Фокусное расстояние объектива что это такое: Фокусное расстояние, угол обзора и перспектива в фотографии

Содержание

4 шага к пониманию фокусных расстояний

Почему вы должны знать, что такое фокусное расстояние?

Знать, что такое фокусное расстояние и в чем заключаются особенности, особенно важно при покупке объективов. Этот урок даст вам информацию о том, как работают объективы с различным фокусным расстоянием, как использовать их творчески и выбрать те, которые подходят именно вам.

Шаг 1 – Что это на самом деле означает?

Фокусное расстояние вашего объектива в основном определяет, какой масштаб изображения будет в ваших фотографиях: чем больше число, тем больше будет эффект увеличения и приближения.

Очень часто неправильно понимают фокусное расстояние, говоря что оно измеряется от передней или задней линзы. В действительности это расстояние от точки конвергенции до сенсора или пленки в фотоаппарате. Посмотрите на диаграмму ниже, где это объясняется

Шаг 2 – Различные фокусные расстояния и как они используются

Сверхширокоугольный 12-24 мм

Эти объективы считаются узкоспециализированными и не часто входят в комплект объективов обычного фотографа. Они создают столь широкий угол обзора, что изображение может выглядеть искаженным, так как наши глаза не привыкли к такого рода диапазонам. Они часто используются в событийной и архитектурной фотографии, для съемки в ограниченном пространстве. Широкоугольные объективы как бы помещают фотографа в центр событий, делая его уже не наблюдателем, а участником, создают эффект присутствия. Они не очень подходят для портретной съемки, так как увеличивают перспективу настолько, что черты лица могут искажаться и выглядеть неестественно.

Широкоугольный 24-35 мм

Здесь вы найдете много комплектных объективов для полнокадровых камер, они начинаются с фокусного расстояния 24 мм, когда угол широкий, но искажения еще не столь выражены. Эти объективы широко применяются для репортажной фотографии, фотожурналистами для документальных съемок, поскольку они обладают достаточно широким углом, чтобы включить большое количество объектов, и при этом искажения не столь значительны.

Стандартный 35-70 мм

Именно в этом диапазоне фокусных расстояний 45-50 мм угол зрения объектива будет примерно соответствовать тому, как видят наши глаза (исключая боковое зрение). Я лично хотел бы использовать этот диапазон при съемке на улице или на встречах с друзьями в пабе или за обеденным столом. Стандартный объектив, такой как 50 мм f/1.8 – отличный недорогой и дает отличные результаты. Объектив с фиксированным фокусным расстоянием всегда даст лучшее качество изображения, чем зум. Это потому, что он построен с единственной целью. Он делает одну работу хорошо, а несколько заданий плохо.

Начальное телефото 70-105 мм

Этот диапазон обычно является крайним для комплектных объективов. С него начинаются телеобъективы и фикс-объективы для портретной съемки (около 85 мм). Это хороший выбор для портретной съемки, так как им можно снимать крупноплановые портреты без искажений, а также получать отделение объекта от фона.

Теле 105-300 мм

Объективы в этом диапазоне часто используются для далеких сцен, таких как здания, горы. Они не подходят для пейзажей, так как сжимают перспективу. Линзы более длиннофокусного диапазона в основном используются для съемки спорта или диких животных.

Шаг 3 – Как фокусное расстояние влияет на перспективу?

Об этом я уже говорил в предыдущем разделе, но чтобы дать вам более полное представление о влиянии фокусного расстояния на перспективу, я сделал 4 фото одних и тех же предметов на разных фокусных расстояниях и сравнил их. Три предмета (банки с супом) находились в одном и том же положении на расстоянии 10 см друг от друга на каждой фотографии. Стоит отметить, что снимки сделаны на кроп-камеру, поэтому фокусное расстояние будет несколько больше.

Теперь поговорим о том, что такое кроп-фактор. В сущности это означает, что если любую линзу для полного кадра (EF, FX и т.д.) поставить на тушку с кроп-фактором, то часть изображения обрежется. Коэффициент обрезки будет составлять примерно 1.6. В реальном выражении это означает, что если вы снимаете объективом 35 мм, получите результат, как будто снимали объективом 50 мм.

Как это работает – показано на рисунках ниже. Это фактически зуммированое изображение, сужение угла зрения объектива.

Даже на объективах, которые сконструированы для кроп-камер (EF-S, DX), будет наблюдаться подобный эффект, так как фокусные расстояния всегда указывается для полного кадра. Просто эти объективы на полном кадре дадут сильный эффект виньетирования, так как изображение проецируется не на всю площадь кадра.

Вот и все! И еще два совершенно разных снимка, сделанных на разных фокусных расстояниях. Первый на 24 мм, второй на 300 мм (оба на камере с кроп-сенсором).

Что такое фокусное расстояние объектива?

Упрощенный ответ про фокусное расстояние — это степень приближения объектива.

Итак, на объективе написана много цифр. Нам нужны те, возле которых есть буквы «mm». У каждого объектива разные надписи. Например, у меня есть зум-объектив Canon, на котором написано 17-40 mm.

Вы, наверное, уже догадались — если мы с помощью кольца зуммирования выкрутим его на 40mm, то приблизим объект. Если оставим объектив на 17mm, то ничего не будет приближено и в кадр поместится много объектов.

Посмотрите, как мы приближаем, увеличивая фокусное расстояние объектива:

Объектив Canon EF 17-40mm называется широкоугольным зум-объективом. Почему он так называется, вы, наверное, уже поняли — потому что на 17mm угол обзора широк, в кадр попадает много объектов.

Но есть у меня не только «ширик», но и телезум —Canon 70-200mm. В переводе с греческого слово «теле» обозначает приближение. Да и сама маркировка на объективе (70-200) вам уже подсказывает, что с помощью такого объектива можно снять удаленный от нас объект. Ведь фокусное расстояние у такого объектива большое, а заначит и приближает он больше.

Внешний вид объективов с разными фокусными расстояниями сам подсказывает, какой объектив для чего предзназначен:

Бывает, что на объективе написана всего одна цифра. Это значит, что у них не переменное (вроде 17-40mm), а постоянное фокусное расстояние (например, 40mm, 50mm, 85mm и так далее). Вы уже поняли, что объективы с постоянным фокусным расстоянием не позволяют приближать/удалять сверх того значения, которое на них указано. Но зато у них гораздо выше качество изображение — такие объективы выдают более резкие, сочные снимки и часто красиво размывают фон.

Вы уже поняли, что объективы с переменным фокусным расстоянием (вроде 17-40mm) часто называют зум-объективами, потому что у них есть кольцо зуммирования, с помощью которого мы изменяем фокусное расстояние и приближаем/удаляем объект.

А объективы с постоянным фокусным расстоянием часто называют называют фикс-объективами, потому что фокусное расстояние у них зафиксировано на одном значении.

Каждое фокусное расстояние подходит для своих сюжетов. Например, на 17mm удобно снимать пейзажи — ведь в кадр попадет широкая панорама. На 85mm, 100mm и 135mm традиционно снимают портреты, потому что в этом случае минимальны геометрические искажения объектива (и вдобавок хорошо размывается фон). На 200mm и более снимают репортажи, птиц, диких зверей — в общем, все те сюжеты, где фотограф находится далеко от предмета съемки.

ЧИТАЙТЕ СТАТЬЮ ПРО ФОКУСНЫЕ РАССТОЯНИЯ, НАПИСАННУЮ АРТЕМОМ КАШКАНОВЫМ

ЧИТАЙТЕ МОИ ОБЗОРЫ ОБЪЕКТИВОВ

Что такое фокусное расстояние в фотографии

Многие фотографы неправильно понимают понятие фокусного расстояния.

Вопреки мнению некоторых людей, фокусное расстояние объектива не является его физическим размером и имеет мало общего с его общим размером. Так что же это тогда? В этой статье я отвечу на этот вопрос и расскажу, как решить, какое фокусное расстояние подходит для вашего стиля фотографии.

Определение фокусного расстояния

Не вдаваясь в подробное обсуждение физики, скажу, что фокусное расстояние объектива — это оптическое свойство объектива. Оно измеряет расстояние в миллиметрах между оптическим центром объектива и сенсором камеры (или плоскостью пленки). Фокусное расстояние определяется камерой, сфокусированной на бесконечность. Объективы называются по их фокусному расстоянию, и вы можете найти эту информацию на тубусе объектива. Например, объектив 50 мм имеет фокусное расстояние 50 мм.

Этот объектив Fujifilm имеет фокусное расстояние 50 мм.

В определении фокусного расстояния я упомянул «оптический центр» объектива. Вам может быть интересно, что это такое. Объектив фотоаппарата не сделан из цельного куска стекла. Вместо этого, объектив — это комбинация линз и групп элементов. Эти комбинации помогают сфокусировать свет и уменьшить искажения. Место, где все световые лучи сходятся, чтобы сформировать резкое изображение, называется оптическим центром линзы.

Фокусное расстояние — это свойство самого объектива, а не камеры. Я имею в виду, что 50-миллиметровый объектив — это 50-миллиметровый объектив, независимо от того, используется ли он на полнокадровой,или на кроп камере. Однако размер сенсора играет роль, но об этом чуть ниже.

Фокусное расстояние и ширина обзора.

Хотя определение фокусного расстояния может иметь значение для некоторых людей, например, для фотографов, это не то, о чем вам нужно помнить. Важнее понять, что нам говорит фокусное расстояние. Фокусное расстояние описывает угол обзора объектива. То есть, какую часть сцены перед нами захватывает объектив.

И, кроме того, насколько большими объекты выглядят в кадре. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол его обзора. При использовании объективов с большим фокусным расстоянием, объекты кажутся больше, чем их видят наши глаза. С другой стороны, объективы с коротким фокусным расстоянием обеспечивают гораздо более широкий угол обзора. Таким образом, элементы в кадре кажутся намного меньше, чем на взгляд человека.

Взгляните на эту иллюстрацию. Согласно заявлению Nikon, его объектив 500 мм f / 5.6 имеет угол обзора 5 °, а его объектив 50 мм f / 1,4 имеет угол обзора 46 °. И, наконец, его объектив 20 мм f / 1.8 имеет угол обзора 94 °. Как видите, более длинный 500-миллиметровый объектив захватывает гораздо более узкий фрагмент сцены.

В результате в кадре запечатлена только часть одной лодки. С другой стороны, объектив 50 мм имеет более широкий угол обзора. Находясь в том же месте, вы можете снимать гораздо более широкий участок сцены, включая несколько лодок и несколько далеких скал. Однако с объективом 20 мм вы можете запечатлеть всю сцену в одном кадре.

Во время недавней поездки на озеро Тахо я встретил двух парней, занимающихся скалолазанием. Хотя у меня не было камеры на штативе, я сидел на камнях и сделал все четыре кадра с одного и того же места. Обратите внимание, как мои фотографии сужаются в сцене, когда я увеличиваю альпиниста.

При фокусном расстоянии в 25 мм мужчин практически не видно. В качестве альтернативы, на 140 мм вы можете увидеть выражение лица альпиниста. Между прочим, ему удалось подняться еще на 3 метра вверх, прежде чем он потерял хватку, соскользнул со скал и благополучно оттолкнулся обратно на землю!

X-T2 + XF16-55mmF2.8 R LM WR @ 25mm, ISO 200, 1/320, f/9.0

X-T3 + XF50-140mmF2.8 R LM OIS WR @ 50mm, ISO 160, 1/550, f/6.4

X-T3 + XF50-140mmF2.8 R LM OIS WR @ 87mm, ISO 160, 1/480, f/6.4

X-T3 + XF50-140mmF2.8 R LM OIS WR @ 140mm, ISO 160, 1/450, f/6.4

Поле зрения и эквивалентное фокусное расстояние

Термины «угол обзора» и «поле зрения» часто используются как синонимы. Однако, как я сказал выше, угол обзора — это оптическое свойство объектива. Оно не меняется независимо от того, какой тип камеры используется. Поле зрения, с другой стороны, является результатом комбинации объектива и камеры. Поле зрения зависит не только от фокусного расстояния объектива, но и от размера сенсора камеры.

