Por que uma lente é mais escura que outras quando se aplica as mesmas configurações?

Eu possuo uma Nikon D500 DSLR, com uma lente Nikkor 16-80 mm 1: 2,8-4E ED VR.

Notei que essa lente, ao aplicar exatamente as mesmas configurações (o mesmo ISO, a mesma abertura, por exemplo, F8.0, a mesma velocidade do obturador, por exemplo, 1/800, o mesmo balanço de branco, etc ...), gera fotos mais escuras do que outras Lentes DX que possuo, como Nikkor 18-105mm f / 3.5-5.6G ED VR, é claro, usando o mesmo corpo da câmera.

Para obter a mesma exposição, preciso aumentar a sensibilidade ISO ou alterar a velocidade de abertura / obturador aplicada.

O fato de uma lente parecer "mais escura" também é refletida pelo exposímetro na câmera ao montar essas duas lentes diferentes e o mesmo comportamento foi observado ao tentar exatamente as mesmas lentes em uma câmera Nikon D3200.

Por que isso está acontecendo? Isso se deve a uma parada de emergência diferente? Como posso saber qual é o valor da parada T para as duas lentes? A propósito, a Nikkor 16-80 mm não deveria ser melhor que a Nikkor 18-105mm também em termos de parada de emergência (como parece em diferentes avaliações que li)?

Edit: Aqui estão duas imagens de exemplo que acabei de tirar da minha janela, usando as configurações mencionadas anteriormente. Eles foram levados nas mesmas condições e para a mesma cena, com o sol iluminando-o. Tirei a primeira foto com 16-80 mm, depois troquei a lente e tirei a segunda foto com 18-105 mm, ambas com 35 mm. (As imagens foram reduzidas em tamanho para permitir o upload aqui)

Embora a transmissividade das lentes possa explicar essa diferença, parte dela também pode dever-se à possibilidade de o mecanismo de abertura eletrônica da 16-80 ser mal calibrado. Não sei se o mecanismo de abertura dessa lente tem uma tendência maior ou menor de ser mal calibrado, mas presumo que a possibilidade não seja zero.

Concordo com você que o T-stop dos 16-80 não deve ser muito pior do que os 18-105. A diferença no número de elementos / grupos não é grande e, se houver, a lente profissional deve ter melhores revestimentos. A diferença no VE nas fotos de amostra é algo como 1/2 a 2/3 stop. Isso indicaria uma parada T inaceitavelmente baixa para a lente profissional.

Se a lente ainda estiver na garantia, a Nikon poderá dar uma olhada e ajustá-la, se necessário, sem nenhum custo.

Dependemos da precisão das configurações de nossa câmera, antecipando que uma exposição “correta” resultará. Nos tempos modernos, a medição integrada e a lógica de chips garantem um bom resultado. Eu acho isso notável porque a exposição "correta" é um caminho carregado de armadilhas. Dependemos das marcações do número f e da velocidade do obturador, juntamente com os valores ISO. Teremos sorte se todas essas configurações, além da leitura do medidor, cumprirem o prometido. Lamento informar que muitas vezes não há alegria em Mudville.

Para a maioria das lentes, as configurações do número f são derivadas usando uma fórmula matemática modesta. Dividimos a distância focal da lente pelo diâmetro de trabalho para calcular o número f. O número f é suposto ser universal. Em outras palavras, configuramos nossa lente para f / 8 na crença de que ela passará para o filme ou sensor digital, a mesma quantidade de energia luminosa que qualquer outra lente configurada para a mesma abertura. Mais uma vez, lamento informar que, com muita frequência, as exposições resultantes não coincidem.

A imprecisão da configuração das lentes é excessiva para a indústria cinematográfica. Filmar uma única cena pode custar milhões, por isso a reputação está em jogo. Esta indústria optou por atualizar para o T-stop. Este é um f-stop super preciso, baseado em uma medida real da energia da luz que atravessa a lente.

