Jak obliczyć powiększenie makro za pomocą pierścieni pośrednich i matryc crop

Powiększenie, nazywane także skalą odwzorowania, określa stosunek wielkości obrazu na matrycy do rzeczywistej wielkości fotografowanego obiektu. Przy 1:1, czyli 1×, obiekt o szerokości 10 mm tworzy na matrycy obraz o szerokości 10 mm. Przy 1:2, czyli 0,5×, jego obraz ma 5 mm. Firma Nikon opisuje odwzorowanie w skali naturalnej właśnie w odniesieniu do płaszczyzny matrycy. Nikon: eksperymenty z fotografią makro w domu.

Podstawowy wzór to m = wielkość obrazu na matrycy ÷ rzeczywista wielkość obiektu. Powiększenie obrazu na ekranie to odrębna wielkość: przybliżenie fotografii na monitorze zmienia jej wyświetlany rozmiar, ale nie zmienia skali odwzorowania w chwili wykonania zdjęcia.

To rozróżnienie ma znaczenie przy porównywaniu aparatów. Obraz obiektu o szerokości 10 mm zajmuje większą część mniejszej matrycy, choć jego fizyczna wielkość nadal wynosi 10 mm. Wynika to bezpośrednio z definicji skali odwzorowania.

Pierścień pośredni to pusty dystans między aparatem a obiektywem. Odsunięcie obiektywu od matrycy umożliwia ustawianie ostrości z mniejszej odległości i uzyskanie większego powiększenia. Pierścienie nie zawierają dodatkowych elementów optycznych. Można łączyć kompatybilne pierścienie; przy obliczaniu sumarycznego wysunięcia dodaj ich podane długości. Cambridge in Colour: pierścienie pośrednie i soczewki do zbliżeń.

Użyj wzoru m ≈ m₀ + E/f, gdzie:

• m to szacowane powiększenie z pierścieniem.
• m₀ to powiększenie obiektywu bez pierścienia przy wybranym ustawieniu ostrości.
• E to dodatkowe wysunięcie w milimetrach.
• f to ogniskowa obiektywu przy tym ustawieniu ostrości, w milimetrach.

Claff wyprowadza tę zależność z odległości obrazowej obiektywu i jego ogniskowej. Wpływ pierścieni pośrednich na powiększenie.

W przypadku hipotetycznego obiektywu 50 mm o maksymalnym powiększeniu natywnym 0,20× dodanie pierścienia o długości 20 mm daje m ≈ 0,20 + 20/50 = 0,60×. To przybliżony wynik przy ustawieniu ostrości na minimalną odległość, przy założeniu, że istotna ogniskowa obiektywu pozostaje bliska 50 mm.

Jeśli zamiast tego ustawisz ostrość na nieskończoność, powiększenie natywne dąży do zera, więc uproszczone oszacowanie przyjmuje postać m ≈ E/f. Ten sam pierścień 20 mm na obiektywie 50 mm da wtedy około 0,40×. Położenie pierścienia ostrości należy zatem uwzględnić w obliczeniach; sama długość pierścienia nie wyznacza wyniku.

W tym wzorze użyj rzeczywistej ogniskowej obiektywu. W przypadku obiektywu oznaczonego jako 50 mm nie podstawiaj jego ogniskowej ekwiwalentnej po uwzględnieniu cropa.

Nikon wyjaśnia, że mniejsza matryca rejestruje ciaśniejszy, centralny fragment obrazu rzutowanego przez obiektyw, nie zmieniając jego właściwości optycznych. Dlatego zmiana rozmiaru matrycy przy zachowaniu tego samego układu optycznego nie zmienia skali odwzorowania. Nikon: co to jest crop factor i jak go obliczyć?.

Aby obliczyć szerokość obiektu, która zmieści się w kadrze, przekształć definicję skali odwzorowania: szerokość pola widzenia = szerokość aktywnej matrycy ÷ powiększenie. Użyj podanej przez producenta szerokości matrycy i faktycznie rejestrowanego obszaru obrazu. Poniższe porównanie wykorzystuje hipotetyczne matryce o szerokości 36 mm i 24 mm:

Powiększenie optyczne	Szerokość pola widzenia na matrycy o szerokości 36 mm	Szerokość pola widzenia na matrycy o szerokości 24 mm
0,50×	72 mm	48 mm
0,60×	60 mm	40 mm
1,00×	36 mm	24 mm

Przy powiększeniu 0,60× obiekt o szerokości 20 mm tworzy obraz o szerokości 12 mm. Zajmuje jedną trzecią szerokości matrycy 36 mm i połowę szerokości matrycy 24 mm. Mniejsza matryca zapewnia ciaśniejszy kadr przy tym samym powiększeniu optycznym.

