Så beräknar du makroförstoring med mellanringar och beskärningssensorer

Förstoringsgrad, även kallat avbildningsförhållande, jämför bildens fysiska storlek på sensorn med motivets faktiska storlek. Vid 1:1, eller 1×, ger ett motiv på 10 mm en bild på 10 mm på sensorn. Vid 1:2, eller 0,5×, är bilden 5 mm. Nikon beskriver avbildning i naturlig storlek i dessa termer på sensorplanet. Nikon: Experimentera med makrofotografering hemma.

Den grundläggande beräkningen är m = bildens storlek på sensorn ÷ motivets faktiska storlek. Förstoring på skärmen är en separat storhet: när du zoomar in på ett fotografi på en bildskärm ändras den visade storleken, men inte avbildningsförhållandet vid fotograferingen.

Den skillnaden är viktig när du jämför kameror. En motivbild som är 10 mm bred upptar en större andel av en mindre sensor, trots att dess fysiska bildstorlek fortfarande är 10 mm. Det följer direkt av definitionen av avbildningsförhållande.

En mellanring är en ihålig distans mellan kameran och objektivet. När objektivet flyttas längre från sensorn kan det fokusera närmare och ge större förstoring. Ringarna innehåller inga extra optiska element, och kompatibla ringar kan staplas; summera deras angivna längder när du beräknar den totala förlängningen. Cambridge in Colour: Makromellanringar och närbildslinser.

Använd m ≈ m₀ + E/f, där:

• m är den uppskattade förstoringsgraden med mellanringen.
• m₀ är objektivets förstoringsgrad utan mellanring vid den valda fokuseringsinställningen.
• E är den tillagda förlängningen i millimeter.
• f är objektivets brännvidd vid den fokuseringsinställningen, i millimeter.

Claff härleder sambandet från objektivets bildavstånd och brännvidd. Så påverkar mellanringar förstoringsgraden.

Med ett illustrativt 50 mm-objektiv med 0,20× ursprunglig maximal förstoring ger 20 mm mellanring m ≈ 0,20 + 20/50 = 0,60×. Det uppskattar resultatet när objektivet är inställt på närgränsen, förutsatt att den relevanta brännvidden är ungefär 50 mm.

Om du i stället ställer in objektivet på oändligt avstånd närmar sig dess ursprungliga förstoringsgrad noll, så den förenklade uppskattningen blir m ≈ E/f. Samma 20 mm-ring på det 50 mm-objektivet skulle då ge cirka 0,40×. Fokusringens läge hör alltså hemma i beräkningen; ringlängden ensam avgör inte resultatet.

Använd objektivets faktiska brännvidd i formeln. För ett objektiv märkt 50 mm ska du inte ersätta den med den beskärningsjusterade ekvivalenta brännvidden.

Nikon förklarar att en mindre sensor registrerar en snävare central del av objektivets projicerade bild utan att objektivets optiska egenskaper förändras fysiskt. Därför förblir avbildningsförhållandet oförändrat om sensorstorleken ändras medan den optiska uppställningen behålls. Nikon: Vad är beskärningsfaktor och hur beräknar jag den?.

För att beräkna motivets bredd som ryms tvärs över bildrutan kan du skriva om definitionen av avbildningsförhållandet: motivfältets bredd = aktiv sensorbredd ÷ förstoringsgrad. Använd kamerans dokumenterade sensorbredd och den bildyta som faktiskt registreras. Följande jämförelse använder hypotetiska sensorer som är 36 mm respektive 24 mm breda:

Optisk förstoringsgrad	Motivfältets bredd på en 36 mm bred sensor	Motivfältets bredd på en 24 mm bred sensor
0,50×	72 mm	48 mm
0,60×	60 mm	40 mm
1,00×	36 mm	24 mm

Vid 0,60× projiceras ett 20 mm brett föremål som en 12 mm bred bild. Det upptar en tredjedel av bredden på 36 mm-sensorn och hälften av bredden på 24 mm-sensorn. Den mindre sensorn ger ett snävare bildutsnitt vid samma optiska förstoringsgrad.

För en jämförelse av horisontella bildutsnitt beräknar du fullformatsmotsvarande förstoringsgrad = m × 36/sensorbredd. Därmed ger 0,60× på den illustrativa sensorn som är 24 mm bred samma horisontella motivtäckning som 0,90× på en 36 mm-sensor. Ange det värdet som en motsvarighet för bildutsnittet; den optiska förstoringsgraden är fortfarande 0,60×.

Om du använder sensorbredden direkt undviker du också tvetydighet när du jämför format med olika bildförhållanden. Beräkna den vertikala täckningen separat som sensorhöjd ÷ m när motivets höjd kan avgöra om det ryms.

Börja med den komposition du vill ha. Låt W vara motivets faktiska bredd, S sensorbredden och p den andel av bildrutans bredd som motivet ska uppta. Alla fysiska mått måste anges i samma enhet.

Utifrån definitionen av avbildningsförhållandet är den nödvändiga bildbredden på sensorn p × S, så målförstoringsgrad = p × S/W. Om du sedan skriver om uppskattningen för mellanringen får du nödvändig förlängning ≈ f × (målförstoringsgrad − m₀).

Anta att du vill att ett dekorativt föremål som är 30 mm brett ska uppta 80 % av bildrutan på en hypotetisk sensor som är 24 mm bred. Du har det illustrativa 50 mm-objektivet med 0,20× ursprunglig maximal förstoring:

1. Målförstoringsgrad = 0,80 × 24/30 = 0,64×.
2. Nödvändig förlängning ≈ 50 × (0,64 − 0,20) = 22 mm.
3. Beräknad fältbredd = 24/0,64 = 37,5 mm.
4. Motivets andel av bredden = 30/37,5 = 80 %.