Por que o f-stop seria impreciso? É derivado da relação entre a distância focal e o diâmetro de trabalho. Não leva em consideração: A. perda de luz devido ao fato de as lentes de vidro não serem perfeitas quanto à transparência. B. Cada superfície da lente é polida, perdendo assim alguma luz devido a reflexões na superfície. C. Os raios de luz que apenas roçam pelas lâminas da íris ficam mal direcionados. D. Raios dispersos devido a aberrações não corrigidas da lente perdem sua marca. E. Outras interferências não citadas.

Algumas lentes de câmera fotográfica são calibradas pelo método T-stop. É um mistério para mim, por que todas as lentes de câmera topo de linha usam o f-stop em oposição ao t-stop.

(Essa resposta é baseada no pressuposto de que você não está usando filtros UV "protetores" diferentes, filtros ND, filtros polarizadores ou qualquer outro tipo de filtro nas lentes. Se você tiver filtros diferentes em cada lente, deve ser bastante óbvio de onde as diferenças são originárias.)

Por que uma lente é mais escura que outras quando se aplica as mesmas configurações?

A explicação mais provável é que a lente de 18-105 mm com controle de abertura mecânica está expondo incorretamente mais leve que a lente de 16-80 mm com controle de abertura eletrônico .

A diferença é sutil, mas significativa.

Ou seja, a abertura controlada eletronicamente da lente de 16-80 mm provavelmente está fornecendo uma exposição mais precisa do que a abertura controlada mecanicamente da lente de 18-105 mm.

Se isso estiver acontecendo com todas as suas lentes DX, o problema provavelmente está no vínculo mecânico de abertura da câmera, e não nos vínculos das lentes DX. Se isso também estiver acontecendo com outros corpos da câmera, calcule as diferenças gerais entre o controle mecânico de abertura e o controle eletrônico de abertura. Ou talvez a ligação no D3200 de seu amigo esteja tão desgastada ou dobrada aproximadamente na mesma quantidade que o seu D500.

Um pouco de background¹

Quando a tecnologia AF começou a surgir no final dos anos 80, a Nikon tentou criar um sistema que permitisse que lentes antigas de montagem F, desde o final dos anos 50, permanecessem utilizáveis ​​como lentes focadas manualmente nos novos corpos capazes de AF. Eles escolheram colocar o motor de foco na câmera, onde ele dirigia os elementos de foco na lente através de uma ligação mecânica, em vez de colocar o motor de foco na lente. Além disso, eles optaram por manter o vínculo mecânico entre a câmera e a lente para controlar a abertura e a medição associada, para que fosse compatível com as lentes de montagem F mais antigas. A Pentax também adotou essa abordagem.

Alguns outros fabricantes importantes de câmeras optaram por fazer uma pausa limpa e criar um novo sistema de montagem de lente com uma conexão totalmente eletrônica entre a câmera e a lente e colocar o motor de foco na lente. A Minolta introduziu um novo 'A-mount' com um sistema totalmente eletrônico em 1985 (este acabou se tornando o Sony A-mount depois que a Sony comprou a Minolta). A Canon introduziu o sistema EOS semelhante em 1987. Nenhum dos sistemas permitia que os usuários usassem lentes anteriores em montagens mais antigas compradas da Minolta ou Canon, respectivamente, com as novas câmeras que usavam as novas montagens. Desde o início, a Nikon ganhou participação de mercado, tornando suas novas câmeras e lentes AF compatíveis com as câmeras e lentes F-mount existentes.¹

Durante a maior parte do período desde que Minolta (1985) e Canon (1987) introduziram sistemas de câmeras com um suporte totalmente eletrônico, a Pentax e a Nikon introduziram gradualmente as conexões eletrônicas aos seus sistemas de suporte existentes em vários estágios. Pentax fez isso mais cedo e mais agressivamente do que a Nikon.