Aby porównać kadry w poziomie, oblicz powiększenie ekwiwalentne dla pełnej klatki = m × 36/szerokość matrycy. Zatem 0,60× na hipotetycznej matrycy o szerokości 24 mm daje takie samo pokrycie obiektu w poziomie jak 0,90× na matrycy o szerokości 36 mm. Oznacz tę wartość jako ekwiwalent kadru; powiększenie optyczne nadal wynosi 0,60×.

Bezpośrednie użycie szerokości matrycy pozwala też uniknąć niejasności przy porównywaniu formatów o różnych proporcjach boków. Gdy o tym, czy obiekt zmieści się w kadrze, może decydować jego wysokość, osobno oblicz pole widzenia w pionie: wysokość matrycy ÷ m.

Zacznij od zaplanowanej kompozycji. Niech W oznacza rzeczywistą szerokość obiektu, S szerokość matrycy, a p część szerokości kadru, którą obiekt ma zajmować. Wszystkie wymiary fizyczne muszą być podane w tych samych jednostkach.

Z definicji skali odwzorowania wynika, że wymagana szerokość obrazu na matrycy to p × S, zatem docelowe powiększenie = p × S/W. Po przekształceniu wzoru na wysunięcie otrzymujemy wymagane wysunięcie ≈ f × (docelowe powiększenie − m₀).

Załóżmy, że chcesz, aby ozdobny obiekt o szerokości 30 mm zajmował 80% kadru hipotetycznej matrycy o szerokości 24 mm. Masz opisany wyżej obiektyw 50 mm o maksymalnym powiększeniu natywnym 0,20×:

1. Docelowe powiększenie = 0,80 × 24/30 = 0,64×.
2. Wymagane wysunięcie ≈ 50 × (0,64 − 0,20) = 22 mm.
3. Przewidywana szerokość pola widzenia = 24/0,64 = 37,5 mm.
4. Udział obiektu w kadrze = 30/37,5 = 80%.

Najbliższa dostępna długość pierścienia to dobry punkt wyjścia. Przy tych samych założeniach poniższe obliczenia pokazują, dlaczego użycie wszystkich posiadanych pierścieni może dać niepotrzebnie ciasny kadr:

Dodatkowe wysunięcie	Szacowane powiększenie	Szerokość pola widzenia na hipotetycznej matrycy 24 mm	Czy obiekt o szerokości 30 mm zmieści się w kadrze w poziomie?
0 mm	0,20×	120 mm	Tak, z dużą ilością miejsca wokół
12 mm	0,44×	54,5 mm	Tak
20 mm	0,60×	40 mm	Tak, zajmie 75% szerokości
36 mm	0,92×	26,1 mm	Nie przy tym ustawieniu ostrości

Jeśli obliczenie wskazuje zerowe lub ujemne wysunięcie, przy wybranym powiększeniu natywnym planowana kompozycja nie wymaga dodatkowego powiększenia. Spróbuj użyć samego obiektywu i dostosować ostrość oraz położenie aparatu. Jeśli zmienisz ustawienie ostrości, ponownie oblicz lub zmierz uzyskaną skalę odwzorowania.

Główne ograniczenie polega na traktowaniu ogniskowej podanej na obiektywie tak, jakby nie zmieniała się przy ustawianiu ostrości na różne odległości. W pierwotnej analizie Claff zauważa, że ogniskowa często maleje podczas ustawiania ostrości z bliska, i pokazuje, jak użycie ogniskowej dla minimalnej odległości ostrzenia zmienia przewidywany przyrost powiększenia. Wpływ pierścieni pośrednich na powiększenie.

Traktuj obliczenia z użyciem ogniskowej podanej na obiektywie jako oszacowanie do planowania. Jeśli producent udostępnia tabelę powiększeń dla dokładnie twojej kombinacji obiektywu i pierścienia, wykorzystaj ją, aby doprecyzować przewidywany wynik.