Полнокадровая камера имеет сенсор того же размера, что и 35-мм пленочный негатив (36 мм x 24 мм). Однако цифровые камеры сегодня поставляются с сенсорами самых разных размеров в зависимости от производителя и модели камеры. Датчики, размер которых меньше полного кадра, считаются кадрированными. Этот термин происходит от того факта, что эти меньшие датчики видят меньшие сцены, подобно тому, как это происходит при кадрировании изображения.

Фраза «эффективное фокусное расстояние» (также известное как эквивалентное фокусное расстояние 35 мм) используется для обозначения того, что фиксирует объектив, с точки зрения датчика 35 мм. Поскольку большинство фотографов привыкло работать с 35-мм пленочными фотоаппаратами, по крайней мере, те из нас, у кого есть несколько седых волос, полнокадровый формат был принят в качестве стандарта.

Эквивалентное фокусное расстояние описывает фокусное расстояние объектива, которое вам понадобится для полнокадровой камеры, чтобы получить то же поле зрения, что и данный объектив на камере с обрезанным сенсором. Здесь в игру вступает кроп фактор. Эквивалентное фокусное расстояние находится путем умножения фокусного расстояния объектива на кроп-фактор неполнокадровой камеры. Для Nikon это камеры DX с кроп-фактором 1,5. Камеры Canon EF-S имеют кроп-фактор 1,6. Кроме того, у микрокамер 4/3 кроп-фактор равен 2,0, а у сенсоров Sony и Panasonic 1 ″ кроп-фактор равен 2,7.

Нижнее изображение было снято объективом 24-70 мм f / 2,8 с фокусным расстоянием в 44 мм на моем полнокадровом Nikon D800. Если бы я поставил именно этот объектив с таким же увеличением на мой Nikon D500 (у которого обрезанный сенсор), это все равно был бы объектив 24-70 мм при 44 мм. Однако, на D500 поле зрения будет меньше, ведь фото сенсор меньше.

В этой ситуации я бы получил снимок, на котором только то, что обведено красным. Мое эффективное фокусное расстояние на D500 будет 44 мм x 1,5 или 66 мм. Другими словами, если бы я хотел запечатлеть то, что выделено красным на моем D800, мне пришлось бы использовать объектив с фокусным расстоянием 66 мм. Конечно, я мог бы также увеличить свой объектив 24-70 мм с 44 до 66 мм.

NIKON D800 + 24-70mm f/2.8 @ 44mm, ISO 200, 10s, f/22.0

Подробнее про эквивалентное фокусное расстояние, читайте в этой статье.

Классификации фокусных расстояний

Объективы фотоаппаратов подразделяются на пять категорий в зависимости от их эквивалентного фокусного расстояния. Сверхширокоугольные объективы имеют фокусное расстояние менее 24 мм в полнокадровом режиме. Они захватывают невероятно широкий кругозор. Однако из-за этого они часто представляют искаженное представление о мире. Это забавные в использовании объективы, они имеют очень близкое минимальное расстояние фокусировки и большую глубину резкости. Если вы фотографируете интерьер, эти объективы стоит иметь в сумке.

NIKON D7000 + 10.5mm f/2.8 @ 10.5mm, ISO 200, 1/500, f/10.0, эквивалентное фокусное расстояние = 15мм

X-T3 + XF10-24mmF4 R OIS @ 10mm, ISO 160, 0.8 seconds, f/10.0, эквивалентное фокусное расстояние = 15мм

Эквивалентное фокусное расстояние широкоугольных объективов находится в диапазоне от 24 мм до 35 мм. Эти объективы по-прежнему обеспечивают широкий обзор и часто используются пейзажными и архитектурными фотографами. Когда вы используете широкоугольный объектив, неплохо было бы попытаться включить некоторый интерес к переднему плану.

Это придаст вашим фотографиям ощущение масштаба и поможет привлечь внимание зрителей к вашему изображению. Поскольку эти объективы имеют очень большую глубину резкости, легко сфокусировать как близкие, так и далекие объекты.

NIKON D800 + 24-70mm f/2.8 @ 24mm, ISO 100, 1/20, f/8.0, эквивалентное фокусное расстояние = 24мм

NIKON D800 + 24-70mm f/2.8 @ 24mm, ISO 200, 1/15, f/11.0, эквивалентное фокусное расстояние = 24мм

Стандартные объективы имеют фокусное расстояние от 35 мм до 70 мм. Они захватывают мир так, как видят наши глаза. Они вызывают минимальные искажения, поэтому их любят фотографы-портретисты. Еще одна особенность объективов в этом диапазоне фокусных расстояний — их способность изолировать объект от фона, используя гораздо меньшую глубину резкости, чем у широкоугольных объективов.

X-T2 + XF35mmF2 R WR @ 35mm, ISO 400, 1/1700, f/2.0, эквивалентное фокусное расстояние = 53мм

X-T2 + XF16-55mmF2.8 R LM WR @ 41.4mm, ISO 200, 1/200, f/4.0, эквивалентное фокусное расстояние = 62мм

Фокусное расстояние от 70 мм до 300 мм считается телеобъективом. Их регулярно используют фотографы дикой природы, чтобы незаметно приблизиться к объекту съемки. Эти объективы имеют небольшую глубину резкости даже при небольшой диафрагме, поэтому получение резкого фокуса имеет решающее значение.

X-T2 + XF50-140mmF2.8 R LM OIS WR @ 140mm, ISO 1600, 1/500, f/5.6, эквивалентное фокусное расстояние = 210мм

X-T3 + XF50-140mmF2.8 R LM OIS WR @ 140mm, ISO 160, 1/25, f/8.0, эквивалентное фокусное расстояние = 210мм

Супертелеобъективы имеют фокусное расстояние более 300 мм. Их часто используют для фотографирования птиц и других небольших удаленных объектов. Эти объективы могут быть очень большими и тяжелыми, и для их поддержки может потребоваться штатив. К тому же они очень дорогие!

Объектив Nikon AF-S NIKKOR 800mm f / 5.6E FL ED VR на момент написания этой статьи стоит колоссальные 16 300 долларов! К счастью, сейчас доступны гораздо более дешевые варианты, которые позволяют фотографам с нормальным кошельком заняться фотографией птиц!

X-T3 + XF100-400mmF4.5-5.6 R LM OIS WR @ 400mm, ISO 400, 1/280, f/5.6, эквивалентное фокусное расстояние = 600мм

NIKON D7100 + 80-400mm f/4.5-5.6 @ 400mm, ISO 400, 1/800, f/5.6, эквивалентное фокусное расстояние = 600мм

Опять же, все числа, которые я только что упомянул, даны в полнокадровом формате. Если у вас есть камера с обрезанным сенсором, то вам нужно будет найти эквивалентные фокусные расстояния, разделив эти числа на 1,5, 2 или на любой другой коэффициент кадрирования.

Объективы с переменным или с постоянным фокусным расстоянием?

Объективы с постоянным фокусным расстоянием имеют фиксированное фокусное расстояние. С другой стороны, зум-объектив имеет переменное фокусное расстояние. Некоторые популярные диапазоны зум-объективов включают 16-35 мм, 24-70 мм и 70-200 мм. Отличный объектив для путешествий — это объектив, охватывающий как широкий диапазон, так и телефото, например объектив 18–200 мм. Преимущество здесь в том, что вам не придется носить с собой множество объективов или менять объективы для съемки широких видов и крупных планов архитектурных деталей.

Однако у зумов есть обратная сторона: они часто не такие оптически четкие, как обычные. Хотя этот пробел сокращается с появлением новых и лучших технологий, он все еще существует, особенно когда речь идет о суперзумах, таких как объективы 18-200 мм. Еще один недостаток заключается в том, что у них обычно более узкая максимальная диафрагма, чем у объективов с постоянным фокусным расстоянием.

В то время как верхняя часть линейного зума может иметь фиксированную диафрагму f / 2.8, объективы с постоянным фокусным расстоянием могут открываться намного шире и часто пропускать несколько дополнительных ступеней света. Это может сделать объективы с постоянным фокусным расстоянием более желательными в условиях низкой освещенности.

Заключение

Не зацикливайтесь на определении фокусного расстояния или даже на разнице между углом зрения, полем обзора и эквивалентным фокусным расстоянием объектива. Важно помнить, что объективы с большим фокусным расстоянием приближают объекты, как телескоп. С другой стороны, широкоугольные объективы отлично подходят для съемки больших пейзажей.

Если вам нужно подойти к объекту ближе, чем вы можете физически, выберите телеобъектив. Если вам нравится снимать пейзаж и архитектуру, обязательно возьмите с собой широкоугольный объектив. Для портретной живописи и всего остального вы не ошибетесь, если выберите обычный недорогой объектив.

Если у вас есть вопросы, напишите мне в комментариях ниже, и спасибо за чтение!

Все самые востребованные фокусные расстояния в одном зум-объективе

Как профессиональный семейный и детский фотограф, на каждую фотосессию я всегда носила с собой несколько объективов. У меня есть любимые фокусные расстояния, которые я постоянно использую, и до сих пор не получалось найти один-единственный объектив, который бы объединил их. Начав снимать на TAMRON 35-150mm F/2.8-4 Di VC OSD (модель A043), я поняла, что этот объектив легко заменяет все остальные. У него есть мое любимое фокусное расстояние 35mm для съемки детских лиц с близкого расстояния, чтобы лучше отразить их индивидуальные особенности. Объектив дает невероятную резкость, особенно при фокусировке на глазах. Нет ни малейшей потери в деталях. Более длинные фокусные расстояния включают крайне востребованные 85mm и теледиапазон вплоть до 150mm. Это все равно, что иметь фотосумку, полную хороших фикс-объективов, но как бы обернутых в один удивительно компактный корпус с высокими оптическими характеристиками. Мне очень нравятся сжатие перспективы и фоны, наполненные мягким кремовым боке, которых я могу достичь при съемке моделью A043 на более длинных фокусных расстояниях.

Для меня важно, что объектив быстро фокусируется и выдает резкие изображения даже при активном движении моих объектов. Дети поют, танцуют, щекочут друг друга, крутятся и делают все то, что считают забавным, а мне нужно быть готовой запечатлеть эти моменты, потому что в большинстве случаев они повторяются только один раз.

Я уверена, что с превосходной конструкцией Tamron мне не нужно беспокоиться о дополнительной защите объектива, и я могу полностью сосредоточиться на предметах съемки и том веселье, которое мы с ними испытываем. Я буквально влюбилась в то, как объектив передает игру света и оттенки цветов. Оптические характеристики этого зума удивительны и он прекрасно справляется с сильным контровым светом без хроматических аберраций. Благодаря исключительному качеству объектива снимки великолепны прямо из камеры и требуют очень немного редактирования.

Мои общие впечатления от модели A043 крайне положительны. Четкая работа автофокуса, красивое боке и уникальный диапазон фокусных расстояний – это лишь несколько моих любимых особенностей данного зума. Я наконец-то нашла один-единственный объектив, который могу взять с собой на семейную фотосессию и полноценно заменить им все остальные. С ним я готова запечатлеть все важные моменты и самые мельчайшие их детали. Полная уверенность в своем фотооборудовании позволяет лучше сосредоточиться на предметах съемки и получить удивительные неповторимые кадры.”

Об авторе обзора:

Марси Рейф — семейный и детский коммерческий фотограф из Атланты, штат Джорджия. В дополнение к портретной съемке она также преподает основы фотографии. Марси является соучредителем образовательного клуба The Photographer’s Retreat для женщин-фотографов, а также автором учебного бестселлера Bringing Home the Story of the Beach. Она начала свою профессиональную фотографическую карьеру в 2010 году. Марси любит создавать кадры, демонстрирующие яркие эмоции, крепкие человеческие связи и подлинные моменты жизни.