Em breve, o novo design "Ultra-Sonic Motor" que a Canon usava em todas as lentes, exceto as de ponta, mostrou-se muito superior em termos de velocidade e precisão do foco automático, quando comparado ao vínculo mecânico usado pela Nikon, Pentax e outros. Quase da noite para o dia, a Canon capturou grande parte do mercado profissional de 35 mm que a Nikon dominava há décadas, principalmente entre aqueles que praticavam esportes / ação. Para permanecer competitiva, em meados dos anos 90, a Nikon adicionou contatos elétricos ao seu sistema de montagem em F e começou a criar lentes AF-I com motores dentro delas para grandes teleobjectivas que exigem elementos de foco mais pesados. As lentes AF-S com motores AF projetados de maneira muito semelhante ao anel USM da Canon não apareceram até 1998. A Nikon continuou a colocar motores AF em seus corpos, além de acionar as lentes AF existentes que não possuíam seu próprio motor.

Mas a Nikon continuou a oferecer apenas aberturas controladas mecanicamente em todas as suas lentes até o século XXI.

Além de algumas lentes Perspective Control (inclinação / deslocamento) introduzidas em 2008, a Nikon não ofereceu uma lente F-mount com uma abertura controlada eletronicamente até a AF-S 800mm f / 5.6E VR em 2012. Vários outros modelos avançados (e caras) lentes 'E' seguidas.

A AF-S 16-80mm f / 2.8-4E Dx VR foi a primeira lente 'E' da Nikon que não custou mais de US $ 2.000. Foi lançada no segundo semestre de 2016, cerca de trinta anos após as primeiras lentes de consumo em massa com aberturas controladas eletronicamente. Nos anos seguintes, vários outros novos suportes / sistemas também foram introduzidos que usam apenas comunicação eletrônica, e não mecânica, entre a câmera e a lente. Entre eles: o sistema Four Thirds e Micro FourThirds de um consórcio formado pela Olympus e Panasonic, montagem E da Sony, montagem X da Fuji, montagem NX da Samsung (agora extinta) e até a montagem Nikon 1 / CX compacta (agora também extinta) ) anunciado em 2011.

Como as câmeras que utilizam toda a comunicação eletrônica de câmera / lente começaram a ser usadas para fins nem mesmo sonhados em meados da década de 1980, as vantagens das aberturas controladas eletronicamente se tornaram cada vez mais aparentes nas três décadas entre meados da década de 1980 e meados de 2010. :

• Atuação mais rápida. Os servos usados ​​nas lentes eletrônicas são mais compactos e há significativamente menos folga total no sistema. Sem molas de retorno, os servos também podem abrir a abertura após a exposição o mais rápido que foram interrompidos.
• Menos suscetibilidade a temperaturas muito baixas, diminuindo a parada imediatamente antes da captura da imagem.
• Melhor precisão de tiro a tiro quando ambos os sistemas são novos e estão ajustados adequadamente.
• Não há necessidade de testar e ajustar periodicamente os mecanismos de articulação na câmera e em cada lente à medida que se desgastam e / ou quando os parafusos de ajuste se soltam.
• Falta de suscetibilidade à articulação mecânica dobrada quando a lente é acoplada à câmera. Se a alavanca da câmera estiver dobrada, ela será imprecisa em todas as lentes controladas mecanicamente usadas com a câmera. Isso geralmente se manifesta com superexposição.

Diferenças T-Stop

Também existe a possibilidade de que 35mm, que parece ser o ponto ideal para a relação f-stop / T-stop das lentes de 18-105 mm quando totalmente abertas, também é uma distância focal em que as lentes de 16-80 mm podem ter uma diferença maior entre número f e parada T. Embora você esteja usando as duas lentes em f / 8, a maioria das lentes tende a "preservar" as diferenças entre o número f especificado e a quantidade real de luz transmitida por uma lente quando ela é interrompida. Os fabricantes de lentes fazem isso para manter a distância entre cada parada no intervalo de configurações de abertura. Com as lentes de zoom, é mais comum ver diferenças entre o número f e a parada T quando a lente está totalmente aberta e a distância focal é alterada.

