет 43,3 мм. Мы помним, что стандартным или нормальным объективом принято считать объектив, фокусное расстояние которого приблизительно равно диагонали кадра. Например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм на полнокадровом аппарате может считаться стандартным. Но стоит установить тот же объектив на камеру формата APS-C, как выяснится, что теперь фокусное расстояние объектива оказывается значительно длиннее диагонали кадра, т.е. объектив из нормального превратился в длиннофокусный. Более того, угол изображения объектива также уменьшился пропорционально уменьшению размера матрицы, и теперь соответствует углу изображения именно длиннофокусного объектива. Почему так получается?

Разумеется, при смене камеры истинное фокусное расстояние объектива не изменилось и измениться не могло. Изменился угол изображения. Фокусное расстояние это характеристика, относящаяся исключительно к объективу. Оно никак не зависит от камеры, на которую он установлен, и от размеров её сенсора. А вот угол изображения зависит как от фокусного расстояния объектива, так и от размеров матрицы.

Для удобства описания работы объективов на камерах с различными размерами фотосенсора применяется искусственный термин «эквивалентное фокусное расстояние » (ЭФР), описывающий кажущееся увеличение фокусного расстояния объектива вследствие уменьшения угла его изображения при использовании матрицы с кроп-фактором. Экфивалентное фокусное расстояние указывает на то, какой следовало бы взять объектив при съёмке на полный кадр, чтобы получить такой же угол изображения, какой получается с имеющимся объективом при съёмке на камеру с матрицей меньшего формата.

Эквивалентное фокусное расстояние равняется истинному фокусному расстоянию (ФР или ƒ ), умноженному на кроп-фактор (K f). Например, объектив с фокусным расстоянием 35 мм в связке с вышеупомянутой матрицей с кроп-фактором 1,5 будет иметь эквивалентное фокусное расстояние 53 мм, т.е. превратится в стандартный объектив. Зум-объектив с диапазоном фокусных расстояний18-55 мм, которым оснащаются многие любительские камеры, имеет переменное эквивалентное фокусное расстояние 27-84 мм, а, стало быть, является практичным универсальным объективом, захватывая как широкоугольный, так и в меру длиннофокусный диапазон. У полнокадровых фотоаппаратов кроп-фактор равен, как несложно догадаться, 1, а эквивалентное фокусное расстояние соответствует реальному.

Само словосочетание «эквивалентное фокусное расстояние» не должно вводить вас в заблуждение. У двух объективов, установленных на камеры разного формата и имеющих одинаковое эквивалентное фокусное расстояние, по-настоящему эквивалентным будет только и исключительно угол изображения. Эквивалентность в данном случае не распространяется на светосилу, боке, глубину резкости и пр. Эти параметры зависят от многих факторов и потому у разных объективов могут, как совпадать, так и не совпадать. И наоборот, при использовании одного и того же объектива на разных камерах изменение эквивалентного фокусного расстояния будет выражаться лишь в изменении угла изображения. Все прочие параметры объектива (включая его истинное фокусное расстояние) остаются неизменными.

Соответствие истинного и эквивалентного фокусных расстояний для сенсоров с различными кроп-факторами

* Обычно не 1,5, а 1,52.
** На самом деле – 1,62.

Я не привожу здесь цифры для компактных фотокамер, поскольку среди них существует огромное разнообразие форматов и моя таблица заняла бы слишком много места. Загляните в спецификации своей камеры, чтобы узнать размеры сенсора, и попробуйте самостоятельно рассчитать интересующие вас значения ЭФР. Также я прохожу мимо аппаратуры более крупной, нежели 35-мм цифровая зеркальная камера, коп-факторы которой, как нетрудно догадаться, меньше единицы. Полагаю, что если вы снимаете на средний, и уж тем более на крупный формат, то, скорее всего, вы уже не нуждаетесь в моей скромной помощи.

