¿Cómo se relacionan el zoom, la ampliación y la distancia focal?

Los objetivos con zoom y las cámaras con superzooms a menudo se venden con un número de zoom de veces ("×"), como un zoom de 12x o un zoom de 30x. La pregunta ¿Cómo convierto la distancia focal de la lente (mm) en zoom óptico x veces? explica cómo esto se relaciona con los números de longitud focal, como 70-200 mm o 18-55 mm. Pero, ¿cómo se relaciona × -zoom con la ampliación, cuando se usa para macro o simplemente para hacer que algo lejano parezca más grande?

¿Cómo pueden dos lentes de 70-200 mm tener diferentes aumentos?

• Distancia focal controla el campo de visión frente a la lente. Una distancia focal más larga tiene un campo de visión más estrecho que uno más corto. Detrás de la lente, está diseñada para proyectar esta imagen a un cierto tamaño y distancia, según las especificaciones de montaje de la cámara. Por lo tanto, percibimos que este campo de visión más estrecho tiene más "alcance" como se puede ver más lejos en la distancia. En términos simples, esto se llama "zoom", cuando logras un mayor alcance. Probablemente muchos solo lo llamarían zoom si extiende el alcance visual, y también si lo logra desde un teleobjetivo de 400 mm. Es bastante lineal (*). Doble distancia focal, medio ancho y altura del objetivo frente a usted.

• El zoom en la lente de la cámara / mundo objetivo se da cuando una lente puede cambiar su distancia focal. Es el factor dado por la distancia focal máxima a la distancia focal mínima. 55/18 = 3X en una lente estándar. 2X en un super ancho de 10-20 mm. En comparación con el campo de visión visual, muchas personas pueden no percibir eso como acercarse al objetivo, excepto por la persona que mira a través del visor a 10 mm durante mucho tiempo y luego cambia a 20 mm. El "ultra zoom" de 400 mm no tiene ningún zoom, a menos que llame a 1X un zoom, ya que 1 también es un número.

• Aumentoes la relación entre el tamaño del sujeto y el tamaño de proyección en el sensor, en el mundo natural; No nos estamos volviendo digitales en esto. La palabra puede parecer engañosa ya que la mayoría de las lentes que usamos están por debajo de 1X, mucho más. En el uso común, estamos hablando de 0.0001-0.1X Su cuarto de pulgada será 1 pulgada en el sensor si usa una lente macro 1: 1 a una distancia mínima de enfoque. Eso requiere una cámara de marco medio para enmarcarlo. Pero, wow, ciertamente capturarás los detalles sobre eso. Si te alejas, la ampliación se caerá. Doble distancia, media ampliación. ¿Suena familiar? El FOV es el mismo, a diferencia de la distancia focal, pero el efecto es similar pero inverso. En un zoom de 2X puede cambiar la ampliación, es decir. el tamaño proyectado al sensor, por un factor 2. El sigma ancho de 10-20 mm puede hacer esto. Sin embargo, la ampliación de 10 mm de ese hermoso paisaje comenzará muy, muy pequeña. A 24 metros es 0.00042X. Desde allí, ahora puede "acercarlo" a 0.00085X. Los 400 mm que no pueden hacer zoom en su lugar tienen 0.017X de la misma escena. Pero en la práctica es 40 veces mejor aumento o alcance en comparación con los 10 mm.

Entonces, la distancia focal, la ampliación y la distancia son términos absolutos, mientras que el zoom es relativo.

(*) Lineal, siempre que la distancia sea significativamente mayor que la distancia focal

Entonces, por supuesto, todos sabemos que cuando hacemos un acercamiento a algo, parece agrandarse y ocupa más del visor / sensor de la cámara. Sin embargo, creo que esta pregunta es sobre lo que se llama factor de aumento .