Официальный сайт: http://marciereif.com/

Фотогалерея:

Фокусное расстояние: 85mm Экспозиция: F/3.5 1/200sec ISO 500

Фокусное расстояние: 150mm Экспозиция: F/4 1/640sec ISO 800

Фокусное расстояние: 150mm Экспозиция: F/4 1/125sec ISO 800

Фокусное расстояние: 150mm Экспозиция: F/4 1/80sec ISO 1250

Фокусное расстояние: 35mm Экспозиция: F/2.8 1/320sec ISO 500

Фокусное расстояние: 135mm Экспозиция: F/4 1/100sec ISO 1000

Фокусное расстояние: 35mm Экспозиция: F/4 1/500sec ISO 1000

Фокусное расстояние: 35mm Экспозиция: F/2.8 1/640sec ISO 1000

Фокусное расстояние: 38mm Экспозиция: F/3.5 1/2000sec ISO 800

Фотограф Марси Рейф о новом объективе TAMRON 35-150mm F/2.8-4 Di VC USD (A043)

Как выбрать фокусное расстояние объектива

При выборе камеры видеонаблюдения необходимо обязательно обращать внимание на фокусное расстояние объектива. Именно эта характеристика определяет угол обзора устройства. Соответственно, чем больше расстояние, тем меньше обзор.

Видеокамера с широким углом будет держать под контролем большую территорию, такую как стоянка автомобилей или пункты пропуска. Но ее недостаток – отсутствие детализации, который невозможно компенсировать высоким разрешением, так как без искажений свет до матрицы не дойдет.

Устройство же с узким углом обзора будет сосредоточено на деталях, но «видеть по сторонам» будет в разы меньше. Такой объектив отлично подойдет для наблюдения за одним объектом: кассой в магазине или рабочим местом.

В Интернете можно найти много таблиц с формулами, которые могут помочь в расчете фокусного расстояния. Но зачастую такая информация является устаревшей. Для того, чтобы понять и дать оценку возможностям оборудования, лучше всего опираться на личный визуальный опыт, так как на качество видео могут повлиять слишком большое количество факторов – от качества оптики до чувствительности матрицы.

Но если возможности посмотреть на способности видеокамеры нет, то, для определения расстояния, с которого камера видеонаблюдения распознает детали, можно использовать следующую формулу для расчета расстояния, с которого можно будет распознать лицо человека и номерной знак авто.

Умножить фокусное расстояние Full HD устройства на 5
Умножить фокусное расстояние HD устройства на 3

Безусловно, это будут лишь ориентировочные цифры.

Кроме того, чтобы выбрать фокусное расстояние нужно учитывать следующие факторы.

Место, где будет находиться видеокамера: чтобы изображение было качественным и детализированным, устройство должно изменять диаметр затвора в зависимости от уровня освещенности. Сегодня такой функцией обладает большинство уличных камер, некоторые из них способны проводить анализ степени освещенности с помощью технологии WDR (Wide Dynamic Range), которая выдает хорошую картинку даже при очень ярком переднем освещении.
Расстояние до объекта наблюдения и размер территории: если знать эти параметры, то можно определить примерное фокусное расстояние по формуле f = v • S/V
- f — фокусное расстояние
- v — размер сенсорной матрицы по вертикали
- S — расстояние до объекта (в метрах)
- V — высота объекта (в метрах)
Но этот расчет не может гарантировать, что устройство будет распознавать лица или номера машин. Он только даст представление о том, охватит камера нужную территорию, или нет.
Будет ли изменяться угол зрения в процессе использования камеры: если да, то следует выбрать устройство с ручным или механическим трансфокатором, если нет – можно использовать любую камеру без него.

Фокусное расстояние необходимо подбирать, исходя из размера территории. Не стоит вместо двух камер ставить одну. Качественная система видеонаблюдения должна состоять из нескольких устройств с разными углами обзора.

Минимальное расстояние для съемки

Наименьшее фокусное расстояние объектива показывает насколько близко можно подойти к объекту съемки и получать резкие снимки. Многие компактные камеры имеют возможность переключения в макрорежим. Этот режим позволяет снимать с расстояния в 2,5см до объекта и получать резкий снимок. Такая возможность доступна благодаря перегруппировке линз в объективе путем смещения задней группы дальше от сенсора.

Стандартные объективы на зеркальных камерах не имеют такой функции. Их наименьшее расстояние фокусировки определяется фокусным расстоянием объектива. Зато на маленьких фокусных расстояниях объективы дают большие углы обзора. На зеркальных камерах можно использовать зум объективы с ручной фокусировкой, но это хлопотно, неудобно и требует использования штатива.

Наилучшее решение для зеркалок для съемки объектов с близкого расстояния — это макрообъектив. Такой объектив не имеет возможности зумирования. У него фиксированное фокусное расстояние. Макрообъективы могут иметь различное фокусное расстояние. Для фотографирования насекомых отлично подойдет ФР равное 100мм. С ним можно достаточно далеко держать камеру, но снимать крупным планом. Для съемки ювелирных украшений лучше подойдут объективы с меньшим фокусным расстоянием.

Удлинительные кольца.

Удлинительные кольца — это дешевое решение по замене макрообъектива. Они накручиваются между объективом и камерой. Сами кольца линз не имеют. Они просто увеличивают фокусное расстояние объектива. Чаще всего продаются наборами по три штуки. Их можно устанавливать по одному или все вместе. Таким образом, можно получить 7 различных вариантов увеличения ФР.

Макролинзы.

Это набор удлинительных тубусов. Они лишают объектив функции автофокусировки. Макролинзы работают как обычные увеличительные линзы. Они накручиваются на переднюю часть объектива по резьбе для фильтров. Их можно устанавливать как на объективы с фиксированным фокусным расстоянием, так и на зум-объективы.

Качество снимков, сделанных с макролинзами не очень хорошее, но данное решение является самым дешевым на пути к макросъемки. Макролинзы можно накручивать на любые объективы как компактных камер, если предусмотрено крепление, так и на объективы зеркальных фотоаппаратов, включая зум-объективы.

В фокусе приближения: научный подход

Какие оптические устройства можно использовать для портативных телекамер видеожурналистики и внестудийного видеопроизводства? Как увеличить масштаб изображения? Как расширить угол поля зрения? Нередко эти вопросы возникают у теле- и кинооператоров, ведущих съемку объектов, удаленных на значительное расстояние, или в ограниченном пространстве.

Ведущие фирмы-производители телевизионной оптики — Fujinon и Canon — обязательно включают в свои каталоги информацию об оптических устройствах, значительно расширяющих эксплуатационные возможности операторской техники. К этим устройствам относятся, прежде всего, широкоугольные и длиннофокусные конвертеры, эффектные и широкоугольные насадки, линзы ближней съемки и др. Необходимость применения таких устройств определяется тем, что нельзя в одном объективе телекамеры совместить и широкий угол, и значительное фокусное расстояние, и большой диапазон изменения фокусных расстояний. А применив, к примеру, для одного объектива широкоугольный и длиннофокусный конвертеры, можно более чем в два раза расширить диапазон фокусных расстояний, что, в свою очередь, увеличит и максимальный угол поля зрения, и максимальное фокусное расстояние объектива телекамеры.

Не всегда максимальное фокусное расстояние объектива, наличие встроенного экстендера и механизма макросъемки могут обеспечить требуемый масштаб изображения. Вот тогда-то и возникает необходимость иметь «под рукой» оптические устройства, значительно увеличивающие размер изображения. Что же это за устройства, и каковы их возможности?

1. Телеконвертеры

Под телеконвертером или сокращенно ТК понимается афокальная оптическая насадка, состоящая из первого положительного и второго отрицательного компонентов, каждый из которых выполнен минимум из одной линзы. Увеличение ТК (b_ТК) всегда больше единицы. ТК устанавливается на переднюю часть оправы объектива телекамеры. Максимальное фокусное расстояние эквивалентной системы (ТК + объектив телекамеры) равняется ƒ’ _{max, экв} = β_ТК ·ƒ’ _{max, об}, где ƒ’ _{max, об} — максимальное фокусное расстояние объектива телекамеры.

При этом, исходя из известной формулы определения величины изображения (у’ _экв = ƒ’_об·tgσ), получаем увеличение масштаба изображения в b раз, т.к. у’ = β_ТК ·ƒ’_об ·tgσ где σ — половина угла поля зрения, ƒ’_об — фокусное расстояние объектива телекамеры. Геометрическое относительное отверстие объектива при установке ТК сохраняется неизменным, что является значительным преимуществом перед экстендером, при использовании которого относительное отверстие уменьшается пропорционально увеличению экстендера. Эффективное относительное отверстие при использовании ТК несколько уменьшается (≈ на 5÷8%) из-за потерь на отражение и поглощение света в стекле линз ТК. Однако эти потери практически не сказываются на цветопередаче и уровне освещенности. Технические характеристики современных ТК приводятся в таблице 1. Как следует из таб! лицы, увеличение современных ТК равняется 1,5^x -1,7^х, а масса составляет примерно 1 кг, исключая ТК -1,5 , являющегося в настоящее время самым легким телеконвертором (масса — 0,62 кг).

Для полупрофессиональных телекамер типа AG-455, NV-M9000 и других АО ВНИИТР предлагает

**Таблица 1. Технические характеристики телеконвертеров.**
Обозначение		Увеличение (кратность)	Масса (кг)	Габариты (ØxL), мм	Посадочный диаметр, мм	Фирма	Страна
ТК-1,5		1,5	0,62	116×89	54-90	ОАО ВНИИТР	Россия
ТК-1,6		1,6	0,85	116×94
ТК-1,7		1,7	1,08	125×112
TVC + адаптеры	TCV-75B	1,6	1,01	125×112	75	Fujinon	Япония
	TCV-80B	1,6	1,01	125×112	80
	TCV-85B	1,6	1,03	116×88,1	85
	TCV-90B	1,6	0,96	116×87,5	90
	TCV-100B	1,6	1,07	120×84,1	100
T15II + адаптеры	T15II-80II	1,5	1,07	120×84,1	80	Canon
	T15II-85II	1,5	1,07	120×84,1	85
	T15II-90II	1,5	1,07	120×84,1	90
	T15II-98II	1,5	1,07	120×84,1	98
	T15II-100II	1,5	1,07	120×84,1	100
TA15		1,66	1	120×84,1	85	Angenieux	Франция
TVC-15+адаптеры A75,A80,A85,A90		1,5	0,95	120×80	75,80,85,90	CTG	Белоруссия

реверсивный конвертер РК-0,65^х/1,55^х с увеличением 1,55^х, габаритами Ø70х58 мм и массой 0,35 кг. Особенностью конвертера РК-0,65^х/1,55^х является возможность не только увеличивать масштаб изображения, но и увеличивать поле зрения почти до 100° при установке конвертера в противоположном положении на объектив телекамеры.

Телеконвертеры комплектуются либо адаптерами, либо переходными кольцами, обеспечивающими жесткую установку ТК на объективы телекамер. Телеконвертер фирмы Canon без адаптера. Телеконвертеры АО ВНИИТР выпускаются в комплекте с переходными кольцами. Поскольку на практике чаще всего нет необходимости использовать при съемке с ТК весь диапазон фокусных расстояний объектива (требуется только ƒ’_max), а также с целью получения меньших габаритов и массы, расчет и конструкция ТК выполняются без каширования кадра в диапазоне 2,2^x — 3,5^х от максимального фокусного расстояния эквивалентной системы (ТК + объектив). Вне этого диапазона создается эффект уменьшающегося круглого отверстия с изображением. Когда возникает необходимость работы с ТК на всем диапазоне фокусных расстояний и освещенность объекта вполне достаточна, включают встроенный экстендер. В этом случае эффект круглого отверстия отсутствует, а изображение заполняет ве! сь формат мишени телекамеры. Корпус оправы ТК выполняется либо из двух объединяемых резьбой оправ, либо в виде единой оправы, причем каждая конструкция имеет свои достоинства и свои недостатки. Единый корпус оправы обеспечивает более точную центровку линзовых компонентов, но требует выполнения индивидуальной комплектовки линз по толщинам и воздушным промежуткам с подрезкой технологического припуска промежуточного кольца. Составной корпус оправы ТК удобен при юстировке афокальности (не требуется комплектовка и подрезка промежуточного кольца) благодаря регулировке по резьбе воздушного промежутка между линзовыми компонентами. Но центрировка в этом случае менее точна и масса ТК несколько возрастает. Минимальная дистанция съемки S_minТК эквивалентной системы (ТК + объектив) возрастает и определяется по формуле S_minТК = β²_ТК·S_{min об} , где S_{min об} — минимальная дистанция объектива телекамеры.

