Hoe je macrovergroting berekent met tussenringen en crop-sensoren

Vergroting, ook wel reproductieverhouding genoemd, vergelijkt de fysieke grootte van het beeld op de sensor met de werkelijke grootte van het onderwerp. Bij 1:1, of 1×, vormt een onderwerp van 10 mm een beeld van 10 mm op de sensor. Bij 1:2, of 0,5×, meet het beeld 5 mm. Nikon beschrijft levensgrote reproductie in termen van het sensorvlak. Nikon: experimenteren met macrofotografie thuis.

De bepalende berekening is m = beeldgrootte op de sensor ÷ werkelijke grootte van het onderwerp. Vergroting op een scherm is een afzonderlijke grootheid: inzoomen op een foto op een monitor verandert de weergegeven grootte, maar niet de reproductieverhouding tijdens de opname.

Dat onderscheid is van belang bij het vergelijken van camera's. Een onderwerpbeeld van 10 mm breed beslaat een groter deel van een kleinere sensor, ook al blijft de fysieke beeldgrootte 10 mm. Dit volgt rechtstreeks uit de definitie van de reproductieverhouding.

Een tussenring is een holle afstandhouder tussen de camera en de lens. Door de lens verder van de sensor af te plaatsen, kun je dichterbij scherpstellen en neemt de vergroting toe. Tussenringen bevatten geen extra optische elementen en compatibele ringen kunnen worden gestapeld; tel hun opgegeven lengtes bij elkaar op om de totale lengte te berekenen. Cambridge in Colour: macro-tussenringen en voorzetlenzen.

Gebruik m ≈ m₀ + E/f, waarbij:

• m de geschatte vergroting met de tussenring is.
• m₀ de vergroting van de lens zonder tussenring is bij de gekozen scherpstelinstelling.
• E de toegevoegde lengte in millimeters is.
• f de brandpuntsafstand van de lens bij die scherpstelinstelling is, in millimeters.

Claff leidt deze relatie af uit de beeldafstand en brandpuntsafstand van de lens. Hoe tussenringen de vergroting beïnvloeden.

Voor een illustratieve 50mm-lens met een oorspronkelijke maximale vergroting van 0,20× levert 20 mm tussenring de volgende vergroting op: m ≈ 0,20 + 20/50 = 0,60×. Dit is een schatting met de lens op de minimale scherpstelafstand, ervan uitgaande dat de relevante brandpuntsafstand ongeveer 50 mm blijft.

Als je de lens in plaats daarvan op oneindig instelt, nadert de oorspronkelijke vergroting nul en wordt de vereenvoudigde schatting m ≈ E/f. Dezelfde tussenring van 20 mm op die 50mm-lens levert dan ongeveer 0,40× op. De positie van de scherpstelring hoort dus bij je berekening; de lengte van de tussenring alleen bepaalt het resultaat niet.

Gebruik in deze formule de werkelijke brandpuntsafstand van de lens. Vervang bij een lens met de aanduiding 50 mm deze niet door de equivalente brandpuntsafstand na toepassing van de cropfactor.

Nikon legt uit dat een kleinere sensor een nauwer centraal deel van het door de lens geprojecteerde beeld vastlegt, zonder de optische eigenschappen van de lens fysiek te veranderen. Als je dus de sensorafmetingen wijzigt terwijl de optische opstelling gelijk blijft, verandert de reproductieverhouding niet. Nikon: wat is de cropfactor en hoe bereken ik die?.

Bereken de breedte van het onderwerp die in beeld past door de definitie van de reproductieverhouding om te schrijven: breedte van het beeldveld = actieve sensorbreedte ÷ vergroting. Gebruik de opgegeven sensorbreedte van de camera en het beeldgebied dat daadwerkelijk wordt vastgelegd. De volgende vergelijking gebruikt hypothetische sensoren van 36 mm en 24 mm breed:

Optische vergroting	Beeldveld op een sensor van 36 mm breed	Beeldveld op een sensor van 24 mm breed
0,50×	72 mm	48 mm
0,60×	60 mm	40 mm
1,00×	36 mm	24 mm

Bij 0,60× wordt een voorwerp van 20 mm breed als een beeld van 12 mm breed geprojecteerd. Het beslaat een derde van de breedte van de sensor van 36 mm en de helft van de breedte van de sensor van 24 mm. Bij dezelfde optische vergroting levert de kleinere sensor een nauwere beeldkadrering op.