En tillgänglig ringlängd i närheten ger en bra utgångspunkt. Med samma antaganden visar beräkningarna varför det kan ge ett onödigt snävt bildutsnitt att montera alla ringar du äger:

Tillagd förlängning	Uppskattad förstoringsgrad	Motivfältets bredd på den illustrativa 24 mm-sensorn	Får motivet på 30 mm plats horisontellt?
0 mm	0,20×	120 mm	Ja, med gott om utrymme runtom
12 mm	0,44×	54,5 mm	Ja
20 mm	0,60×	40 mm	Ja, det upptar 75 % av bredden
36 mm	0,92×	26,1 mm	Nej, vid denna fokuseringsinställning

Om beräkningen ger noll eller negativ förlängning kräver den önskade kompositionen ingen extra förstoring vid den valda ursprungliga inställningen. Prova objektivet utan mellanring och justera fokus och kamerans position. Om du ändrar fokuseringen bör du räkna om eller mäta det resulterande avbildningsförhållandet.

Den främsta begränsningen är att använda brännvidden som står på objektivet som om den förblev oförändrad vid alla fokuseringsavstånd. I sin ursprungliga analys påpekar Claff att brännvidden ofta minskar vid närfokusering och visar hur den beräknade förlängningseffekten ändras när man använder brännvidden vid närgränsen. Så påverkar mellanringar förstoringsgraden.

Se beräkningar med den angivna brännvidden som planeringsuppskattningar. Om tillverkaren tillhandahåller en förstoringsgradstabell för exakt din kombination av objektiv och mellanring kan du använda den informationen för att finjustera prognosen.

Canon EF50mm f/1.8 STM-instruktionerna ger ett användbart verkligt exempel. Där anges den ursprungliga maximala förstoringsgraden som 0,21×, förstoringsgraden med EF12 II som 0,24–0,45× och förstoringsgraden med EF25 II som 0,53–0,74×. Det är intervall för olika fokuseringsinställningar. Canon EF50mm f/1.8 STM-instruktioner, specifikationer för mellanringar.

Om man använder den angivna brännvidden 50 mm blir den beräknade maximala förstoringsgraden 0,21 + 25/50 = 0,71× med 25 mm förlängning, jämfört med Canons angivna 0,74×. Jämförelsen visar varför en ungefärlig formel inte bör ersätta en dokumenterad specifikation.

Förstoringsgraden säger inte heller hur mycket utrymme det finns mellan motivet och objektivets framsida. Bedöm det separat när du arrangerar kompositionen och belysningen. Mellanringar minskar objektivets fokuseringsavståndsområde, vilket också innebär att du inte längre kan fokusera på avlägsna motiv. Cambridge in Colour: Att tänka på med mellanringar.

Ett linjalfoto kontrollerar resultatet utan att du behöver känna till objektivets brännvidd vid närgränsen. Metoden nedan bygger på definitionen av avbildningsförhållandet: om en känd motivbredd sträcker sig över hela den registrerade sensorbredden är förstoringsgraden förhållandet mellan måtten.

1. Ta reda på kamerans fysiska sensorbredd i de officiella specifikationerna. Använd den aktiva bredden om du spelar in ett beskuret bildområde.
2. Montera den valda mellanringen och objektivet, välj brännvidd och ställ in den fokuseringsposition du vill testa.
3. Placera en millimeterlinjal parallellt med sensorplanet med skalan horisontellt genom bildrutans mitt.
4. Flytta kameran eller linjalen tills skalan är skarpt fokuserad. Låt fokuseringsinställningen vara oförändrad under justeringen.
5. Ta en bild av hela bildrutan och läs av linjalavståndet mellan bildens vänstra och högra kanter. Använd inte en version som har beskärts eller perspektivkorrigerats i efterhand.
6. Beräkna uppmätt förstoringsgrad = aktiv sensorbredd ÷ linjalens bredd i bildrutan.

Om en hypotetisk sensor som är 24 mm bred till exempel registrerar exakt 30 mm av linjalen över bildrutan blir m = 24/30 = 0,80×. Det är det uppmätta optiska avbildningsförhållandet. Dess horisontella motsvarighet för fullformatsbildutsnitt är 0,80 × 36/24 = 1,20×.

Håll linjalen parallell med sensorn och läs av hela millimeterintervall noggrant. En lutad skala eller en ändrad beskärning av bilden ger mätfel. Anteckna ringlängd, brännvidd, fokuseringsinställning, linjalens bredd i bildrutan och den beräknade förstoringsgraden så att du kan återskapa uppställningen.

Använd formeln för mellanringar för att välja en första kombination, sensormåtten för att förutse kompositionen och linjalfotot för att fastställa det faktiska avbildningsförhållandet. När det uppmätta bildfältet rymmer motivet och det omgivande utrymme du vill ha byter du ut linjalen mot motivet och behåller de optiska inställningarna när du fotograferar.

• In Focus: Experimentera med makrofotografering hemma — Nikon
• Makromellanringar och närbildslinser — Cambridge in Colour
• Så påverkar mellanringar förstoringsgraden — Bill Claff, Photons to Photos
• Vad är beskärningsfaktor och hur beräknar jag den? Förklaringar av DX och FX — Nikon
• EF50mm f/1.8 STM-instruktioner — Canon