¿Por qué un sensor más grande conduce a una profundidad de campo menor?


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Se ha mencionado en un par de lugares que a grandes resultados del sensor de imágenes con una profundidad de campo. Imagen de ejemplo:

APS-C Canon 30D izquierda, FF Canon 5D derecha, misma lente, misma composición, ambas f / 2.8

APS-C Canon 30D izquierda, FF Canon 5D derecha, misma lente, misma composición, ambas f / 2.8

Entiendo cómo se relacionaría el tamaño del sensor, por ejemplo, con el campo de visión, pero la relación con la profundidad de campo no parece sencilla.

En realidad, parece contradictorio: tengo más pozos en mi sensor y puedo concentrarme en menos puntos .

¿Cuál es la razón de este efecto?


Vea esta pregunta y sus respuestas photo.stackexchange.com/questions/10079 . La relación es realmente bastante directa.
mattdm

de acuerdo con Matt. Me parece duplicado.
Epoca

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No es correcto decir que la misma lente se ha utilizado aquí. En su ejemplo, la lente se ha ampliado (se ha cambiado la distancia focal). Esto es muy importante cuando hablamos de DOF.
Sunny Reborn Pony

Respuestas:


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En primer lugar, la cantidad de pozos en el sensor no tiene relación con dónde puede enfocarse o "cuánto" puede enfocarse. La luz desenfocada sigue siendo luz que golpea el sensor.

En pocas palabras, tiene una profundidad de campo menor con un sensor de fotograma completo porque debe acercarse al sujeto (o acercar) para llenar el cuadro. Tenga en cuenta que en su ejemplo dice la misma composición : se ha movido la cámara o se ha cambiado la distancia focal para llenar el cuadro con la botella.

Para decirlo de otra manera, si fija un trípode en su lugar y toma una foto con una cámara APS-C con la botella llenando el marco, luego tome la misma toma exactamente en la misma posición con una cámara de fotograma completo, tendrá Más espacio alrededor de la botella. Por lo tanto, deberá acercar o acercar la cámara para lograr la misma toma donde la botella llena el cuadro, lo que alterará la profundidad de campo,

Vea este excelente resumen de los tamaños de los sensores y sus efectos.


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-1 los sensores de cuadro completo tienen inherentemente menos profundidad de campo, no tiene que ver con acercarse, en ese ejemplo, la cámara no se movió para llenar el cuadro con la botella, ¡lo sé porque lo filmé!
Matt Grum

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Correcto. No quiero decir que tenga que mover la cámara más cerca (o acercar) para obtener un DoF más superficial, quiero decir que tiene que acercarse (o acercar) para llenar el cuadro que da como resultado un DoF más superficial.
ElendilTheTall

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Sí, cambié la distancia focal, en lo que a mí respecta, el zoom cuenta como usar la misma lente (otros parecen estar en desacuerdo)
Matt Grum

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Cuando está haciendo zoom, está cambiando la distancia focal, y la distancia focal es el aspecto crítico aquí. Ya sea que lo haga cambiando una lente principal por otra o haciendo zoom con una lente de zoom es irrelevante.
Staale S

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Esta es una respuesta incorrecta. DOF cambia porque cambia el círculo de confusión.
epoon

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Sin mover la cámara, obtendrá una profundidad de campo menor al utilizar un sensor más grande, manteniendo la relación de apertura y el campo de visión (manteniendo el mismo tamaño de salida final). Es decir, si mantiene la misma configuración pero amplía la cámara FF para que coincida con el ángulo de visión (produciendo una composición equivalente).

La profundidad de campo es una función del tamaño físico de la apertura. Una lente de 75 mm f / 4.0 en una cámara de fotograma completo tiene una apertura física de 75/4, es decir, 18.75 mm, mientras que una lente de 50 mm f / 4.0 en una cámara de 1.5x tiene una apertura física de 50/4, 12.5 mm

A partir de esto, es fácil determinar qué apertura equivalente necesitaría para obtener la misma profundidad de campo con ambas cámaras / lentes, para obtener una apertura física de 18.75 mm con una lente de 50 mm tendría que ser f / 2.6 (50 /18.75) que es más que una parada completa más rápido!


