Por que um sensor maior leva a uma profundidade de campo menor?

Foi mencionado em um poucos lugares que um maior resulta sensores em imagens com uma profundidade de campo. Imagem de exemplo:

APS-C Canon 30D esquerda, FF Canon 5D direita, mesma lente, mesma composição, ambas f / 2.8

Entendo como o tamanho do sensor se relacionaria, por exemplo, com o campo de visão, mas a relação com a profundidade de campo não parece direta.

Na verdade, parece contraditório - tenho mais poços no meu sensor e sou capaz de focar em menos número de pontos .

Qual a razão desse efeito?

Primeiro, o número de poços no sensor não tem influência sobre onde você pode se concentrar ou 'em quanto' pode se concentrar. A luz fora de foco ainda está atingindo o sensor.

Simplificando, você tem uma profundidade de campo mais rasa com um sensor de quadro inteiro porque precisa se aproximar do objeto (ou ampliar) para preencher o quadro. Observe que, no seu exemplo, ele diz a mesma composição : a câmera foi movida ou a distância focal alterada para preencher o quadro com a garrafa.

Em outras palavras, se você fixar um tripé e tirar uma foto com uma câmera APS-C com a garrafa preenchendo a moldura, tire a mesma foto exatamente na mesma posição com uma câmera full-frame. mais espaço ao redor da garrafa. Portanto, você precisará aumentar o zoom ou aproximar a câmera para obter a mesma foto em que a garrafa preenche o quadro, uma das quais alterará a profundidade de campo,

Veja este excelente resumo dos tamanhos dos sensores e seus efeitos.

Sem mover a câmera, você terá uma profundidade de campo menor ao usar um sensor maior, mantendo a taxa de abertura e o campo de visão (mantendo o mesmo tamanho de saída final). Ou seja, se você mantiver as mesmas configurações, mas ampliar a câmera FF para corresponder ao ângulo de visão (produzindo uma composição equivalente).

A profundidade de campo é uma função do tamanho físico da abertura. Uma lente de 75 mm f / 4.0 em uma câmera full frame possui uma abertura física de 75/4, ou seja, 18,75 mm, enquanto uma lente de 50 mm f / 4,0 em uma câmera de corte 1,5x possui uma abertura física de 50/4, 12,5 mm

Com isso, é fácil descobrir qual abertura equivalente você precisaria para obter a mesma profundidade de campo com as duas câmeras / lentes. Para obter uma abertura física de 18,75 mm com uma lente de 50 mm, seria necessário f / 2,6 (50 / 18,75), que é mais do que uma parada completa mais rápido!

Por que um sensor maior leva a uma profundidade de campo menor?

Em termos simples: não.

Se você usasse exatamente a mesma lente e alterasse apenas o tamanho do sensor, não obteria uma profundidade de campo menor com o sensor maior.

Somente quando você altera outras variáveis ​​para compensar o tamanho diferente do sensor, é possível obter uma alteração na profundidade de campo.

No caso das imagens de exemplo que você postou, o fotógrafo realmente moveu a câmera! Ele provavelmente fez isso para compensar a alteração no tamanho do sensor, de modo que o assunto principal preenchesse aproximadamente a mesma parte do quadro. No entanto, claramente quando você move a câmera, ela muda a perspectiva e as distâncias relativas entre os objetos - nesse caso, com a câmera mais afastada dos assuntos, ela terá maior profundidade de campo.

Obviamente, se ele não tivesse movido a câmera ou alterado a distância focal (via zoom ou troca de lentes), a foto tirada do sensor menor pareceria "cortada", mostrando apenas uma parte da imagem do sensor maior mostra. Mas em todos os outros aspectos, os aspectos técnicos da foto seriam os mesmos, apenas cortados.

Portanto, a razão pela qual muitas coisas mudam de acordo com o tamanho do sensor não se deve, na verdade, ao tamanho do sensor, mas ao que você faz para compensar o tamanho do sensor, seja escolhendo um local de câmera, lente ou nível de zoom diferente. No caso deste exemplo, estava escolhendo um local diferente para a câmera - especificamente, mudando a câmera para a distância do assunto.

talvez a maneira mais clara de explicar isso seja: se você compará-lo a um sensor recortado (aps-c), filmando a mesma coisa do mesmo ponto, para obter o mesmo resultado (enquadramento) no quadro completo, você precisa de uma distância focal maior; de fato, as lentes mais longas oferecem uma profundidade de campo mais rasa.

editar (mais preciso, mais irritante): portanto, é incorreto e enganoso dizer que um sensor maior leva a uma profundidade de campo mais rasa, pelo menos diretamente, de nenhuma maneira isso poderia realmente acontecer.

A profundidade de campo realmente depende apenas do comprimento focal e do número f; em todo sensor (ou filme) possível, a mesma lente (mesmas configurações) fornecerá a mesma profundidade de campo. Se assumirmos que todas as câmeras em que colocamos essa lente têm a montagem certa para encaixá-la e a mesma distância entre a lente e o plano focal para obter o foco certo, tudo o que comparamos todos os formatos possíveis de sensor / filme são diferentes partes cortadas da câmera. mesmo círculo de imagem projetada.

ATUALIZAÇÃO: Aqui está uma atualização para dizer aos meus comentaristas (e a todos os interessados) por que não contabilizei o CoC em relação ao tamanho do sensor na minha resposta acima. A maioria das pessoas que pode ler isso já sabe provavelmente mais do que eu sobre esse assunto e pode achar estúpido ler algo que já sabe; tenha em mente que estou apenas tentando colocar isso em perspectiva.