Instrukcja obsługi Canon EF50mm f/1.8 STM podaje użyteczny przykład z rzeczywistego sprzętu. Maksymalne powiększenie natywne wynosi 0,21×, powiększenie z pierścieniem EF12 II wynosi 0,24–0,45×, a z pierścieniem EF25 II wynosi 0,53–0,74×. Są to zakresy dla różnych ustawień ostrości. Instrukcja obsługi Canon EF50mm f/1.8 STM, dane techniczne dotyczące pierścieni pośrednich.

Użycie podanej ogniskowej 50 mm pozwala przewidzieć maksymalne powiększenie 0,21 + 25/50 = 0,71× z pierścieniem o długości 25 mm, podczas gdy Canon podaje 0,74×. To porównanie pokazuje, dlaczego przybliżony wzór nie powinien zastępować udokumentowanej specyfikacji.

Samo powiększenie nie informuje też, ile miejsca pozostaje między obiektem a przednią częścią obiektywu. Uwzględnij ten parametr osobno podczas planowania kompozycji i oświetlenia. Pierścienie pośrednie ograniczają zakres odległości, na które obiektyw może ustawić ostrość, w tym możliwość ostrzenia na dalekie obiekty. Cambridge in Colour: kwestie związane z pierścieniami pośrednimi.

Zdjęcie linijki pozwala sprawdzić wynik bez znajomości ogniskowej obiektywu przy minimalnej odległości ostrzenia. Poniższa metoda wynika z definicji skali odwzorowania: jeśli znana szerokość obiektu zajmuje całą zarejestrowaną szerokość matrycy, powiększenie jest ich stosunkiem.

1. Sprawdź fizyczną szerokość matrycy aparatu w oficjalnej specyfikacji. Jeśli rejestrujesz obraz z przyciętym obszarem, użyj aktywnej szerokości.
2. Zamontuj wybrany pierścień i obiektyw, wybierz ogniskową oraz ustaw pozycję ostrości, którą chcesz sprawdzić.
3. Umieść linijkę równolegle do płaszczyzny matrycy tak, aby jej podziałka biegła poziomo przez środek kadru.
4. Przesuń aparat lub linijkę, aż podziałka będzie ostra. Podczas tej regulacji nie zmieniaj ustawienia ostrości.
5. Zrób zdjęcie całego kadru i odczytaj odległość na linijce między lewą a prawą krawędzią obrazu. Nie używaj później przyciętej ani skorygowanej perspektywicznie wersji.
6. Oblicz zmierzone powiększenie = aktywna szerokość matrycy ÷ szerokość odcinka linijki w kadrze.

Na przykład, jeśli hipotetyczna matryca o szerokości 24 mm rejestruje dokładnie 30 mm linijki w poprzek kadru, m = 24/30 = 0,80×. To zmierzona optyczna skala odwzorowania. Ekwiwalent kadru w poziomie dla pełnej klatki wynosi 0,80 × 36/24 = 1,20×.

Trzymaj linijkę równolegle do matrycy i dokładnie odczytuj pełne odstępy milimetrowe. Przechylona podziałka lub zmieniony kadr zdjęcia wprowadza błąd pomiaru. Zapisz długość pierścienia, ogniskową, ustawienie ostrości, szerokość odcinka linijki w kadrze i obliczoną skalę, aby móc odtworzyć konfigurację.

Użyj wzoru na wysunięcie, aby dobrać początkową konfigurację, wymiarów matrycy, by przewidzieć kompozycję, a zdjęcia linijki, by ustalić rzeczywistą skalę. Gdy zmierzone pole widzenia obejmie obiekt i zapas miejsca, który chcesz zachować, zastąp linijkę obiektem i pozostaw te same ustawienia optyczne podczas wykonywania zdjęcia.

• In Focus: eksperymenty z fotografią makro w domu — Nikon
• Pierścienie pośrednie i soczewki do zbliżeń — Cambridge in Colour
• Wpływ pierścieni pośrednich na powiększenie — Bill Claff, Photons to Photos
• Co to jest crop factor i jak go obliczyć? Wyjaśnienie formatów DX i FX — Nikon
• Instrukcja obsługi EF50mm f/1.8 STM — Canon