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La composición de @Lazer generalmente se refiere a la posición / orientación de los objetos en el marco, no a la configuración de la cámara, como la apertura o la velocidad de obturación.
Matt Grum

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@MattGrum - "tamaño físico de la apertura"! Esa es exactamente la variable que influye en el DoF, y no en el f #, que es una cifra relativa. +1.
ysap

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@ Matt: Me gustaría saber cuáles fueron las distancias reales del sujeto para sus dos disparos, entonces. Obviamente tuvo que cambiar la cámara que estaba usando. ¿La distancia del sujeto era idéntica entre ambas tomas, o cambió cuando recompuso la toma para mantener el encuadre y la composición con la primera toma? ¿Cuál fue la distancia focal del primer disparo y cuál fue la distancia focal del segundo disparo? En todas las demostraciones de por qué FF tiene una profundidad de campo menor que APS-C, se utilizó la misma lente (y distancia focal + apertura), y solo la distancia del sujeto cambió para mantener el encuadre / composición.
jrista

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En el momento en que agrega una distancia focal dinámica a la mezcla, creo que es más difícil demostrar la verdadera razón por la cual las cámaras de fotograma completo tienen un DOF más superficial (dado que la distancia focal es una función de la lente, mientras que la distancia del sujeto es una función de la cámara. ) La pregunta que surge es ... ¿la diferencia en DoF se debe únicamente a las diferencias de tamaño del sensor ... y por lo tanto a la distancia del sujeto, o también se debe en parte a una distancia focal diferente? La fórmula para DOF involucra la distancia focal y la distancia del sujeto, sin embargo, el tamaño del sensor en sí no es un componente intrínseco de la fórmula.
jrista

1
@jrista Por supuesto, tiene que escalar al mismo tamaño de salida al comparar sensores; de lo contrario, si compara un P&S con una DSLR, terminará comparando un 6 "x4" con un sello postal. ¡Simplemente no tiene sentido! Hay exactamente el mismo número de factores en juego cuando se comparan sensores y se cambia la distancia focal y cuando se comparan sensores cambiando la distancia focal: uno. Pero cambiar la distancia focal produce imágenes que se ven más o menos iguales y tienen la misma perspectiva, por lo que esa es claramente la opción correcta para mí.
Matt Grum

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¿Por qué un sensor más grande conduce a una profundidad de campo menor?

En términos simples: no lo hace.

Si usara exactamente la misma lente y solo cambiara el tamaño del sensor, no obtendría una profundidad de campo menor con el sensor más grande.

Es solo cuando cambia otras variables para compensar el diferente tamaño del sensor que puede obtener un cambio en la profundidad de campo.

En el caso de las imágenes de ejemplo que publicó, ¡ el fotógrafo realmente movió la cámara! Presumiblemente hizo esto para compensar el cambio en el tamaño del sensor, de modo que el sujeto principal ocupara aproximadamente la misma porción del marco. Sin embargo, claramente cuando mueve la cámara, cambia la perspectiva y las distancias relativas entre los objetos; en este caso, con la cámara más alejada de los sujetos, tendrá más profundidad de campo.

Por supuesto, si no hubiera movido la cámara o cambiado la distancia focal (mediante el zoom o el cambio de lentes), entonces la toma tomada desde el sensor más pequeño se vería "recortada", mostrando solo una parte de la imagen del sensor más grande muestra. Pero en todos los demás aspectos, los aspectos técnicos de la foto serían los mismos, solo recortados.

Entonces, la razón por la que muchas cosas cambian según el tamaño del sensor no se debe realmente al tamaño del sensor, sino a lo que haces para compensar el tamaño del sensor, ya sea eligiendo una ubicación de cámara, lente o nivel de zoom diferente. En el caso de este ejemplo, fue elegir una ubicación de cámara diferente, específicamente, cambiar la cámara a la distancia del sujeto.


Es una pena que la mayoría de la gente no lea hasta esta respuesta. En mi opinión, es el que tiene la descripción más clara de la explicación real.
osullic

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quizás la forma más clara de explicar esto es: si lo compara con un sensor recortado (aps-c), disparando lo mismo desde el mismo punto, para obtener el mismo resultado (encuadre) en el cuadro completo, necesita una distancia focal más larga; De hecho, las lentes más largas proporcionan una profundidad de campo menor.

editar (más preciso, más molesto): por lo tanto, es incorrecto y engañoso decir que un sensor más grande conduce a una profundidad de campo más superficial, al menos directamente, de ninguna manera esto podría suceder realmente.