Bereken voor een horizontale vergelijking van de beeldkadrering equivalente fullframe-vergroting = m × 36/sensorbreedte. Zo geeft 0,60× op de illustratieve sensor van 24 mm breed dezelfde horizontale dekking van het onderwerp als 0,90× op een sensor van 36 mm breed. Vermeld dat dit een beeldequivalent is; de optische vergroting blijft 0,60×.

Door rechtstreeks de sensorbreedte te gebruiken, voorkom je ook onduidelijkheid bij het vergelijken van formaten met verschillende beeldverhoudingen. Bereken de verticale dekking afzonderlijk als sensorhoogte ÷ m wanneer de hoogte van het onderwerp bepalend kan zijn voor de vraag of het in beeld past.

Begin met de compositie die je wilt. Noem W de werkelijke breedte van het onderwerp, S de sensorbreedte en p het deel van de beeldbreedte dat het onderwerp moet beslaan. Gebruik voor alle fysieke afmetingen dezelfde eenheden.

Op basis van de definitie van de reproductieverhouding is de vereiste beeldbreedte op de sensor p × S, dus doelvergroting = p × S/W. Door vervolgens de schatting voor de tussenringlengte om te schrijven, krijg je benodigde tussenringlengte ≈ f × (doelvergroting − m₀).

Stel dat je wilt dat een decoratief voorwerp van 30 mm breed 80% van het beeld op een hypothetische sensor van 24 mm breed beslaat. Je hebt de illustratieve 50mm-lens met een oorspronkelijke maximale vergroting van 0,20×:

1. Doelvergroting = 0,80 × 24/30 = 0,64×.
2. Benodigde tussenringlengte ≈ 50 × (0,64 − 0,20) = 22 mm.
3. Voorspelde beeldveldbreedte = 24/0,64 = 37,5 mm.
4. Deel van het beeld dat het onderwerp beslaat = 30/37,5 = 80%.

Een beschikbare tussenring met een vergelijkbare lengte is een goed uitgangspunt. Onder dezelfde aannames laten deze berekeningen zien waarom het monteren van alle tussenringen die je hebt een onnodig nauwe compositie kan opleveren:

Toegevoegde tussenringlengte	Geschatte vergroting	Beeldveldbreedte op de illustratieve sensor van 24 mm	Past het onderwerp van 30 mm horizontaal in beeld?
0 mm	0,20×	120 mm	Ja, met veel ruimte eromheen
12 mm	0,44×	54,5 mm	Ja
20 mm	0,60×	40 mm	Ja, het beslaat 75% van de breedte
36 mm	0,92×	26,1 mm	Nee, bij deze scherpstelinstelling

Levert de berekening een nul of negatieve tussenringlengte op, dan is voor de gewenste compositie geen extra vergroting nodig bij de gekozen oorspronkelijke instelling. Probeer de lens zonder tussenring en pas de scherpstelling en camerastandpunt aan. Herbereken de verhouding of meet deze als je de scherpstelling wijzigt.

De belangrijkste beperking is dat je de brandpuntsafstand op de lens gebruikt alsof deze bij elke scherpstelafstand ongewijzigd blijft. In zijn oorspronkelijke analyse merkt Claff op dat de brandpuntsafstand tijdens dichtbij scherpstellen vaak afneemt. Hij laat zien hoe het gebruik van de brandpuntsafstand op de minimale scherpstelafstand de voorspelde toename van de vergroting verandert. Hoe tussenringen de vergroting beïnvloeden.

Beschouw berekeningen met de opgegeven brandpuntsafstand als schattingen voor de planning. Als de fabrikant een vergrotingstabel geeft voor de exacte combinatie van je lens en tussenring, gebruik die informatie dan om de voorspelling te verfijnen.

