Кроп-фактор и эквивалентное фокусное расстояние
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.
Кроп-фактор
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 × 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:
| Кроп-фактор (Kƒ) | Размеры кадра, мм | Диагональ, мм | Примеры | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 36 × 24 | 43,3 | Полный кадр: 35-мм плёнка, Nikon FX, Canon Full-Frame, Sony α, Leica M, Pentax K-1, Panasonic L. | |
| 1,3 | 27 × 18 | 33,3 | Sigma sd Quattro H, Canon APS-H. | |
| 1,5 | 24 × 16 | 28,9 | Стандартный APS-C: Nikon DX, Fujifilm X, Sony α NEX, Pentax K, Samsung NX, Sigma sd Quattro. | |
| 1,6 | 22,5 × 15 | 27,1 | Canon APS-C. | |
| 2 | 18 × 13,5 | 21,7 | Формат 4/3" (Система Micro 4/3): Olympus, Panasonic. | |
| 2,7 | 12,8 × 9,6 | 16 | Формат 1": Nikon 1, Nikon DL, Canon GX, Sony DSC-RX100, Samsung NX Mini. | |
| 4,5 | 7,6 × 5,7 | 9,5 | Формат 1/1.7" | Компакты |
| 6 | 6,2 × 4,6 | 7,7 | Формат 1/2.3″ | |
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.
Эквивалентное фокусное расстояние
Предположим, что сенсор вашей фотокамеры имеет размеры 24 × 16 мм (формат APS-C). Линейные размеры такого сенсора в 1,5 раза меньше размеров полного кадра (36 × 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. Чем меньше матрица (при равном фокусном расстоянии), тем меньше угол изображения.
Для удобства описания работы объективов на камерах с различными размерами фотосенсора применяется несколько 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 (Kƒ). Например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм в связке с вышеупомянутой матрицей с кроп-фактором 1,5 будет иметь эквивалентное фокусное расстояние 75 мм, т.е. превратится в телеобъектив. Зум-объектив с диапазоном фокусных расстояний 18-55 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
| ФР, мм | ЭФР, мм для соответствующего кроп-фактора |
|||
|---|---|---|---|---|
| 1,5* | 1,6** | 2 | 2,7 | |
| 10 | 15 | 16 | 20 | 27 |
| 14 | 21 | 23 | 28 | 38 |
| 16 | 24 | 26 | 32 | 43 |
| 18 | 27 | 29 | 36 | 49 |
| 20 | 30 | 32 | 40 | 54 |
| 24 | 37 | 39 | 48 | 65 |
| 28 | 43 | 45 | 56 | 76 |
| 35 | 53 | 57 | 70 | 95 |
| 40 | 61 | 65 | 80 | 108 |
| 50 | 76 | 81 | 100 | 135 |
| 55 | 84 | 89 | 110 | 149 |
| 60 | 91 | 97 | 120 | 162 |
| 70 | 107 | 113 | 140 | 189 |
| 85 | 129 | 138 | 170 | 230 |
| 100 | 152 | 162 | 200 | 270 |
| 105 | 160 | 170 | 210 | 284 |
| 135 | 206 | 219 | 270 | 365 |
| 200 | 305 | 324 | 400 | 540 |
| 300 | 457 | 486 | 600 | 810 |
| 400 | 609 | 648 | 800 | 1080 |
| 500 | 762 | 810 | 1000 | 1350 |
| 600 | 914 | 972 | 1200 | 1620 |
| 800 | 1219 | 1296 | 1600 | 2160 |
** На самом деле – 1,62.
Я не привожу здесь цифры для компактных фотокамер и смартфонов, поскольку среди них существует огромное разнообразие форматов и моя таблица заняла бы слишком много места. Загляните в спецификации своего аппарата, 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.
Благодарю 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 (хотя и с меньшим удовольствием).
Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы в некоммерческих целях при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.
Вернуться к разделу "Фотооборудование"