¿Cómo afecta un teleconvertidor a la profundidad de campo?

Soy consciente de que un teleconvertidor reducirá la cantidad de luz que llega a la película o al sensor de una cámara y, como tal, escuchará a la gente acercarse a cosas como "Con un teleconvertidor 2x, este 300 mm f / 2.8 se convierte en 600 mm f / 5.6".

Dado que la apertura no es físicamente diferente, me pregunto cómo eso afecta la profundidad de campo (y los efectos asociados como el bokeh). Tendría sentido que la profundidad de campo permanezca igual, y la imagen simplemente se recorta.

¿Es solo otra de estas cosas que la gente dice, que puede ser conveniente para los cálculos de exposición, o hay realmente un cambio en la imagen producida?

TL; Versión DR: los teleconvertidores no afectan la profundidad de campo a ninguna distancia dada. Literalmente transforman su lente 300 f / 2.8 en una lente 600 f / 5.6. Cualquier lente 600 f / 5.6, teleconvertida o no, tendrá la misma profundidad de campo que una lente 300 f / 2.8.

Hay mucha confusión sobre la relación entre profundidad de campo, apertura, f-stop y distancia focal. En realidad, todo es muy simple:

La profundidad de campo está determinada por la distancia focal y el tamaño aparente del elemento frontal de la lente.

Por diámetro aparente , me refiero al ancho del área del elemento frontal que no está bloqueado por la abertura.

En realidad, puede ver qué tan grande es este diámetro aparente, mirando la parte frontal de una lente mientras está separada y la apertura se mantiene abierta.

La relación entre f-stop, distancia focal y diámetro aparente de la lente es la siguiente:

(Tamaño de la abertura en mm) = (Longitud focal en mm) ÷ (parada f)

Por ejemplo:

• El diámetro aparente de una lente de 210 mm establecida en f / 4.5 es 47 mm,
• El diámetro aparente de una lente de 70 mm establecida en f / 4.5 es de 15.5 mm,
• El diámetro aparente de un objetivo de 70 mm ajustado a f / 8 es 8,75 mm,
• Y el diámetro aparente de un objetivo de 18 mm ajustado a f / 3.5 es un mísero 5.1 mm.

Ahora, de vuelta a la profundidad de campo. La profundidad de campo es la distancia delante y detrás de la distancia focalizada que todavía está "aceptablemente" enfocada. Dado que el nivel de desenfoque aceptable difiere de persona a persona, una mejor manera de analizar la profundidad de campo es a través del círculo de confusión.

Aquí hay una imagen útil de la página de Wikipedia en Circle of Confusion:

El círculo de confusión es el área del sensor que es golpeada por la luz desde un solo punto. Si está delante o detrás del plano de enfoque, entonces su círculo de confusión aumenta. En el plano de enfoque, el círculo de confusión es (idealmente, pero nunca en la práctica) cero.

La rapidez con que crece su círculo de confusión a medida que se aleja del plano de enfoque es un factor de una sola cosa: el ángulo entre las líneas convergentes más anchas (el borde del tamaño aparente de su lente). Ahora, esto significa algunas cosas:

• Si está enfocado 10 veces más lejos, debe ir aproximadamente 10 veces más lejos del plano de enfoque para obtener el mismo cambio en su círculo de confusión
• Dos lentes enfocadas a la misma distancia, con el mismo tamaño aparente, resultarán en el mismo cambio en su círculo de confusión (y, por lo tanto, la misma profundidad de campo).

Por el contrario, esto también desacredita varias creencias comunes sobre la profundidad de campo:

• Dos lentes en el mismo f-stop no necesariamente tienen la misma profundidad de campo. La lente más larga tendrá una profundidad de campo más corta porque tiene un tamaño aparente más grande. (Lo siento, Matt)
• Los teleconvertidores, los cultivos y los sensores más pequeños no tienen ningún efecto sobre la profundidad de campo en un tamaño aparente dado (f-stop y distancia focal).

Tome dos fotos: una con 35 mm f / 1.8 y otra con 210 mm f / 11. Ahora, recorte la imagen de 35 mm para tener el mismo campo de visión que la otra imagen. Tendrán casi exactamente la misma profundidad de campo. Aqui tienes:

La profundidad de campo es la de una lente F / 5.6 en el ejemplo que usted indica.

Sí, la apertura no ha cambiado físicamente. Sin embargo, la relación de apertura a distancia focal ha aumentado.

Por lo tanto, los rayos de luz que lleguen al sensor serán menos oblicuos. Eso da como resultado una mayor profundidad de campo.