La profundidad de campo realmente depende de la longitud focal y del número f SOLAMENTE; En cada sensor (o película) posible, la misma lente (la misma configuración) proporcionará la misma profundidad de campo. Si suponemos que cada cámara en la que colocamos este objetivo tiene la montura adecuada para ajustarse y la misma distancia entre el objetivo y el plano focal para enfocar correctamente, todo lo que obtenemos al comparar todos los posibles formatos de sensor / película son diferentes partes recortadas del mismo círculo proyectado de la imagen.

ACTUALIZACIÓN: Aquí hay una actualización para decirles a mis comentaristas (y a todos los interesados) por qué no tomé en cuenta el CoC en relación con el tamaño del sensor en mi respuesta anterior. La mayoría de las personas que pueden leer esto ya saben probablemente más que yo sobre este tema y pueden encontrar estúpido leer algo que ya saben; tenga en cuenta que solo estoy tratando de poner esto en perspectiva.

Para aquellos que no saben, un Círculo de confusión es uno de los puntos de luz infinitos que una lente proyecta en su plano focal, en nuestro caso, la parte de una cámara donde se encuentra un sensor o alguna película. Cuanto más se acerca este punto a un punto (que no tiene tamaño, pero nuestro punto nunca es un punto porque las lentes no son perfectas), más nítida es la imagen (en esa área) y viceversa. (Una definición aproximada solo para presentar a los recién llegados al tema, los expertos no pierdan el tiempo criticando esto).

Creo que podemos estar de acuerdo en que el CoC máximo permitido es un valor utilizado para determinar con certeza matemática qué está enfocado y qué no; cumple el propósito de "dibujar una línea" (ya que en realidad hay una transición suave entre enfocado y no enfocado), y bien puede ajustarse de acuerdo con el tamaño de impresión que desea lograr, ya que una impresión más grande haría esto transición más evidente y, en algún nivel, uno notaría que algunas áreas, que parecen estar enfocadas mirando una impresión más pequeña de la misma imagen, están realmente fuera de foco.

La aplicación de fórmulas en las que un elemento es el CoC para determinar DOF es un proceso analítico, por lo que es una forma de entender lo que está sucediendo, no de cambiar las cosas (es decir, la imagen que una lente proyecta en un plano focal). El hecho de que existan CoC y que uno deba decidir cuál es el tamaño correcto de CoC para producir una imagen nítida de un tamaño determinado no está cambiando la forma en que funciona una lente en diferentes sensores / formatos de película.

Si desea obtener una letra grande, entiendo que puede ser necesario considerar una nitidez aceptable diferente. En mi respuesta anterior, supongo (y dije que sí) que el plano focal siempre es el mismo, eso es lo que está sucediendo en las réflex digitales modernas de las que estamos hablando: la diferente representación de una lente en diferentes cuerpos es solo una cuestión de recorte.

un dibujo feo y simplificado a veces ayuda Eso es

Hacer dos impresiones del mismo tamaño desde los dos sensores diferentes dará resultados variables dependiendo de la resolución de los dos sensores.

Si suponemos que la densidad de píxeles es la misma para ambos sensores e imprimimos con una resolución fija, las impresiones del sensor más pequeño se verán exactamente como las más grandes, simplemente recortadas.

si de nuevo asumimos que la densidad de píxeles es la misma e imprimimos a un tamaño fijo, las impresiones del sensor más pequeño se verán como cultivos ampliados de los más grandes, con una calidad inferior.

si simplemente y más correctamente para el propósito de nuestro análisis asumimos que ambos tienen suficientes píxeles para imprimir un tamaño fijo que deseamos sin pérdida notable de calidad, lo que obtenemos en impresiones del sensor más pequeño es como una ampliación recortada de la impresión del más grande sensor, de modo que podemos ver una diferencia en la profundidad de campo, es decir, vemos más detalles para que sea más fácil detectar áreas ligeramente desenfocadas. Esto podríamos haberlo tenido en cuenta si hubiéramos decidido poner un CoC más grande en la fórmula cuando, durante el disparo, calculamos el DOF. ¿Quién es tan rudo fotógrafo para no hacerlo? ;-)

Sin embargo, realmente no me estoy burlando de nadie. Solo digo, en pocas palabras: si haces impresiones grandes, es posible que desees exprimir un poco más de DOF de tu apertura seleccionando un número f más alto, por lo que parte de la imagen alrededor de la línea se separa fuera de foco y en el enfoque será lo suficientemente nítido para ser considerado totalmente enfocado también en ampliaciones. Eso es.