2. Сменные экстендеры

Сменный экстендер (СЭ) представляет собой оптическую насадку с отрицательной оптической силой, состоящую из двух и более линз; СЭ устанавливается на задний компонент объектива телекамеры. Крепление СЭ к объективу — байонетное. Эквивалентное фокусное расстояние объектива со сменньм экстендером равняется ƒ’_экв = β_СЭ*ƒ’_об

Минимальная дистанция при съемке с экстендером сохраняется, что является преимуществом по сравнению с ТК.

Выпускаемые японскими фирмами Fujinon и Canon сменные экстендеры имеют двукратное увеличение и, как встроенные экстендеры, в отличие от телеконвертеров снижают светосилу объектива телекамеры пропорционально квадрату увеличения применяемого экстендера. Кроме того, СЭ менее универсальны в части установки на объектив, чем телеконвертеры. Как положительное качество СЭ можно отметить его малые габариты и массу. Что применять — сменный экстендер или телеконвертер, а, может быть, использовать их совместно — определяется конкретным заданием, стоящим перед телеоператором.

3. Линзы ближней съемки

Линзы ближней съемки (ЛБС или Clouse-Up Lens) представляют собой однолинзовые плосковыпуклые насадки, обращенные плоской поверхностью линзы к объекту съемки. Этим достигается более высокое качество изображения, чем при установке ЛБС наоборот. Применяют ЛБС, в основном, в научных и медицинских целях, а также в популярных передачах о природе при съемках мелких деталей и объектов.

В настоящее время выпускаются ЛБС с фокусным расстоянием от 0,4 м до 1,3 м. АО ВНИИТР производит ЛБС с ƒ’ = 400мм; 800мм; 1300мм.

Эффективность применения ЛБС наглядно демонстрируется таблицами 2, 3. Так из таблицы 2 следует, что при использовании ЛБС с ƒ’ = 800 мм и ƒ’ = 1300 мм увеличение объекта съемки возрастает от 1,5^х до 2,2^х , а по сравнению с макросъемкой — в 2,7^x-3,4^x . Применяя ЛБС с более коротким фокусным расстоянием (400-500 мм), можно достичь еще большего масштаба изображения. Однако нужно отметить, что при ƒ’_ЛБС<400 мм качество изображения снимаемого объекта ухудшается (особенно по полю).

Преимущество применения ЛБС перед режимом «макро» состоит также в возможности плавного выполнения эффекта «отъезда-наезда» При макросъемке без ЛБС объектив устанавливается на минимальное фокусное расстояние и переход на другое фокусное расстояние исключен, т.е. эффект «отъезда-наезда» в режиме «макро» невозможен. Опуская промежуточные математические выкладки, приведем приближенные формулы, по которым определяются минимальная дистанция съемки, величина объекта съемки и другие величины при использовании ЛБС.

D_ЛБС = D*ƒ’_ЛБС / D+ƒ’_ЛБС ( 1 )

β _{ЛБС ∞} = ƒ’_об / ƒ’_ЛБС ( 2 )

β _ЛБС,D = D / ƒ’_ЛБС +1 ( 3 )

**Таблица 2.**
Тип объектива				A16x9RM / ERM / MD	A15x8EVM / ERD	A20x8EVM / ERD	J15ax8BIRS / JAS		YJ17x9.5BKRS
Тип ЛБС				ECL8077	ECL8082	ECL8095	82CL-UP800H	82CL-UP1300H	82CL-UP800H	82CL-UP1300H
Ф о к у с и р о в к а	D_{min об} без ЛБС		Р а з м е р о б ъ е к т а , м м	51×38	45×33	44×33	44×33		48×36
	ЛБС	D_об=oo		49×37	59×44	44×33	58×43	94×71	43×32	70×52
	ЛБС	D_{min об}		24×18	25×19	21×16	24×18	29×22	22×16	28×20
β_ЛБС к D_{min об, крат}				2,1	1,7	2,1	1,8	1,5	2,2	1,8
f_ЛБС, мм				800			800	1300	800	1300
Фирма				Fujinon			Canon

(*)
Размер объекта съемки определяется для максимального фокусного расстояния объектива.

**Таблица 3. Тип объектива: J14a x 8S BIRS**
Тип объектива				J14a x 8S BIRS
Тип ЛБС				82CL-UP800H	82CL-UP1300H
Ф о к у с и р о в к а	D_min=0,8 без ЛБС		Р а з м е р о б ъ е к т а , м м	55×41
	ЛБС	D_об=oo		59×44	96×72
		D_об=0,8		27×20	34×25
	Макро	D_{min об}=0,05		92×68
f_ЛБС, мм				800	1300
β_ЛБС крат. к макро объектива				3,4	2,7

β _об,D = ƒ’_об / D ( 4 )

β _экв,D = β _ЛБС,D*β об = (D / ƒ’_ЛБС+1)* ƒ’_об / D ( 5 )

Y = -Y’ / β _экв ( 6 )

D _ЛБС, β _{ЛБС ∞} β _{ЛБС, D} , ƒ’_ЛБС — дистанция съемки, увеличение для значений шкалы ∞, D и фокусное расстояние ЛБС; D — дистанция по шкале объектива;

β _об,D , ƒ’_об — увеличение объектива при дистанции D и фокусное расстояние объектива;

β _экв, — эквивалентное увеличение системы ЛБС+ объектив телекамеры;

Y , Y’; — размеры объекта съемки и его изображения на мишени передающей трубки или матрицы ПЗС.

Приведенные выше формулы (1 — 6) получены из условий, что фокусное расстояние совместной системы ЛБС + объектив телекамеры и воздушный промежуток между ЛБС и передней линзой объектива малы по сравнению с дистанцией съемки и ими можно пренебречь.

В заключение следует подчеркнуть, что применение оптических устройств для одних и тех же условий съемки может быть различным. Это в немалой степени определяется опытом работы оператора, его привычками и «привязанностями» к определенному виду устройств, что, в конечном счете, и создает индивидуальность телепередачи. И все-таки у каждого оптического устройства существуют свои основные достоинства, которые необходимо выделить и учитывать при проведении съемки. Итак,

Телеконвертер
Увеличение фокусного расстояния без изменения относительного отверстия объектива телекамеры.
Линза ближней съемки
Увеличение масштаба изображения мелких объектов с возможностью выполнения эффекта «отъезда-наезда»
Сменный экстендер
Увеличение диапазона фокусных расстояний при малых габаритах и массе оптического устройства.

В.И.Савоскин

Литература:

Проспекты фирмы Fujinon, Canon, Angenieux за 1997 г.
Каталог по ТВ оптике фирмы Canon за 1992 г.

Публикуется с разрешения автора и редакции Информационного бюллетеня ВНИИТР

Назад в раздел

Фокусное расстояние объектива: нормальное, короткое, длинное, специальные объективы

Фокусное расстояние объектива — самая важная характеристика объектива. Одно из главных преимуществ зеркальной камеры с одним объективом или камеры обзора — взаимозаменяемость линз; Причина, по которой фотографы имеют более одного объектива, заключается в том, что они могут изменять фокусное расстояние объектива. …

PDF: Фокусное расстояние объектива, основное различие между объективами

Нормальное фокусное расстояние Как для человеческого зрения

Объектив с нормальным фокусным расстоянием, как можно догадаться из названия, дает изображение на пленке, которое кажется нормальным по сравнению с человеческим зрением.Изображение включает примерно тот же угол обзора, что и человеческий глаз, если смотреть прямо вперед, а относительный размер и расстояние между ближними и дальними объектами кажутся нормальными. …

PDF: нормальное фокусное расстояние, наиболее подходящее для человеческого зрения

Короткое фокусное расстояние, широкоугольные объективы

Линзы с коротким фокусным расстоянием также называют широкоугольными или иногда широкоугольными линзами, что описывает их наиболее важную особенность: они рассматривают сцену под более широким углом, чем обычно.Объектив с нормальным фокусным расстоянием записывает то, что вы видите, когда смотрите на сцену с фиксированными глазами в одном положении. …

PDF: Широкоугольные объективы с коротким фокусным расстоянием

Длиннофокусные телеобъективы

Объектив с большим фокусным расстоянием, кажется, приближает объекты, как телескоп. По мере увеличения фокусного расстояния часть сцены отображается меньше (угол обзора сужается), но то, что отображается, увеличивается (увеличение увеличивается). …

PDF: Длиннофокусные, телеобъективы

PDF: Минимальное расстояние фокусировки для средних телеобъективов

Зум-объектив, макрообъектив и объектив «рыбий глаз»

В дополнение к обычному ассортименту объективов с коротким, длинным и нормальным фокусным расстоянием, другие объективы, например, показанные здесь, могут по-новому рассматривать сцену или с легкостью решать определенные проблемы.…

PDF: зум-объектив, макрообъектив и объектив «рыбий глаз»

Объектив с переменным фокусным расстоянием, Zoom

Зум-объектив или объектив с переменным фокусным расстоянием предлагает несколько технических и визуальных преимуществ. Для начала вы можете просто вынуть один объектив вместо двух или трех с разным фокусным расстоянием. А в пределах диапазона масштабирования вы можете непрерывно изменять размер изображения, увеличивая или уменьшая его до тех пор, пока правые части объекта точно не заполнят кадр. …

PDF: Объектив с переменным фокусным расстоянием, Zoom

Увеличение фокусного расстояния

Увеличение фокусного расстояния описывает явление, когда использование пленочных или CCD-форматов разного размера (или использование линз, предназначенных для использования с другими форматами) изменяет поле захваченного изображения и его увеличение. фактор.

Это происходит так же, как и при выборе большего или меньшего фокусного расстояния.

Фокусное расстояние

Давайте снова обратимся к фокусному расстоянию.

Как подробно объясняется в статье о поле зрения, фокусное расстояние объектива отвечает за захваченное поле зрения изображения.

На практике мы можем сказать, что более короткие фокусные расстояния приводят к захвату более широкого поля зрения (широкоугольные снимки), тогда как более длинные фокусные расстояния (например, при использовании телеобъективов) захватывают меньшую часть сцены ( но увеличивает эту часть, чтобы заполнить ею весь кадр).

Цифровые фотоаппараты особенно востребованы в этом контексте, так как ПЗС-чипы имеют (по большей части) гораздо меньший формат, чем поле изображения 35-мм пленки.

Каждый, кто хочет поближе познакомиться с фокусным расстоянием и способом его вычисления и не боится немного математики, узнает о вычислении фокусного расстояния и так называемом «стандарте». фокусное расстояние здесь.

Говоря об объективах со стандартным фокусным расстоянием, мы имеем в виду линзы, которые приблизительно соответствуют человеческому глазу с его углом обзора 47 ° (линзы 50 мм для малого формата изображения).

Если изменить размер поля зрения (и диагональ поля зрения), кажется, что изменится фокусное расстояние. Но на самом деле дело не в фокусном расстоянии, а скорее в углу поля зрения.

«Если, например, 35-миллиметровый объектив установлен на камеру среднего формата, фокусное расстояние больше не соответствует стандартному фокусному расстоянию, так как захватывается большее поле изображения. (Конечно, не всегда можно изменить объективы разных форматов камеры, поскольку объективы, естественно, предназначены для работы с определенным типом камеры).