No puedo agregar nada a la excelente explicación sucinta de Itai de lo que está sucediendo, sin embargo, presentaré una prueba de Reductio ad Absurdum :

Supongamos que el uso de un teleconvertidor amplía la distancia focal y, como resultado, deja pasar menos luz pero sin afectar la profundidad de campo . Además de hacer un 600 f / 5.6, un fabricante podría tomar un diseño existente de 300 f / 2.8 e incorporar algunas ópticas de teleconvertidor pero en el mismo cuerpo. Entonces podrían ofrecer dos versiones de la lente de 600 mm que se comporten exactamente de la misma manera, pero una tendría el DOF de 600 f / 5.6 y el otro de 600 f / 2.8.

También podrían reemplazar el 300 f / 2.8 con un 150 f / 1.4 con un telecoverter incorporado, y podrían ofrecer 3 versiones del 600 con diferentes DOF, etcétera, etcétera.

Finalmente, llega a una lente con una profundidad de campo infinitamente pequeña pero que todavía se comporta como un 5.6, lo cual es claramente absurdo, por lo tanto, la proposición original (que el DOF no ha cambiado por un telecoverter) debe ser falsa.

La profundidad de campo está determinada por la distancia de enfoque y el tamaño de apertura física (explicado muy bien por Evan Krall). Agregar un teleconvertidor no cambia el tamaño de apertura física; simplemente está ampliando la imagen ya proyectada por la lente, y la distancia focal y el número f aumentan juntos en proporción.

Debido a que el tamaño de la abertura física no cambia, la profundidad de campo no cambia para una distancia de enfoque dada.

Un teleconvertidor simplemente está extendiendo la imagen de la lente, como una lupa. Solo cambia el marco recortando (simulando una distancia de enfoque más alta) y el nivel de iluminación usando una cantidad igual de luz para una mayor cantidad de píxeles. No altera nada más del disparo original, por ejemplo, el DoF o la distancia de enfoque.

Contestaré dos preguntas, la que usted hizo y la que también debería haber hecho. También cubriré varios escenarios diferentes (misma distancia del sujeto sin recortar, misma distancia del sujeto con recorte y el mismo encuadre).

¿Cómo afecta un teleconvertidor a la profundidad de campo?

Echemos un vistazo a esto. La profundidad de campo es:

DoF = 2 * x_d^2 * N * C / f^2

donde festá la distancia focal, Ces el círculo de confusión, Nes el número de apertura y x_des la distancia del sujeto. Si la distancia del sujeto se mantiene constante, y usted no decide que debido a un menor recorte se Cdebe aumentar, duplicar la distancia focal también duplicará el número de apertura, pero se Cmantendrá constante. Por lo tanto, la profundidad de campo se reducirá a la mitad por el teleconvertidor. (Si aumenta Cdebido a que se necesita menos cultivo, la profundidad de campo se mantendrá constante).

Sin embargo, a veces quieres mantener un marco igual. Luego, una duplicación de la distancia focal corresponderá a una duplicación de la distancia del sujeto. Por lo tanto, se x_d^2 / f^2mantiene constante y se Cmantiene constante también. Sin embargo, una duplicación de la distancia focal se duplicará Ny, por lo tanto, la profundidad de campo se duplicará con un encuadre igual.

Entonces, TL; DR: depende de si mantiene un encuadre igual al cambiar la distancia del sujeto (DoF diferente), si recorta (misma DoF) o si solo acepta una distancia focal más larga le da una imagen diferente (DoF diferente, pero en La otra dirección).

También deberías haber preguntado:

¿Cómo afecta un teleconvertidor al desenfoque del fondo?

Esto es mas facil. El tamaño del disco de desenfoque de fondo (suponiendo que el fondo sea infinito) es:

b = f * m_s / N = (f/N) * m_s

La apertura de apertura f/Nes mantenida por un teleconvertidor. m_ses el aumento del sujeto, es decir, el tamaño del sujeto en el sensor dividido por su tamaño real. Si mantiene el mismo encuadre, m_spermanece constante y, por lo tanto, con el mismo encuadre, el tamaño del disco de desenfoque de fondo es constante.

Sin embargo, si no mantiene el mismo encuadre, el teleconvertidor 2x se duplica m_s. Por lo tanto, obtendrá más desenfoque del fondo.

Pero, si mantiene la distancia del sujeto igual, y ha recortado la imagen original en 2x, y decide que ya no necesita recortar debido al teleconvertidor, entonces m_sel teleconvertidor duplica, pero debido a menos recorte, el ancho / alto / la diagonal de la pieza del sensor realmente utilizada también se duplica, por lo que el tamaño del disco borroso como porcentaje de la diagonal del sensor realmente utilizado se mantiene igual.

Entonces, TL; DR: depende aquí nuevamente si mantiene un encuadre igual al cambiar la distancia del sujeto (mismo desenfoque), si recorta (mismo desenfoque) o si solo acepta una distancia focal más larga le da una imagen diferente (desenfoque diferente).