Aqui está o perfil de transmissão da AF-S DX 18-105mm f / 3.5-5.6 G ED VR (laranja) e de duas outras lentes Nikon publicadas pela DxO Mark (infelizmente, nem a DxO nem a Imaging Resources publicaram medidas para a AF-S 16 -80mm f / 28-4E ED VR):

O que esperaríamos no gráfico superior para uma "teórica" ​​18-105mm f / 3.5-5.6 é uma linha com uma inclinação mais ou menos constante de algum lugar um pouco mais escuro que o T-3.5 à esquerda para aproximadamente a mesma quantidade de um pouco mais escuro do que o T-5.6 à direita. É o que vemos com a AF-S 24-120mm f / 3.5-5.6G IF-ED VR (azul). Há muito pouca diferença entre o número f avaliado e a parada T medida em toda a faixa de zoom para a 24-120mm f / 3.5-5.6. Mas não é isso que obtemos com a 18-105mm.

Observe que algumas outras lentes de zoom Nikon DX, como a AF-S 18-135mm f / 3.5-5.6G IF ED (não mostrada) e a AF-S DX 18-70mm f / 3.5-4.5G IF ED (vermelho ) têm um perfil quase idêntico em comparação com os 18-105 mm. Parece que, com algumas das lentes DX de menor custo, a Nikon está fechando a grande abertura apenas um pouco nas distâncias focais de ângulo mais amplo, talvez para limitar as aberrações na borda do campo da imagem?

Sem as medições de parada de T para a AF-S DX 16-80mm f / 2.8-4E ED VR, é difícil dizer se a diferença que você está enfrentando pode ser atribuída a essa lente com um valor de parada de T mais alto quando ampliada para 35mm. Pode ser interessante tentar um teste semelhante usando 16-18mm, 50mm e 70-80mm com cada lente para verificar se os resultados são os mesmos de 35mm.

_{¹ Para uma visão ainda mais extensa da história da Nikon F-mount e como ela se compara às montagens dos concorrentes desde a introdução do AF na década de 1980, consulte esta resposta para outra pergunta.}

_{² A revolução digital causou pequenos incrementos na variação da exposição mais um problema do que no filme. À medida que a fotografia e o vídeo com lapso de tempo usando câmeras projetadas principalmente para criar imagens estáticas se tornaram mais comuns, isso se mostrou cada vez mais significativo.}

Como você observou, as lentes provavelmente permitem a passagem de diferentes quantidades de luz, o que está relacionado às paradas de emergência. Isso pode ser explicado contendo um número maior de elementos maiores e mais grossos para corrigir defeitos e permitir a abertura máxima de F2.8 na extremidade larga.

• A Nikon AF-S NIKKOR 16-80mm f / 2.8-4E DX ED VR SWM IF possui 17 elementos em 13 grupos.

• A Nikon AF-S DX NIKKOR 18-105mm f / 3.5-5.6G ED VR possui 15 elementos em 11 grupos.

Existem diferentes maneiras de as lentes serem melhores que outras. Embora o 16-80 / 2.8-4 permita menos luz através do que o 18-105 / 3.5-5.6 em uma determinada abertura, ele tem uma abertura máxima maior e pode permitir que mais luz seja geral.

Se você quer apenas saber a diferença entre as lentes, pode usar o medidor de ponto na sua câmera. Após medir as configurações de várias fontes de luz e aberturas, faça alguns cálculos para determinar quantas diferenças de paradas existem entre as lentes.

Se você deseja calcular as paradas de emergência, pode comparar com uma lente com valores conhecidos de parada de emergência.

Consulte O que é o número T / parada T?