И наоборот, объектив со стандартным фокусным расстоянием для среднего формата будет выглядеть как телеобъектив при установке на 35-мм камеру ».

В «цифровом мире» нам приходится иметь дело с очень разными форматами изображений из-за разных размеров используемых ПЗС.

Обычно чипы меньше, чем размер 35-мм пленочной камеры, что приводит к увеличению фокусного расстояния при использовании линз, предназначенных для пленочных камер.Чтобы его измерить, фокусное расстояние рассчитывается так, как если бы оно было на 35-миллиметровой камере. Это называется эквивалентом 35 мм.

Эффект, заключающийся в том, что объектив с фокусным расстоянием 50 мм (SI), установленный на камеру с меньшим размером кадра, имеет меньший угол обзора, называется увеличением фокусного расстояния.

Используя так называемый коэффициент увеличения, можно рассчитать фокусное расстояние. Эти коэффициенты обычно находятся в диапазоне от 1,4 до 2 раз.

Если я куплю объектив 50 мм и установлю его на камеру, имеющую коэффициент расширения 1,4, то получится фокусное расстояние 1,4 x 50 мм = 70 мм.

Преимущества и недостатки увеличения фокусного расстояния

Явление увеличения фокусного расстояния для меньших форматов имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Одно из преимуществ состоит в том, что можно создавать компактные телеобъективы, поскольку для объектива, которому требуется фокусное расстояние 200 мм для 35-мм камеры, требуется только фокусное расстояние 100 мм при использовании с подходящим (меньшим) чипом.

Один из недостатков увеличения фокусного расстояния возникает там, где должны быть построены широкоугольные объективы, поскольку фокусные расстояния не могут быть сокращены произвольно. Например, чтобы создать 28-миллиметровый объектив, эквивалентный системе СИ, для камеры с коэффициентом расширения 2, необходимо использовать 14-миллиметровый объектив. В последние годы были достигнуты большие успехи в создании линз с коротким фокусным расстоянием, но это развитие ограничено тем фактом, что такие дефекты изображения, как виньетирование (затемнение краев), очень трудно исправить в этом случае. область фокусных расстояний.Еще один важный момент, который необходимо учитывать при проектировании объектива, — это его разрешение.

Основные сведения о фокусном расстоянии и поле зрения

Это Раздел 1.3 Руководства по работе с изображениями.

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием

Линза с фиксированным фокусным расстоянием , также известная как обычная или энтоцентрическая линза, представляет собой объектив с фиксированным угловым полем зрения (AFOV). Путем фокусировки объектива на разные рабочие расстояния (WD) можно получить поле зрения (FOV) разного размера, хотя угол обзора остается постоянным.AFOV обычно определяется как полный угол (в градусах), связанный с горизонтальным размером (шириной) датчика, с которым будет использоваться объектив.

Примечание : линзы с фиксированным фокусным расстоянием не следует путать с линзами с фиксированным фокусным расстоянием . Объективы с фиксированным фокусным расстоянием можно фокусировать на разных расстояниях; Объективы с фиксированным фокусом предназначены для использования на одном конкретном WD. Примерами линз с фиксированным фокусом являются многие телецентрические линзы и объективы микроскопов.

Фокусное расстояние объектива определяет AFOV.Для данного размера сенсора, чем короче фокусное расстояние, тем шире AFOV. Кроме того, чем короче фокусное расстояние объектива, тем короче расстояние, необходимое для получения того же поля зрения, по сравнению с объективом с большим фокусным расстоянием. Для простой тонкой выпуклой линзы фокусное расстояние — это расстояние от задней поверхности линзы до плоскости изображения, сформированного объектом, помещенным бесконечно далеко перед линзой. Из этого определения можно показать, что поле обзора объектива связано с фокусным расстоянием (, уравнение 1, ), где $ \ small {f} $ — фокусное расстояние, а $ \ small {H} $ — датчик. размер ( Рисунок 1 ).{-1} {\ left (\ frac {H} {2f} \ right)} $$

Рис. 1: Для данного размера сенсора, H, более короткие фокусные расстояния создают более широкие AFOV.

Однако, как правило, фокусное расстояние измеряется от задней главной плоскости , которая редко находится на механической задней части объектива формирования изображения; это одна из причин, по которой WD, рассчитанные с использованием параксиальных уравнений , являются только приблизительными, а механическая конструкция системы должна определяться только с использованием данных, полученных с помощью компьютерного моделирования, или данных, взятых из таблиц характеристик линз.Параксиальные расчеты, как и калькуляторы линз, являются хорошей отправной точкой для ускорения процесса выбора линз, но полученные числовые значения следует использовать с осторожностью.

При использовании объективов с фиксированным фокусным расстоянием есть три способа изменить FOV системы (камера и объектив). Первый и часто самый простой вариант — сменить WD с линзы на объект; перемещение линзы дальше от плоскости объекта увеличивает FOV. Второй вариант — заменить объектив на другой с другим фокусным расстоянием.Третий вариант — изменить размер сенсора; датчик большего размера даст больший FOV для того же WD, как определено в уравнении 1 .

Хотя может быть удобно иметь очень широкий AFOV, есть некоторые недостатки, которые следует учитывать. Во-первых, уровень искажения, связанный с некоторыми объективами с коротким фокусным расстоянием, может сильно влиять на фактический AFOV и может вызывать изменения угла по отношению к WD из-за искажения. Далее, линзы с коротким фокусным расстоянием обычно не могут обеспечить наивысший уровень производительности по сравнению с вариантами с более длинным фокусным расстоянием (см. Рекомендацию № 3 в Рекомендациях по улучшению изображения).Кроме того, линзы с коротким фокусным расстоянием могут испытывать трудности с охватом сенсоров средних и больших размеров, что может ограничивать их удобство использования, как описано в разделах «Относительное освещение, спад и виньетирование».

Другой способ изменить угол обзора системы — использовать варифокальный объектив или зум-объектив ; эти типы линз позволяют регулировать их фокусные расстояния и, следовательно, имеют переменный AFOV. Варифокальные и зум-объективы часто имеют недостатки в размере и стоимости по сравнению с объективами с фиксированным фокусным расстоянием и часто не могут предложить такой же уровень производительности, как объективы с фиксированным фокусным расстоянием.

Использование WD и FOV для определения фокусного расстояния

Во многих приложениях требуемое расстояние от объекта и желаемое поле обзора (обычно размер объекта с дополнительным буферным пространством) являются известными величинами. Эту информацию можно использовать для непосредственного определения требуемого AFOV с помощью уравнения . Уравнение 2 является эквивалентом нахождения угла при вершине треугольника с его высотой, равной WD, и его основанием, равным горизонтальному FOV, или HFOV, как показано в Рисунок 2 .{-1} \ left (\ frac {\ text {FOV}} {2 \, \ times \, \ text {WD}} \ right) \\ \\ & \ text {или} \\ \\ \ text { FOV} & = 2 \, \ times \, \ text {WD} \ times \ tan \ left (\ frac {\ text {AFOV}} {2} \ right) \\ \ end {align}

После определения требуемого AFOV фокусное расстояние может быть приблизительно определено с помощью Уравнения 1 , и подходящий объектив может быть выбран из таблицы характеристик объектива или таблицы данных путем нахождения ближайшего доступного фокусного расстояния с необходимым AFOV для используемого датчика. .

14,25 °, полученное в Примере 1 (см. Белое поле ниже), можно использовать для определения необходимой линзы, но также необходимо выбрать размер сенсора. При увеличении или уменьшении размера сенсора изменяется степень использования изображения объектива; это изменит AFOV системы и, следовательно, общий FOV. Чем больше датчик, тем больше доступный AFOV для того же фокусного расстояния. Например, 25-миллиметровый объектив можно использовать с датчиком ½ дюйма (6,4 мм по горизонтали) или 35-миллиметровый объектив можно использовать с 2/3 дюйма (8.8 мм по горизонтали), так как оба они будут обеспечивать угол обзора 14,5 ° на соответствующих датчиках. В качестве альтернативы, если датчик уже выбран, фокусное расстояние может быть определено непосредственно из FOV и WD путем замены Уравнение 1 в Уравнение 2 , как показано в Уравнении 3 .

(3) $$ f = \ frac {\ left (H \ times \ text {WD} \ right)} {\ text {FOV}} $$

Как указывалось ранее, необходимо учитывать некоторую степень гибкости WD системы, поскольку приведенные выше примеры являются только приближениями первого порядка и также не принимают во внимание искажения.