La respuesta aceptada es muy definitiva. También está mal. Primero establezcamos qué es correcto aquí:

TL; Versión DR: los teleconvertidores no afectan la profundidad de campo a ninguna distancia dada.

Incorrecto.

Literalmente transforman su lente 300 f / 2.8 en una lente 600 f / 5.6.

Correcto.

Cualquier lente 600 f / 5.6, teleconvertida o no, tendrá la misma profundidad de campo que una lente 300 f / 2.8.

Incorrecto.

La profundidad de campo está determinada por la distancia focal y el tamaño aparente del elemento frontal de la lente.

En parte correcto, en parte incorrecto. La geometría de la escena y su relación con la profundidad de campo está determinada por el tamaño aparente de la pupila de entrada de la lente. La pupila de entrada es el tamaño aparente de la abertura como se ve al mirar por la lente frontal.

Su diámetro se puede determinar dividiendo la distancia focal entre el número de apertura.

Y aquí llegamos al error fundamental en la respuesta aceptada: la respuesta supone que la geometría de la escena es el único factor para la profundidad de campo. No lo es La profundidad de campo se define como la distancia donde puede detectar la falta de nitidez, y la falta de nitidez se define a través del criterio de "círculo de confusión". Si usa el mismo medio de proyección (la misma película o el mismo sensor) y mira los resultados a una escala en la que la resolución de los medios define el círculo de confusión, la ampliación de la representación de la escena es muy relevante para la profundidad de campo resultante.

Si usa la misma lente con la misma configuración en un sensor de fotograma completo de 40MP, su profundidad de campo será (suponiendo que la lente produzca una nitidez de nivel de píxel) será la mitad de lo que obtiene en un sensor de fotograma completo de 10MP pero igual que lo que obtendrías con un sensor de factor de recorte 2 de 10MP. Ignorando la pixelación, las imágenes parciales serán indistinguibles.

Un teleconvertidor en brida en una veta similar conserva la geometría de la imagen: los cultivos serán indistinguibles siempre que ignore la pixelación. Sin embargo, es la pixelación la que define el círculo de confusión, por lo que con un teleconvertidor 2x, generalmente obtendrá la mitad de la profundidad de campo porque el píxel como el principal contribuyente al círculo de confusión ahora cubre una cuadrícula más fina sobre el original escena.

En contraste con la profundidad de campo, cuantificar el desenfoque del fondo en términos del tamaño de píxel parece no sensato ya que su escala es más relevante en relación con la escala de las características del sujeto o el tamaño del cuadro. El teleconvertidor no cambia la relación con las características del sujeto, en relación con el cuadro, su extensión se duplica, lo que significa que se expande el desenfoque en relación con la imagen terminada.

En resumen: las cosas son complejas y menos que intuitivas, pero ya lo son antes de agregar el teleconvertidor a la ecuación. Debido a esta complejidad, debe especificar con mucho cuidado los valores que está preguntando, ya que a menudo se usan coloquialmente de manera intercambiable, pero se comportan de maneras bastante diferentes cuando se observa la geometría de la escena, la geometría de la imagen y la resolución del medio.

Usted está confundido:

Dado que la apertura no es físicamente diferente, me pregunto cómo eso afecta la profundidad de campo (y los efectos asociados como el bokeh). Tendría sentido que la profundidad de campo permanezca igual, y la imagen simplemente se recorta.

Recortar una imagen solo conserva la misma profundidad de campo cuando se realiza físicamente en una impresión, lo que da como resultado un trozo de papel más pequeño, visto de la misma manera que el papel original. Tan pronto como emplee cualquier tipo de ampliación para ver mejor los detalles, la profundidad de campo (definida a través del disco extendido de falta de nitidez que se vuelve perceptible bajo escrutinio) se vuelve más pequeña. La única excepción es cuando ya hay un factor limitante absoluto visible, como grano de película o tamaño de píxel.

Un teleconvertidor del lado de la brida no cambia el tamaño de la pupila de entrada y, por lo tanto, funciona con la misma escena pero con un cultivo más pequeño distribuido a través del sensor. Eso le da menos luz por píxel (por lo tanto, el doble del número de apertura) pero debido a más píxeles del sensor la mitad del tamaño del "círculo de confusión" y, por lo tanto, la mitad de la profundidad de campo. A menos que la calidad óptica de la lente ya esté en su límite y los píxeles adicionales no puedan proporcionar ninguna información adicional.

Un teleconvertidor del lado del filtro es una oferta diferente, ya que aumenta el tamaño de la pupila de entrada y, por lo tanto, generalmente mantiene el mismo número de apertura. Entonces, la profundidad de campo se vuelve más pequeña tanto por el cultivo más pequeño resuelto en el mismo sensor como por la pupila de entrada más grande que mira la escena.