Para quem não sabe, um Círculo de Confusão é um dos infinitos pontos de luz que uma lente projeta em seu plano focal, no nosso caso, a parte de uma câmera onde está um sensor ou algum filme. Quanto mais próximo esse ponto chegar de um ponto (que não tem tamanho, mas nosso ponto nunca é um ponto porque as lentes não são perfeitas), mais nítida é a imagem (nessa área) e vice-versa. (Uma definição grosseira apenas para apresentar os recém-chegados ao assunto, especialistas, por favor, não perca tempo criticando isso).

Penso que podemos concordar que o CdC máximo permitido é um valor usado para determinar com certeza matemática o que está em foco e o que não está; serve ao objetivo de "desenhar uma linha" (como na verdade há uma transição suave entre foco e não foco) e pode ser ajustado de acordo com o tamanho de impressão que você deseja obter, pois uma impressão maior tornaria isso transição mais evidente e, em algum nível, seria possível notar que algumas áreas, aparentemente focadas, olhando para uma impressão menor da mesma imagem, estão realmente desfocadas.

A aplicação de fórmulas nas quais um elemento é o CoC para determinar a DOF é um processo analítico; portanto, é uma maneira de entender o que está acontecendo, não mudando as coisas (ou seja, a imagem que uma lente está projetando em um plano focal). O fato de os CoCs existirem e de que é preciso decidir qual é o tamanho certo de CoC para produzir uma imagem nítida de um determinado tamanho não está mudando a maneira como uma lente funciona em diferentes sensores / formatos de filme.

Se você deseja obter uma impressão grande, entendo que pode ser necessário considerar uma nitidez aceitável diferente. Na minha resposta acima, assumo (e declarei que sim) que o plano focal é sempre o mesmo, é o que está acontecendo nas DSLRs modernas de que estamos falando: a representação diferente de uma lente em corpos diferentes é apenas uma questão de corte.

um desenho feio e simplificado às vezes ajuda

fazer duas impressões do mesmo tamanho a partir de dois sensores diferentes fornecerá resultados variados, dependendo da resolução dos dois sensores.

se assumirmos que a densidade de pixels é a mesma para os dois sensores e imprimirmos em uma resolução fixa, as impressões do sensor menor parecerão exatamente as maiores, apenas cortadas.

se, novamente, assumirmos que a densidade de pixels é a mesma e imprimirmos em um tamanho fixo, as impressões do sensor menor parecerão colheitas ampliadas das maiores, com qualidade inferior.

se, de maneira simples e correta, com o objetivo de nossa análise, assumimos que ambos possuem pixels suficientes para imprimir um tamanho fixo desejado, sem perda perceptível de qualidade, o que obtemos nas impressões do sensor menor é como uma ampliação recortada da impressão da maior sensor, para que possamos realmente ver uma diferença na profundidade de campo, ou seja, vemos mais detalhes para que seja mais fácil identificar áreas levemente fora de foco. Isso nós poderíamos ter explicado se decidíssemos colocar um CoC maior na fórmula quando, durante as filmagens, calculássemos o DOF. Quem é um fotógrafo tão rude para não fazer isso? ;-)

No entanto, não estou realmente zombando de ninguém. Só estou dizendo, para encurtar a história: se você fizer grandes impressões, poderá extrair um pouco mais de DOF da sua abertura, selecionando um número f mais alto; portanto, parte da imagem ao redor da linha será separada do foco e da imagem. o foco será nítido o suficiente para ser considerado totalmente em foco também em ampliações. É isso aí.

A mesma lente com as mesmas configurações de abertura (na mesma distância focal, se for um zoom) sempre dará o mesmo resultado. O CoC não é uma variável física, como as que acabei de mencionar, que realmente altera a luz que sai da lente e entra na sua câmera, é um parâmetro usado para determinar matematicamente se algo está em foco.

Você não pode dizer que o DOF é uma função do tamanho do sensor (entre outros), porque sensores maiores são usados ​​para impressões grandes e em impressões grandes você vê fora das áreas de foco que nas impressões pequenas que você não vê. Primeiro, porque chamar isso de relação indireta é um eufemismo, depois porque isso é responsável por detalhes às custas da pura exatidão. Talvez eu esteja perdendo ... mais do que alguma coisa.

A profundidade de campo é uma função de muitas variáveis, sendo uma delas a distância do assunto. Na foto de exemplo que você publicou, o lado esquerdo foi tirado com uma Canon 30D, que possui um sensor APS-C cortado (24mm), enquanto o lado direito foi tirado com uma Canon 5D, que possui um sensor de quadro inteiro (35mm). Ambas as fotografias foram tiradas com a mesma lente na mesma abertura.

A razão pela qual o DOF mudou entre 30D e 5D é para manter o enquadramento ou o tamanho do assunto em relação ao tamanho da imagem, é preciso aproximar o 5D. Isso ocorre porque a 5D possui um campo de visão mais amplo para qualquer lente do que a 30D. Quanto mais você se concentrar em um assunto, menor será a profundidade de campo.

A profundidade de campo é determinada por apenas dois fatores. São taxa de ampliação e fstop. Por ampliação, quero dizer o tamanho final do prêmio versus o tamanho do objeto. sensores maiores requerem menos ampliação para chegar a um tamanho de impressão específico, portanto, parecem ter maior profundidade de campo, mas, se ampliados para a mesma proporção que o sensor menor, provarão que o círculo de confusão se baseia SOMENTE no fstop.