Объективы для камер с кроп-фактором

Объективы, предназначенные для малоформатных плёночных, а также цифровых полнокадровых камер, проектируются таким образом, чтобы круг изображения, проецируемый объективом, полностью покрывал рабочую часть кадра. Очевидно, что при использовании сенсоров меньшего размера необходимость в столь большом круге изображения отсутствует. В связи с этим, производители фототехники, выпускающие камеры с кроп-фактором, выпускают и соответствующие этим камерам объективы с уменьшенным кругом изображения. Такие объективы легче, компактнее и дешевле объективов традиционного формата, но они не рассчитаны на использование вместе с полнокадровыми аппаратами, поскольку из-за малого круга изображения углы кадра получатся чёрными. В свою очередь, полнокадровые объективы можно использовать как на полнокадровых, так и на кропнутых камерах (при условии механической совместимости), делая в последнем случае лишь поправку на изменение эквивалентного фокусного расстояния.

Следует подчеркнуть, что вне зависимости от того, для какого формата предназначен объектив, на нём практически всегда указывается истинное , а вовсе не эквивалентное фокусное расстояние. ЭФР не является постоянной величиной, поскольку зависит от камеры, на которую устанавливается объектив, т.е. эквивалентное фокусное расстояние не является характеристикой объектива , а скорее характеризует систему объектив+матрица в целом.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Фокусное расстояние, как правило, описывается в миллиметрах (мм) и является основным параметром объектива. Это не измерение фактической длины объектива, а расчёт оптического расстояния от точки, где лучи света сходятся, формируя чёткое изображение объекта на цифровом датчике в фокальной плоскости. Фокусное расстояние объектива определяется, когда он сфокусирован на бесконечность.

Фокусное расстояние говорит об угле зрения, о том, какую часть сцены можно захватить с помощью него, а также о том, насколько большими могут быть отдельные элементы. Чем больше фокусное расстояние, тем уже угол зрения и выше увеличение. Чем короче фокусное расстояние, тем шире угол зрения и меньше увеличение.

Фикс против зума

Есть два типа линз - фикс и зум. У фикс-объективов фиксированное фокусное расстояние, а у зум-объективов переменное. Преимущество зум-объективов в их универсальности. Они идеально подходят, когда вы фотографируете разнообразные объекты, пейзажи и портреты, и хотите иметь один объектив на все случаи. Использование зум-объектива также снижает вероятность того, что вам придётся менять объектив на фотокамере, что сэкономит время и ограничит возможность попадания пыли на линзу объектива или на сенсор.

Основные преимущества фиксов - это их размер и вес, а также максимальное значение диафрагмы. Фиксы, как правило, более компактные и лёгкие, чем зум-объективы.

Также фиксы имеют большие значения диафрагмы (от f/1.4 до f/2.8), что даёт преимущество при съёмке в условиях низкой освещённости, поскольку это увеличивает возможность съёмки предметов с рук без «шевеленки» или расфокуса, вызванными длительными экспозициями. Фотографирование с помощью фикс-объектива с большой диафрагмой также означает, что вы можете выставить малую глубину резкости при портретной съёмке и получить более мягкий или размытый фон (также известный как боке).

Широкоугольные объективы являются популярным выбором для съёмки пейзажей, интерьеров, фотографий больших групп и при работе в замкнутых пространствах.

Фикс-объективы в формате FX, 50-60 мм / в формате DX 35мм

Стандартные объективы популярны, поскольку они отображают действительность близкой к тому, какой её видят люди. Эти линзы имеют минимальное искажение, что позволяет показывать объекты в выгодном свете. Они, как правило, используют большие диафрагмы и поглощают большое количество света, что позволяет делать быстрые снимки в условиях низкой освещённости. Большие диафрагмы (f/1.8-f/1.4) также позволяют сохранять изображение чётким не только в фокусе, но и на заднем плане. Стандартные линзы также популярны при съёмке портретов в условиях низкой освещённости, когда фотограф не может использовать вспышку или ищет возможность снять фотографию, используя имеющийся свет.