La misma lente con la misma configuración de apertura (a la misma distancia focal si se trata de un zoom) siempre dará el mismo resultado. El CoC no es una variable física como las que acabo de mencionar que realmente cambia la luz que sale de la lente y entra en su cámara, es un parámetro utilizado para determinar matemáticamente si algo está enfocado.

No se puede decir que DOF es una función del tamaño del sensor (entre otros) porque los sensores más grandes se usan para impresiones grandes y en impresiones grandes se ven áreas de enfoque que en impresiones pequeñas no se ven. Primero porque llamar a esto una relación indirecta es un eufemismo, luego porque esto explica los detalles a expensas de la exactitud. Tal vez me estoy perdiendo ... más que algo.


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Cuantitativamente, las fórmulas de profundidad de campo dependen de un "círculo de confusión máximo permitido", que básicamente depende de lo que usted considera "aceptablemente nítido". Algunas personas imponen el mismo CoC permitido en todas las circunstancias (una especie de métrica de calidad para lentes), en cuyo caso esta respuesta es correcta. Otros, incluido yo mismo, creen que este criterio de "nitidez aceptable" solo tiene sentido en el contexto de un trabajo terminado, por ejemplo, una impresión. En ese caso, el CoC máximo permitido depende del grado de ampliación, que a su vez depende del tamaño del sensor.
coneslayer

@coneslayer: gracias, por fin alguien afirma el hecho que muchos pasan por alto. DoF no es solo una función de f # y FL, sino también del formato de salida y el tamaño del sensor. ¡Es una combinación de todos ellos!
ysap

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Siempre asumo el mismo tamaño de salida final (en el que obtienes un DOF menos profundo con el sensor más grande) ya que no es como si las personas imprimieran imágenes de cámaras P&S una décima parte del tamaño que las de las DSLR, ninguna persona tiende a imprimir / ver imágenes. mismo tamaño sin importar cuán grande sea el sensor!
Matt Grum

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@Matt: Yo también, y pensé que eso fue bastante bien aceptado, pero vea photo.stackexchange.com/questions/11291/… para obtener una opinión disidente.
Coneslayer

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+1 para "Si simplemente y más correctamente para el propósito de nuestro análisis asumimos que ambos tienen suficientes píxeles para imprimir un tamaño fijo que queremos sin pérdida notable de calidad, lo que obtenemos en impresiones del sensor más pequeño es como una ampliación recortada del imprima desde el sensor más grande, de modo que podamos ver una diferencia en la profundidad de campo, es decir, veamos más detalles para que sea más fácil detectar áreas ligeramente desenfocadas ". Un sensor más pequeño o un cultivo del sensor grande tienen exactamente el mismo efecto de aumentar la DoF aparente cuando se amplía.
mattdm

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La profundidad de campo es una función de muchas variables, una de ellas es la distancia al sujeto. En la foto de ejemplo que publicó, el lado izquierdo se tomó con una Canon 30D, que tiene un sensor recortado APS-C (24 mm), mientras que el lado derecho se tomó con una Canon 5D, que tiene un sensor de fotograma completo (35 mm) Ambas fotografías fueron tomadas con la misma lente en la misma apertura.

La razón por la que DoF cambió entre 30D y 5D es porque para mantener el encuadre , o el tamaño del sujeto en relación con el tamaño de la imagen, debe acercarse el 5D. Esto se debe a que la 5D tiene un campo de visión más amplio para cualquier lente que la 30D. Cuanto más se acerque a un sujeto, más delgada será su Profundidad de campo.


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La profundidad de campo está determinada solo por dos factores. Son relación de aumento y fstop. Por aumento me refiero al tamaño final del precio versus el tamaño del objeto. Los sensores más grandes requieren menos aumento para llegar a un tamaño de impresión en particular, por lo tanto, parecen tener una mayor profundidad de campo, pero si se amplían a la misma proporción que el sensor más pequeño, demostrarán que el círculo de confusión se basa SOLO en el fstop.


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Su respuesta no agrega nuevas ideas y esta pregunta ya fue respondida con grandes detalles. Debes evitar este rey de respuestas.
Itay Gal
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