Рисунок 2: Взаимосвязь между FOV, размером сенсора и WD для данного AFOV.
Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением
Как правило, объективы с фиксированным увеличением имеют фиксированный или ограниченный диапазон WD. Хотя использование телецентрических или других объективов с фиксированным увеличением может быть более ограничивающим, поскольку они не допускают различных полей зрения за счет изменения WD, вычисления для них очень прямые, как показано в уравнении , уравнение 4 .
(4) $$ \ text {FOV} = \ frac {H} {m} $$
Поскольку желаемый угол обзора и датчик часто известны, процесс выбора линзы можно упростить, используя Уравнение 5 .
(5) $$ m = \ frac {H} {\ text {FOV}} $$
Если требуемое увеличение уже известно и WD ограничен, Уравнение 3 можно изменить (заменив $ \ small {\ tfrac {H} {\ text {FOV}}} $ на увеличение) и использовать для определения подходящего объектив с фиксированным фокусным расстоянием, как показано в уравнении 6 .
(6) $$ m = \ frac {f} {\ text {WD}} $$
Имейте в виду, что Уравнение 6 является приближением и будет быстро ухудшаться при увеличении более 0.1 или для коротких WD. Для увеличения более 0,1 следует использовать либо объектив с фиксированным увеличением, либо компьютерное моделирование (например, Zemax) с соответствующей моделью линзы. По тем же причинам калькуляторы линз, которые можно найти в Интернете, следует использовать только для справки. В случае сомнений обратитесь к таблице технических характеристик объектива.
Примечание: Горизонтальный FOV обычно используется при обсуждении FOV для удобства, но необходимо учитывать соотношение сторон сенсора (отношение ширины сенсора к его высоте), чтобы обеспечить размещение всего объекта в изображении. где соотношение сторон используется в виде дроби (например,грамм. 4: 3 = 4/3), Уравнение 7 .
(7) $$ \ text {Горизонтальный FOV} = \ text {Вертикальный FOV} \ times \ text {Соотношение сторон} $$
Хотя большинство датчиков 4: 3, 5: 4 и 1: 1 также довольно распространены. Это различие в соотношении сторон также приводит к разным размерам датчиков одного и того же формата датчика . Все уравнения, используемые в этом разделе, также могут использоваться для вертикального поля зрения, если вертикальный размер датчика заменяется горизонтальным размером, указанным в уравнениях.{-1} \ left ({\ frac {50 \ text {мм}} {2 \ times 200 \ text {mm}}} \ right) \\ \ text {AFOV} & = 14,25 ° \ end {align}
Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением
Пример 2: Для приложения, использующего датчик ½ дюйма, который имеет размер горизонтального датчика 6,4 мм, желательно горизонтальное поле зрения 25 мм.
\ begin {align} m & = \ frac {6.4 \ text {mm}} {25 \ text {mm}} \\ m & = 0.256 \ text {X} \\ \ end {align}
Просматривая список объективов с фиксированным увеличением или телецентрических объективов, можно выбрать подходящее увеличение.
Примечание: По мере увеличения увеличения размер поля обзора уменьшается; обычно желательно меньшее увеличение, чем рассчитано, чтобы можно было визуализировать полное поле зрения. В случае Пример 2 , объектив 0,25X является наиболее распространенным вариантом, который дает 25,6 мм FOV на том же датчике.
Рекомендуемые ресурсы
Технический инструмент
линз. Поле зрения и фокусное расстояние
Написано Полем Бурком,
, апрель 2003 г.
Люди, занимающиеся камерой и фотографией, склонны говорить о характеристиках объективов с точки зрения «фокусное расстояние», в то время как те, кто участвует в генераторе синтетических изображений (например, трассировка лучей) склонны мыслить категориями поля зрения для модели камеры-обскуры.Ниже обсуждается (по крайней мере, идеализированный) способ оценки поля с фокусного расстояния. Посмотреть
Фокусное расстояние объектива — неотъемлемое свойство объектива, это расстояние от центр линзы до точки, в которой объекты, находящиеся на бесконечности, фокусируются. Примечание: это называется прямолинейной линзой.
Что есть три возможных способа измерения поля зрения: по горизонтали, вертикали, или по диагонали. Здесь будет использоваться горизонтальное поле зрения, два других могут быть полученный из этого.На рисунке выше простая геометрия дает горизонтальное поле зрения.
горизонтальное поле зрения = 2 атана (0,5 ширины / фокусного расстояния)
где «ширина» — это горизонтальная ширина датчика (плоскость проекции). Так, например, для 35-мм пленки (кадр 24 мм x 36 мм) и объектива 20 мм (фокусное расстояние) горизонтальный Угол обзора будет почти 84 градуса (вертикальный угол обзора 62 градуса). Приведенная выше формула аналогичным образом можно использовать для расчета вертикального поля зрения, используя вертикальную высоту кинематографическая, а именно:
вертикальное поле зрения = 2 атан (0.5 высота / фокусное расстояние)
Так, например, для 120-мм пленки среднего формата (высота 56 мм) и того же фокусного расстояния 20 мм. Как и выше, вертикальное поле зрения составляет около 109 градусов.
Написано Полем Бурком
Март 2000
См. Также: Поле зрения и фокусное расстояние
PovRay измеряет свое поле зрения (FOV) в горизонтальном направлении, то есть У камеры FOV 60 — горизонтальное поле зрения. Некоторые другие пакеты (например, OpenGL gluPerspective ()) измерьте их FOV по вертикали.При преобразовании настроек камеры из этих других приложений один необходимо вычислить соответствующий горизонтальный FOV, если кто-то хочет просмотров, чтобы соответствовать.
Это несложно, вот решение. Рассчитав расстояние от от камеры к центру экрана получается следующее:
высота / загар (vfov / 2) = ширина / загар (hfov / 2)
Решение дает
hfov = 2 atan [ширина загар (vfov / 2) / высота]
Или пойти другим путем
vfov = 2 atan [высота загар (hfov / 2) / ширина]
Где ширина и высота — это размеры экрана.Например, спецификация камеры должна соответствовать FOV камеры OpenGL. 60 градусов может быть:
camera { место нахождения до у правая ширина * x / высота угол 60 * 1,25293 небо смотреть на }
Написано Полем Бурком,
, апрель 2002 г.
Ниже описано, как преобразовать стандартный объектив с искажениями. изображение в то, что можно получить с идеальной перспективной проекцией (камеры-обскуры). В качестве альтернативы его можно использовать для преобразования перспективной проекции в что бы получить с линзой.
Чтобы проиллюстрировать тип искажения рассмотрите опорную сетку, с 35-миллиметровым объективом это выглядело бы как-то линия изображения слева, традиционная перспективная проекция будет выглядеть как на изображении справа.
Уравнение, исправляющее (приблизительно) кривизну идеализированная линза ниже. Для многих проекций объектива _x и a _y будет таким же, или хотя бы связанным изображением отношение ширины к высоте (также принимая ширину пикселя к высоте отношения во внимание, если они не квадратные).Чем больше объектив кривизна, тем больше константы a _x и _y будет, типичное значение находится в диапазоне от 0 (без коррекции) до 0,1 (широкий угловой объектив). Знак «||» обозначение указывает модуль вектора, по сравнению с «|» что является абсолютным значением скаляра. Вектор количества показаны красным, это более важно для обратное уравнение.
Обратите внимание, что это коррекция радиального искажения. Соответствующее обратное преобразование, которое меняет перспективу изображение в изображение с кривизной линзы в первом приближении следующее.
На практике, если кто-то исправляет искаженное изображение объектива, то он на самом деле хочет использовать обратное преобразование. Это потому, что никто не обычно преобразуют исходные пиксели в целевое изображение, а нужно найти соответствующий пиксель в исходном изображении для каждого пикселя в конечном изображении.
Обратите внимание, что в приведенном выше выражении предполагается, что один преобразует изображение в нормализованной (от -1 до 1) системе координат в обоих топоры.
Например: P _x = (2 i — ширина) / ширина
P _y = (2 j — высота) / высота и обратно в другую сторону i = (P _x + 1) ширина / 2
j = (P _y + 1) высота / 2
Пример 1
Показана исходная фотография опорной сетки с объективом камеры 35 мм. справа.Скорректированное изображение приведено ниже, а искажения повторно применяется внизу справа. Обратите внимание на трансформацию является сжатием (для положительных _x и _y), серая область соответствует точкам, отображаемым за пределами оригинала изображение.
Оригинал
Прямое преобразование
Обратное преобразование применено к прямому преобразованию
Пример 2
Показана исходная фотография опорной сетки с объективом камеры 50 мм. справа выровняйте с исправленной версией ниже и переискованной версия внизу справа.
Оригинал
Прямое преобразование
Обратное преобразование применено к прямому преобразованию
Пример кода
«Подтверждение концептуального кода» можно найти здесь: map.c Как и во всех процессах обработки / преобразования изображений, необходимо выполнить сглаживание. Простая схема суперсэмплинга используется в приведенный выше код, более эффективный подход будет включать бикубическую интерполяцию.
Добавление искажения
Эффект добавления искажения линзы к изображению показан ниже для Перспективная проекция губки Менгера работы Анджело Пеше.Изображение слева оригинал с PovRay, изображение справа линза затронула версию. (distort.c)
Список литературы
Ф. Деверней и О. Фогерас. Конференция SPIE по исследовательской и пробной обработке изображений. Сан-Диего, Калифорния, 1995 год. Автоматическая калибровка и удаление искажений в сценах структурированной среды.
Х. Фарид и А.С. Попеску.Журнал Оптического общества Америки, 2001. Слепое удаление искажения линзы
Р. Сваминатха и С.К. Нет. Конференция IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов, стр 413, 1999. Неметрическая калибровка широкоугольных объективов и поли-камер
Г. Таубин. Конспект лекции EE-148, 3D-фотография, Калифорнийский технологический институт, 2001 г. Модель камеры для триангуляции
На примере с использованием OpenGL (линза.c, линза.h)
Написано Полем Бурком
Август 2000
Следующее иллюстрирует метод формирования произвольных нелинейных искажения объектива.Эту технику несложно применить к любое изображение или 3D-рендеринг, здесь будут приведены примеры для нескольких математических функции искажения но подход может использовать любую функцию, эффекты ограничены только вашим воображением. В конце Приложению OpenGL дано, что реализует технику в реальном времени (при наличии подходящего оборудования OpenGL и текстурная память).
Это образец входного изображения, которое будет использоваться для иллюстрации нескольких различные функции искажения.
Рассмотрим линейную функцию ниже:
Горизонтальные оси — координаты на новом изображении, вертикальные — ось — координата исходного изображения. Чтобы найти соответствующий пиксель в новом изображении помещает значение на горизонтальной оси и перемещается вверх до красной линии и считывает значение по вертикальной оси. Приведенная выше линейная функция приведет к выходному изображению, которое выглядит то же, что и исходное изображение.
синус
Более интересный пример основан на синусоиде.Ты должен быть сможете убедить себя, что эта функция растянет значения около +1 и -1 при сжатии значений около начала координат. Важным требованием к этим функциям искажения является то, что они должны быть строго один к одному, то есть существует уникальное вертикальное значение для каждое горизонтальное значение (и наоборот). Если переворачивание изображения запрещено то это означает, что функция искажения всегда увеличивается при движении слева направо по горизонтальной оси.
Есть два способа применить эту функцию к изображению, первый показан на слева в каждом примере ниже применяет функцию к горизонтальные и вертикальные координаты изображения.Пример справа применяет функцию к радиус от центра изображения, угол не искажается.
квадрат
Есть несколько способов, которыми координаты изображения отображаются на диапазон функций. Подход, использованный здесь, заключался в масштабировании и переводе координаты изображения так, чтобы 0 находился в центре изображение и границы изображения варьируются от -1 до +1. Готово дважды, один для сопоставления координат выходного изображения с диапазоном от -1 до +1, затем применяется функция, а затем обратное преобразование отображает диапазон от -1 до +1 на диапазон входного изображения.
Итак, если я _из и j _из — координаты выходного изображения, а w _out и h _из размеры выходного изображения, тогда отображение на диапазон от -1 до +1 —
x _out = i _out / (w _out/2) — 1, и y _out = j _out / (h _out/2) — 1
Применение функции к x _в и y _в дает x _новый и y _новый. Обратное отображение от x _new и y _new дает i _в и j _в (индекс во входном изображении шириной w _в и h _в) просто
i _из = (x _новый + 1) * (w _из/2), и j _в = (y _новый + 1) * (h _в/2)
Дано i _в и j _в можно применить цвет на входном изображении в пиксель i _из, j _из в выходном изображении.
asin
Применение функции к полярным координатам немного отличается. Радиус и угол пикселя вычисляются на основе x _из и y _из. Радиус лежит между 0 и 1, поэтому положительная половина функции используется для преобразовать его. Координаты пикселей во входном изображении вычисляются используя новый радиус и неизменный угол.
Используя приведенные выше соглашения:
r _из = sqrt (x _из ² + y _из ²) и угол _из = atan2 (y _из, x _из)
Преобразование применяется к r _из, чтобы получить r _новый, x _новый и y _новый рассчитывается как
x _дюйм = r _новый cos (угол _из), и y _в = r _новый sin (угол _из)
i _в и j _в вычисляются, как и раньше, из x _дюйм и y _дюйм.
Обратите внимание, что в обоих случаях (искажение декартовых координат или полярные координаты) возможно, что существует не сопоставимая область, то есть координаты в новом изображении, которое при искажении лежат за пределами входного изображения.
Комментарии к резолюции
Некоторые части изображения сжаты, а другие раздуты, раздутым областям требуется более высокое разрешение входного изображения, чтобы их можно было представлены без эффектов наложения.Вышеупомянутые преобразования справляются с входные и выходные изображения имеют разные размеры, обычно входные изображение должно быть намного больше выходного изображения. Чтобы свести к минимуму алиасинг входного изображения должен быть больше на коэффициент, равный максимальный наклон искажающей функции. В этом примере нет заметных артефактов, потому что вход изображение было в 10 раз больше, чем выходное изображение.
OpenGL
Этот пример OpenGL реализует указанные выше функции искажения. и искажает сетку и модель пульсара.Его можно легко изменить искажать любую геометрию. Основы алгоритма можно найти в Функция HandleDisplay (). Он отображает геометрию как обычно, а затем копирует получившееся изображение и использует его как текстуру, которая применяется к обычному сетка. Координаты текстуры этой сетки формируются, чтобы дать соответствующее искажение. (линза.c, линза.h) Левая кнопка вращает камеру вокруг модели, средняя кнопка вращает камеру, правая кнопка вызывает несколько меню для изменения модель и тип искажения.Вам должно быть довольно легко добавить ваша собственная геометрия и экспериментируйте с другими функциями искажения.
В этом примере ожидается, что библиотека Glut будет доступна.
Усовершенствования и упражнения для читателя
Улучшение заключается в визуализации текстуры в большем размере, чтобы было больше разрешения в этих частях искаженного изображения, которые раздуваются. Примечание выше на изображении разрешение явно наблюдается в этой реализации OpenGL.
Некоторые реализации OpenGL будут поддерживать неквадратную степень 2 текстур, в этом случае ограничения по размеру окна можно убрать.Многие реализации также поддерживают неквадратная степень двух текстур, если включено MIP-отображение.
Если хотите попробовать другие интересные Затем функции искажения экспериментируют со следующим.