Телеобъективы в формате FX 70-200 мм / в формате DX 55-200 мм

Телеобъективы 70-200 мм очень популярны для портретной и предметной съёмки, а также фотографий природы и животных. Они позволяют фотографу приближаться к предмету съёмки. При создании портретов телеобъектив позволяет фотографу делать снимок на расстоянии, не вторгаясь в личное пространство снимаемого человека.

Супер-телеобъективы в формате FX 300 - 600 мм/в формате DX 200-600 мм

Эти линзы обладают хорошим диапазоном для съёмок спорта и дикой природы, фотографий, где фотограф не может подойти близко к объекту съёмки.

Макро-объективы: FX-форматы 60 мм, 105 мм, и 200 мм/формат DX 85 мм

При съёмках крупным планом используют определённый диапазон линз, которые позволяют воспроизведение до 1:1. Эти линзы позволяют фотографу сильно приблизиться к объекту и воспроизводить его при соотношении 1:1 в натуральную величину на датчике объектива. Данные линзы пользуются популярностью при съёмке таких объектов, как цветы, насекомые и небольшие предметы.

Выбор объектива для фотографа даже более важен, чем выбор фотоаппарата. В этом обзоре вы найдёте описание фокусных расстояний от 14мм до 300мм . Каждое фокусное расстояние имеет свою специфику, это нужно учитывать при выборе объектива. Начинать, я считаю, нужно с китового объектива. Можно даже с зума вроде 18-135, а уже потом подходить к выбору более специализированной оптики. Это процесс индивидуальный и творческий.

Оптимальное фокусное расстояние зависит от:

• жанра съемок
• места съемок
• специфики работы
• творческого видения каждого фотографа

Со всем этим можно определиться только уже имея определенный опыт в фотографии. Ниже я поделюсь своими наблюдениями. Вся информация касается работы с . Если у вас камера с кроп матрицей, умножайте цифры фокусного расстояния на полтора.

Рыбий глаз (fish eye)

Кадр сверху сделан на объектив . Этот объектив даёт полное покрытие кадра на кроп камере и круг с чёрными краями на . Угол зрения — 180 градусов по диагонали. Кадры, грамотно сделанные на фишай, выглядят завораживающе. Особенность этого фокусного расстояния (бывают от 4мм до 15мм ) в том, что у него очень узкая сфера применения. Фишай — объектив с максимально широким углом обзора, но при этом без коррекции дисторсии. В итоге мы имеем закруглённые линии, которые должны быть прямыми, и очень специфическую перспективу. Такой объектив берется с собой ради нескольких ярких кадров. Пользоваться им долго затруднительно.

14мм

Объектив с фокусным расстоянием также очень специфичен. Это касается геометрии получаемого изображения. Малейший неверный наклон камеры вызывает сильные искажения. Особенно это ощущается при . На природе же легко заваливается горизонт. Угол зрения очень широк — нужно понимать, нужно ли это вам. В нем есть плюсы: можно, к примеру, снять салон машины изнутри целиком; в любом тесном помещении вас не будет проблем с углом обзора; на природе можно делать интересные панорамы с объёмным передним планом. Снимать портреты с таким фокусным расстоянием можно только очень осторожно и в полный рост. Вообще, снимать людей на объектив с таким фокусным нужно крайне вдумчиво. Это, впрочем, касается любых съемок — здесь перед тем как сделать кадр нужно думать. Объектив 14мм — не каждодневный инструмент.

24мм

24мм — довольно широкий угол. Работая с широкоугольным объективом всегда нужно думать о том, что должно попасть в кадр, а что не должно. С этим фокусным расстоянием работать проще. Он не так искривляет пространство и больше соответствует обычному восприятию. На 24мм очень комфортно снимать в помещении. Захватить комнату целиком не составит проблемы. В то же время, геометрические искажения куда менее выражены. Это удобное фокусное расстояние, с ним можно путешествовать (что я не советовал бы делать имея только 14мм), снимать репортаж внутри небольших помещений, делать пейзажные снимки. Для портретов объектив 24мм, опять же, малопригоден.