De instructies voor de Canon EF50mm f/1.8 STM geven een nuttig praktijkvoorbeeld. De oorspronkelijke maximale vergroting is 0,21×; met de EF12 II is de vergroting 0,24–0,45× en met de EF25 II is deze 0,53–0,74×. Dit zijn bereiken voor verschillende scherpstelinstellingen. Instructies voor de Canon EF50mm f/1.8 STM, specificaties van tussenringen.

Met de opgegeven brandpuntsafstand van 50 mm levert de berekening bij 25 mm tussenring een maximale vergroting op van 0,21 + 25/50 = 0,71×, tegenover de door Canon vermelde 0,74×. Deze vergelijking laat zien waarom een benaderende formule een gedocumenteerde specificatie niet moet vervangen.

De vergroting vertelt je ook niet hoeveel ruimte er is tussen het onderwerp en de voorkant van de lens. Houd daar afzonderlijk rekening mee bij het bepalen van je compositie en belichting. Tussenringen verkleinen het bereik van afstanden waarop de lens kan scherpstellen, waardoor je ook scherpstelling op afstand kunt verliezen. Cambridge in Colour: aandachtspunten bij tussenringen.

Met een foto van een liniaal controleer je het resultaat zonder de brandpuntsafstand op de minimale scherpstelafstand van de lens te hoeven kennen. De onderstaande methode volgt uit de definitie van de reproductieverhouding: als een onderwerp met bekende breedte de volledige vastgelegde sensorbreedte beslaat, is de vergroting de verhouding tussen die breedtes.

1. Zoek de fysieke sensorbreedte van je camera op in de officiële specificaties. Gebruik de actieve breedte als je een uitgesneden beeldgebied vastlegt.
2. Monteer de gekozen tussenring en lens, kies een brandpuntsafstand en stel de scherpstelling in die je wilt testen.
3. Leg een millimeterliniaal parallel aan het sensorvlak, met de schaal horizontaal door het midden van het beeld.
4. Verplaats de camera of liniaal totdat de schaal scherp is. Wijzig de scherpstelinstelling niet tijdens deze aanpassing.
5. Maak een foto van het volledige beeld en lees de afstand op de liniaal tussen de linker- en rechterrand van de foto af. Gebruik geen versie die daarna is uitgesneden of perspectivisch gecorrigeerd.
6. Bereken gemeten vergroting = actieve sensorbreedte ÷ liniaalafstand.

Als een hypothetische sensor van 24 mm breed precies 30 mm liniaal over de breedte van het beeld vastlegt, is bijvoorbeeld m = 24/30 = 0,80×. Dat is de gemeten optische reproductieverhouding. Het horizontale fullframe-beeldequivalent is 0,80 × 36/24 = 1,20×.

Houd de liniaal parallel aan de sensor en lees hele millimeterintervallen zorgvuldig af. Een scheefgehouden schaal of een gewijzigde uitsnede van het beeld veroorzaakt meetfouten. Noteer de lengte van de tussenring, brandpuntsafstand, scherpstelinstelling, liniaalafstand en berekende verhouding, zodat je de opstelling kunt reproduceren.

Gebruik de formule voor tussenringen om een begincombinatie te kiezen, de sensorafmetingen om de compositie te voorspellen en de liniaalfoto om de werkelijke verhouding vast te stellen. Zodra het gemeten beeldveld je onderwerp en de gewenste omliggende ruimte omvat, vervang je de liniaal door het onderwerp en gebruik je dezelfde optische instellingen voor de foto.

• In Focus: Experimenteren met macrofotografie thuis — Nikon
• Macro-tussenringen en voorzetlenzen — Cambridge in Colour
• Hoe tussenringen de vergroting beïnvloeden — Bill Claff, Photons to Photos
• Wat is de cropfactor en hoe bereken ik die? Uitleg over DX en FX — Nikon
• Instructies voor de EF50mm f/1.8 STM — Canon