Первая похожа на линзы «рыбий глаз», которые люди прикрепляли к окно их ute. Второй похож на волнообразное искажение зеркала, найденные на карнавальных представлениях.
Отзыв от Даниэля Фогеля
Одна вещь, которую вы, возможно, захотите рассмотреть, — это использовать вместо этого glCopyTexSubImage2D делать медленный glReadPixels.Использование первого позволяет мне играть в UT плавно с включенным искажением. glReadPixels — очень медленная операция на платах потребительского уровня. А также пока не появится расширение «рендеринг в текстуру» для OpenGL, использующее текстуру прямо из заднего буфера — самый быстрый способ — и даже оптимизирован.
Написано Полем Бурком,
, сентябрь 1992 г.
Смотрите также Типы проекций в PovRay
Большинство пользователей программного обеспечения для 3D-моделирования и рендеринга знакомы с параллельные и перспективные проекции при создании каркаса, скрытая линия, простые закрашенные или высокореалистичные изображения.это можно математически описать многие другие проекции, некоторые из что может быть недоступно, выполнимо или даже невозможно с обычное фотооборудование. Некоторые из этих методов будут проиллюстрировано и обсуждено здесь на примере компьютера на базе модель Адольфа Лооса Карнтнер-бар. 3D-модель была создана Матиу Карром в 1992 году на Школа архитектуры Оклендского университета с использованием Radiance.
Это изображение — пример обычной перспективы. проекция (угол обзора 90 градусов, 17 мм), предлагаемая большинством пакеты рендеринга.Пользователь может указать позицию и направление виртуальной камеры в сцене, а также другой камеры такие атрибуты, как FOV и глубина резкости.

Рисунок: перспектива 90
Виртуальные камеры не страдают от некоторых наложенных ограничений настоящей камерой. Это изображение с углом обзора 140 градусов, соответствует приблизительно 6-миллиметровому объективу.

Рисунок: перспектива 140
Полусферический «рыбий глаз» (180 градусов) отображает переднюю полусферу сфера проекции на плоскую круглую область на плоскости изображения.Изображение показывает все, что находится перед камерой.

Рисунок: Полусфера 180
Этот 360-градусный рыбий глаз — разворачивание спроецированной сцены. на сферу на круговое изображение на плоскости проекции. Те части сцены за камерой сильно искажены, так что так, чтобы окружность изображения соответствовала единственной точке позади камера.

Рисунок: Рыбий глаз 360
Ниже приведено 180 градусов (по вертикали) на 360 градусов. (по горизонтали) угловой рыбий глаз.Он разворачивает полоску вокруг проекция сферы на прямоугольную область на плоскости изображения. В расстояние от центра изображения пропорционально углу от вектора направления взгляда.

Рисунок: Рыбий глаз 180
Угловой «рыбий глаз» на 90 градусов (по вертикали) на 180 градусов (по горизонтали).

Рисунок: Рыбий глаз 90
Панорамный вид — это еще один метод создания обзора на 360 градусов. он устраняет вертикальный изгиб, но вводит другие формы искажения. Это создается с помощью виртуальной камеры с углом обзора 90 градусов. вертикальное поле зрения и горизонтальное поле зрения 2 градуса.В виртуальная камера вращается вокруг вертикальной оси с шагом 2 градуса, полученные в результате 180 полос изображений склеиваются вместе, чтобы сформировать следующее изображение.

Рисунок: Панорамный 360
Еще несколько «реальных» примеров

Панорамный вид на Оклендскую гавань на 180 градусов.
Панорамный вид 360 на 180 градусов, созданный камерой разработан в Университете Монаша, Мельбурн.
Стандартные линзы | Фотография Mad
Стандартный объектив, также известный как «нормальный объектив», дает изображение, примерно соответствующее тому, что видит человеческий глаз, и которое выглядит естественным для зрителя.Он находится между телеобъективом и широкоугольным объективом, которые создают неестественно увеличенные и уменьшенные изображения соответственно.
Стандартные линзы имеют угол обзора от 50 до 55 градусов по диагонали. Это примерно то же самое, что и угол, который может удобно видеть человеческий глаз, поэтому он дает естественную перспективу.
Обычные объективы — отличные объективы общего назначения, и их можно использовать для съемки всего, от портретов крупным планом до пейзажей.Это, как правило, очень «светосильные» объективы (т. Е. Они имеют широкую диафрагму), что делает их идеальными для съемки в помещении и при слабом освещении.
Стандартные линзы создают естественную перспективу, очень близкую к тому, что видит человеческий глаз.
Фокусное расстояние
Техническое определение стандартного объектива — это объектив, фокусное расстояние которого примерно соответствует диагонали пленки или датчика изображения. Для стандартной полнокадровой 35-мм камеры это дает фокусное расстояние около 43 мм.
На самом деле, фактические фокусные расстояния, выбранные производителями, как правило, немного больше этого. Для сенсора 35 мм наиболее распространенным стандартным объективом является 50 мм, хотя некоторые компании продают объективы с фокусным расстоянием, близким к 43 мм.
Фактор урожая
Поскольку «идеальное» фокусное расстояние зависит от размера сенсора, для камер, которые меньше, чем полнокадровые, потребуются объективы с меньшим фокусным расстоянием. Например, для камеры с «кроп-фактором 1,5x» потребуется объектив с 1.В 5 раз короче стандартных 50 мм, что получается на 33 мм. Ряд производителей выпускают стандартные 35-миллиметровые объективы, соответствующие этому требованию.
Использование 50-миллиметрового объектива на камере с менее чем полнокадровым датчиком приведет к кадрированию изображения. Чтобы получить тот же «стандартный» эффект, используйте меньшее фокусное расстояние. Изображение Пауло Алегрии.
Популярность
Большинство зеркальных фотоаппаратов продавались со стандартным объективом (еще одна причина, по которой они стали называться «стандартными»).Это были очень универсальные, дешевые и широко используемые объективы, и большинство фотографов начинали с него.
Со временем производители вместо этого начали комплектовать свои камеры дешевыми зум-объективами. Они дали больший диапазон фокусных расстояний, что сделало их более гибкими объективами для большинства начинающих фотографов. Однако их оптическое качество, как правило, было невысоким, поэтому стандартные линзы оставались популярным среди более серьезных любителей и профессионалов.
В наши дни стандартные объективы, к сожалению, не так распространены, как раньше, но они по-прежнему являются отличным дополнением к любому комплекту фотографа.Их можно использовать для самых разных снимков, они, как правило, дешевы и быстры, что делает их подходящими как для съемки в помещении, так и на улице.
Перспектива
По определению, стандартный объектив создает изображения, перспектива которых очень похожа на ту, которую видит человеческий глаз. Это придает фотографиям приятное естественное ощущение и помогает сосредоточить внимание на объекте, а не отвлекать зрителя необычно искаженным изображением.
Стандартные объективы благодаря своей способности точно воспроизводить сцену — отличный выбор для фотографирования людей.Они особенно хороши при съемке откровенных фотографий, когда вы хотите включить некоторые окружающие пейзажи, чтобы поместить объект в контекст.
Prime против Zoom
По определению, обычные линзы являются «простыми» (т. Е. Имеют фиксированное фокусное расстояние). Это может отпугнуть некоторых фотографов, которые думают, что они будут менее универсальными, чем зум-объективы. Однако они более чем компенсируют отсутствие зума превосходным оптическим качеством и широкой диафрагмой. Это означает, что они могут делать потрясающие изображения в широком диапазоне ситуаций и условий освещения.
Конечно, существует ряд зум-объективов, которые имеют «стандартное» фокусное расстояние, обычно примерно в центре их диапазона зуммирования. Они могут быть полезны, поскольку они также дают вам возможность захватывать немного больше или меньше сцены по желанию. Однако вы должны знать, что такая гибкость достигается за счет качества изображения, резкости и размера диафрагмы.
Покупка стандартного объектива
Стандартные линзы обычно довольно недорогие и качественные.Ищите тот, который предлагает широкую максимальную диафрагму, так как это даст вам возможность использовать его в самых разных условиях съемки.
По возможности выбирайте объектив того же производителя, что и ваша камера. Объективы Canon и Nikon (Nikkor) очень качественные и можно дешево подобрать. Среди других хороших производителей — Sigma, Tamron и Tokina, и их объективы доступны для более широкого спектра камер и аксессуаров.
Форумы и сайты обзоров — отличные места, где можно сравнить разные продукты и спросить совета у других владельцев.После того, как вы сузили свой выбор, сделайте покупки на таких сайтах, как Amazon и Adorama, чтобы найти лучшую цену.
Изображение на обложке Андреаса Леверса.
Калькулятор фокусного расстояния
Калькулятор фокусного расстояния — это простой инструмент, который упрощает процесс вычисления увеличения , фокусного расстояния и угла обзора .
Съемка объекта на расстоянии может оказаться сложной задачей — мы поможем вам подобрать правильное фокусное расстояние для создания изображения, которое идеально соответствует размеру сенсора вашей камеры .📷
В приведенной ниже статье мы научим вас определять фокусное расстояние, познакомимся с уравнением объектива и поговорим о нескольких основных принципах фотографии и выборе объектива.
Какое фокусное расстояние?
Фокусное расстояние — одно из основных значений фотографического объектива. Производители обычно указывают его в миллиметрах (мм) .
Фокусное расстояние описывает расстояние между задней главной точкой и датчиком — другими словами, это пространство, начинающееся на от центра линзы до точки, где световые лучи сходятся в фокусной точке (для формирования резкого изображения на поверхности цифрового сенсора или 35-мм пленки).
Двояковыпуклая линза — поведение световых лучей из точки фокусировки.
Предоставлено: Kvr.lohith, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons.
💡 Фокусное расстояние можно определить, только когда объектив сфокусирован на бесконечность .
🖼️ Благодаря фокусному расстоянию мы можем рассчитать угол обзора — эта переменная информирует нас о размере сцены, которая будет снята. Чем шире угол , тем большая часть сцены может быть передана на датчик и видна на фотографии.Благодаря опции угла обзора нам действительно не нужен дополнительный калькулятор поля зрения — у нас все готово!
🔍 Благодаря нашему калькулятору фокусного расстояния объектива вы также можете найти увеличение — он позволяет нам измерить, как размер объекта изменяется при переносе в фотографию.
Все еще жаждете знаний? Попробуйте другие наши калькуляторы линз:
Как пользоваться калькулятором фокусного расстояния?
Наш калькулятор уравнения линзы имеет простую структуру; заполните как минимум три поля , чтобы получить результаты.
Типичный размер изображения :
3,6, 4,8, 5,8, 6,4, 8,8, 12,8 мм,
или 1/4, 1/3, 1 / 2,5, 1/2, 2/3, 1 дюйм.
(Эй, если вы все еще не знакомы с другими единицами измерения, попробуйте наш инструмент для преобразования длины 😉)
Расстояние до объекта измеряется от передней главной плоскости объектива до самого объекта.
💡 Помните, наши калькуляторы работают в обоих направлениях .Ваш результат может просто стать очередным запросом!
Линза, которая заставляет объекты казаться маленькими, будет иметь малое увеличение — с другой стороны, линза, увеличивающая изображение, будет иметь большое увеличение .
Как рассчитать фокусное расстояние?
Определение фокусного расстояния — простая и очень необходимая способность; следуйте нашему простому руководству по , чтобы найти все детали этих расчетов !
Типичная формула фокусного расстояния выглядит следующим образом:
1 / Фокусное расстояние = 1 / Расстояние до изображения + 1 / Расстояние до объекта ,
где:
Расстояние до изображения и Расстояние до объекта указано в мм.
А вот преобразованное уравнение, которое мы используем:
Фокусное расстояние = (Расстояние до объекта / ((1 / Увеличение) + 1)) * 1000 ,
где:
Расстояние до объекта указано в мм; и
Увеличение не имеет единицы.
Чтобы скопировать калькулятор увеличения объектива , вам понадобится следующее уравнение (посмотрите внимательнее — оно также может служить формулой расстояния до изображения !):
Увеличение = Размер изображения / Размер объекта = - (Расстояние до изображения / Расстояние до объекта) ,
где:
Размер объекта — реальный размер объекта, выраженный в миллиметрах; и
Размер изображения — размер цифрового сенсора фотокамеры или 35-мм пленки, выраженный в мм.
Чтобы вычислить угол обзора , вам нужно использовать самое сложное уравнение из всех:
Угол обзора = (180 / π) * 2 * aTan (Размер изображения / (2 * Фокусное расстояние * (Увеличение + 1))) ,
где:
aTan (x) означает арктангенс, описанный как арктангенс функции x (в радианах).
Фокусное расстояние раскрыто | | Цифровая камера FUJIFILM серии X и GFX — США
Угол обзора, который мы видим через видоискатель нашей камеры, зависит не только от используемого объектива, но и от размера сенсора.Все камеры серии X используют один и тот же размер сенсора, поэтому нет проблем, но что, если вы хотите сравнить объективы с фотографами, использующими другие системы? Ответ — эквивалентность — читайте дальше, чтобы узнать больше.
Пожалуй, самой отличительной характеристикой любого объектива является фокусное расстояние. Технически фокусное расстояние — это расстояние от объектива до датчика, когда объектив сфокусирован на объекте, находящемся на бесконечности. Это измерение, указанное в миллиметрах, говорит нам о том, какой вид дает нам объектив.Широкоугольные объективы имеют короткое фокусное расстояние, например 16 мм или 23 мм, и обеспечивают широкое поле зрения. Телеобъективы, такие как 90 мм или 200 мм, имеют большее фокусное расстояние и обеспечивают более узкое поле зрения. Фокусное расстояние около 35 мм известно как «стандартное» для камер серии X, поскольку они обеспечивают обзор, аналогичный человеческому глазу.
Понимание эквивалентности
Общим стандартом, принятым с момента зарождения цифровой фотографии, является размер 35-миллиметровой пленки. Первоначально он был выбран потому, что это формат, с которого фотографы переходили, когда появилась цифровая фотография.Многие цифровые камеры имели датчики, которые были меньше размеров 35-мм пленки, поэтому фотографы хотели иметь возможность почувствовать, как их объективы будут работать с этими камерами.

Система работает следующим образом: 35-миллиметровая пленка в 1,5 раза больше сенсора в камере FUJIFILM серии X. Таким образом, умножив фокусное расстояние любого объектива серии X на 1,5, мы можем рассчитать фокусное расстояние, которое нам понадобится, чтобы получить тот же угол обзора на 35-мм пленке.

Каждый формат пленки имеет собственный коэффициент преобразования.Вот список наиболее распространенных:
С
Тип сенсора Размеры сенсора Коэффициент преобразования Общие бренды
1/3 дюйма 4,8 × 3,6 мм 7,6x Многие смартфоны
1-дюймовый тип 13,2 × 8,8 мм 2,7x Sony
APS-C 22,2 × 14,8 мм 1,6x Canon
23.5 × 15,6 мм 1.5x FUJIFILM, Nikon, Sony
Полнокадровый 36×24 мм 1.0x Canon, Nikon, Sony
GFX GFX 43.8308 x FUJIFILM
Средний формат 60×45 мм 0,6x Phase One, Hasselblad
Таким образом, независимо от того, какой у вас тип камеры, вы можете с уверенностью сравнивать объективы между системами, увеличивая количество объективов. как если бы они были на 35-миллиметровой пленочной камере, используя коэффициент преобразования.
Хотя в фотографии существует множество различных стандартов, эквивалентность — отличный способ убедиться, что мы все говорим на одном языке, когда дело касается объективов.
Изображение © Bryan Minear
Однако фокусное расстояние объектива влияет не только на угол обзора. То, как мы используем телеобъективы, заставляет их сжимать перспективу, поэтому объекты кажутся ближе друг к другу, чем когда мы фотографируем их с помощью широкоугольных объективов. Их более высокое увеличение также создает впечатление, что область резкости изображения (глубина резкости) меньше, чем при использовании стандартных или широкоугольных объективов.
Однако фокусное расстояние — не единственный фактор, определяющий угол обзора, видимость перспективы и глубину резкости. Размер сенсора вашей камеры также играет большую роль.
Почему размер (сенсора) имеет значение!
Когда вы снимаете изображение, ваш объектив проецирует круговое изображение сцены перед вами в камеру. Прямоугольный датчик выделяет часть этого круга изображения и превращает его в готовое изображение в формате JPEG, которое вы видите на заднем ЖК-дисплее. Но матрица большего размера займет большую часть круга изображения объектива, что даст нам более широкий угол обзора.Точно так же датчик меньшего размера будет использовать меньшую часть круга, что даст нам более узкий и больший угол обзора телефото.
Объектив с одинаковым фокусным расстоянием может обеспечивать широкоугольный, стандартный или телефото обзор в зависимости от размера сенсора, с которым он работает. Или, другими словами, чтобы получить одинаковый угол обзора с камерами с сенсорами разных размеров, нам нужно использовать линзы с разным фокусным расстоянием.
Изображение © Jonathan Irish
Это затрудняет сравнение объективов, скажем, между FUJIFILM серии X и камерами с большим или меньшим сенсором.То, что мы знаем как стандартный объектив (35 мм), будет действовать как широкоугольный объектив на среднеформатной камере (которая имеет гораздо больший сенсор) и как телеобъектив на смартфоне (с крошечным сенсором).
No related posts.

Пример 2 Показана исходная фотография опорной сетки с объективом камеры 50 мм. справа выровняйте с исправленной версией ниже и переискованной версия внизу справа.	Оригинал
Прямое преобразование	Обратное преобразование применено к прямому преобразованию

	Это образец входного изображения, которое будет использоваться для иллюстрации нескольких различные функции искажения. Рассмотрим линейную функцию ниже:
Горизонтальные оси — координаты на новом изображении, вертикальные — ось — координата исходного изображения. Чтобы найти соответствующий пиксель в новом изображении помещает значение на горизонтальной оси и перемещается вверх до красной линии и считывает значение по вертикальной оси. Приведенная выше линейная функция приведет к выходному изображению, которое выглядит то же, что и исходное изображение.
синус Более интересный пример основан на синусоиде.Ты должен быть сможете убедить себя, что эта функция растянет значения около +1 и -1 при сжатии значений около начала координат. Важным требованием к этим функциям искажения является то, что они должны быть строго один к одному, то есть существует уникальное вертикальное значение для каждое горизонтальное значение (и наоборот). Если переворачивание изображения запрещено то это означает, что функция искажения всегда увеличивается при движении слева направо по горизонтальной оси. Есть два способа применить эту функцию к изображению, первый показан на слева в каждом примере ниже применяет функцию к горизонтальные и вертикальные координаты изображения.Пример справа применяет функцию к радиус от центра изображения, угол не искажается.

квадрат Есть несколько способов, которыми координаты изображения отображаются на диапазон функций. Подход, использованный здесь, заключался в масштабировании и переводе координаты изображения так, чтобы 0 находился в центре изображение и границы изображения варьируются от -1 до +1. Готово дважды, один для сопоставления координат выходного изображения с диапазоном от -1 до +1, затем применяется функция, а затем обратное преобразование отображает диапазон от -1 до +1 на диапазон входного изображения. Итак, если я _из и j _из — координаты выходного изображения, а w _out и h _из размеры выходного изображения, тогда отображение на диапазон от -1 до +1 — x _out = i _out / (w _out/2) — 1, и y _out = j _out / (h _out/2) — 1 Применение функции к x _в и y _в дает x _новый и y _новый. Обратное отображение от x _new и y _new дает i _в и j _в (индекс во входном изображении шириной w _в и h _в) просто i _из = (x _новый + 1) * (w _из/2), и j _в = (y _новый + 1) * (h _в/2) Дано i _в и j _в можно применить цвет на входном изображении в пиксель i _из, j _из в выходном изображении.

asin Применение функции к полярным координатам немного отличается. Радиус и угол пикселя вычисляются на основе x _из и y _из. Радиус лежит между 0 и 1, поэтому положительная половина функции используется для преобразовать его. Координаты пикселей во входном изображении вычисляются используя новый радиус и неизменный угол. Используя приведенные выше соглашения: r _из = sqrt (x _из ² + y _из ²) и угол _из = atan2 (y _из, x _из) Преобразование применяется к r _из, чтобы получить r _новый, x _новый и y _новый рассчитывается как x _дюйм = r _новый cos (угол _из), и y _в = r _новый sin (угол _из) i _в и j _в вычисляются, как и раньше, из x _дюйм и y _дюйм. Обратите внимание, что в обоих случаях (искажение декартовых координат или полярные координаты) возможно, что существует не сопоставимая область, то есть координаты в новом изображении, которое при искажении лежат за пределами входного изображения.

Тип сенсора	Размеры сенсора	Коэффициент преобразования	Общие бренды
1/3 дюйма	4,8 × 3,6 мм	7,6x	Многие смартфоны
1-дюймовый тип	13,2 × 8,8 мм	2,7x	Sony
APS-C	22,2 × 14,8 мм	1,6x	Canon
23.5 × 15,6 мм	1.5x	FUJIFILM, Nikon, Sony
Полнокадровый	36×24 мм	1.0x	Canon, Nikon, Sony
GFX			GFX 43.8308	x	FUJIFILM
Средний формат	60×45 мм	0,6x	Phase One, Hasselblad

Фокусное расстояние объектива что это такое: Фокусное расстояние, угол обзора и перспектива в фотографии

4 шага к пониманию фокусных расстояний

Почему вы должны знать, что такое фокусное расстояние?

Шаг 1 – Что это на самом деле означает?

Шаг 2 – Различные фокусные расстояния и как они используются

Сверхширокоугольный 12-24 мм

Широкоугольный 24-35 мм

Стандартный 35-70 мм

Начальное телефото 70-105 мм

Теле 105-300 мм

Шаг 3 – Как фокусное расстояние влияет на перспективу?

Что такое фокусное расстояние объектива?

Что такое фокусное расстояние в фотографии

Определение фокусного расстояния

Фокусное расстояние и ширина обзора.

Поле зрения и эквивалентное фокусное расстояние

Классификации фокусных расстояний

Объективы с переменным или с постоянным фокусным расстоянием?

Заключение

Все самые востребованные фокусные расстояния в одном зум-объективе

Как выбрать фокусное расстояние объектива

Минимальное расстояние для съемки

В фокусе приближения: научный подход

1. Телеконвертеры

2. Сменные экстендеры

3. Линзы ближней съемки

Фокусное расстояние объектива: нормальное, короткое, длинное, специальные объективы

Увеличение фокусного расстояния

Фокусное расстояние

Преимущества и недостатки увеличения фокусного расстояния

Основные сведения о фокусном расстоянии и поле зрения

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием

Использование WD и FOV для определения фокусного расстояния

Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением

Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением

линз. Поле зрения и фокусное расстояние

Стандартные линзы | Фотография Mad

Фокусное расстояние

Фактор урожая

Популярность

Перспектива

Prime против Zoom

Покупка стандартного объектива

Калькулятор фокусного расстояния

Какое фокусное расстояние?

Как пользоваться калькулятором фокусного расстояния?

Как рассчитать фокусное расстояние?

Фокусное расстояние раскрыто | | Цифровая камера FUJIFILM серии X и GFX — США

Понимание эквивалентности

Почему размер (сенсора) имеет значение!

alexxlab

Фокусное расстояние это: Фокусное расстояние (Focal length) | БИК Дом оптики

Следящий автофокус: Режим фокусировки

Зависимость угла обзора от фокусного расстояния: Зависимость угла обзора от фокусного расстояния и размера матрицы видеокамеры

Фокусное расстояние и угол обзора: Зависимость угла обзора от фокусного расстояния и размера матрицы видеокамеры

Длиннофокусный объектив для canon: Лучшие объективы для съемки дикой природы

Добавить комментарий Отменить ответ