Lo más común es ver en estas lentes macro donde el objetivo es agrandar algo que en la vida real es muy pequeño. La ampliación se describe así:

original object size in real life:resulting object size on the sensor

Por lo tanto, una lente con un factor de aumento de 1: 1 tomaría un objeto de 10 mm de ancho y proyectaría una imagen en el sensor de la cámara de 10 mm de largo. Un factor 1: 2 convertiría 10 mm a 20 mm. 1: 3, 10 mm a 30 mm y así sucesivamente.

(Tenga en cuenta que un factor de aumento de 1: 3 también se puede escribir como 3.0x. También este factor es para una distancia de enfoque mínima dada. En otras distancias no tendrá el mismo efecto).

Un factor de aumento 1: 1 puede no sonar demasiado bien, pero cuando piensa que las cámaras de hoy en día tienen un promedio de aproximadamente 18MP o más, puede hacer mucho.

Entonces, ¿por qué dos lentes diferentes con la misma distancia focal tienen factores de aumento diferentes? Realmente termina siendo diferencias en la calidad de construcción y el propósito real de la lente.

Siéntase libre de comentar. Espero que esto ayude.

Los objetivos con zoom y las cámaras con superzooms a menudo se venden con un número de zoom de veces ("×"), como un zoom de 12 × o un zoom de 30 ×.

Existen diferentes usos de las proporciones de aumento.  En el contexto del zoom, se refiere a la relación de las distancias focales máxima a mínima. Una lente de 18-200 mm tiene 200/18 = 11 × zoom.

Pero, ¿cómo se relaciona × -zoom con la ampliación, cuando se usa para macro o simplemente para hacer que algo lejano parezca más grande?

En el contexto de macro, el multiplicador se refiere a la relación de reproducción (inversa de la) , que es el tamaño en el sensor: tamaño natural. Por ejemplo, tengo una lente macro donde la relación de reproducción máxima es 1: 1 o 1 ×. También tengo varios zooms o relaciones de 1: 4 a 1: 2 ... 0.25 × a 0.5 ×.

¿Cómo pueden dos lentes de 70-200 mm tener diferentes aumentos?

Las lentes con diferentes distancias focales pueden tener diferentes relaciones de reproducción en función de su distancia mínima de enfoque. (No sé las matemáticas involucradas). Del mismo modo, las lentes con diferentes distancias focales pueden tener las mismas relaciones de reproducción.

En una relación de reproducción dada, la longitud focal afecta la distancia de trabajo . Considere lentes macro de 35 mm y 100 mm con relaciones de reproducción 1: 1. Debido a que el sujeto, aunque ampliado en la misma cantidad, está a diferentes distancias de cada lente, la perspectiva representada en las imágenes resultantes es diferente. También es más difícil iluminar sujetos con la lente de 35 mm porque la lente impide que la luz llegue al sujeto.

Un ejemplo numérico

Durante años dominaron las cámaras de cine de 35 mm. El tamaño de la imagen era de 24 mm por 36 mm. supongamos que queremos una imagen de 20 mm de altura de un objeto de 2,0 m de altura a una distancia u delante de la cámara. Siempre que u sea ​​al menos 10 veces más grande que la distancia focal f , la relación entre la altura de la imagen y la altura del objeto es aproximadamente f / u , por lo tanto, 20 mm / 2 m = f / u, por lo tanto, requerimos f = u * 10 mm / 1 m
que da ( ancho) u = 2 m f = 20 mm; u = 4 m f = 40 mm; (telefoto) u = 10m f = 100mm

Las cámaras modernas tienen una pantalla de imagen mucho más pequeña, por lo que es necesario tener imágenes más pequeñas y, en consecuencia, distancias focales más pequeñas para que los objetos ocupen una fracción similar de la imagen.
Se requiere menos luz para hacer una imagen más pequeña, por lo que el diámetro de las lentes puede ser más pequeño. Es por eso que la configuración del iris en una cámara se da como, f / 4; f / 5,6, etc. f / 4 significa que el diámetro del iris es un cuarto de la distancia focal. La imagen será igualmente brillante para una lente de 20 mm de diámetro (detenido) de 5 mm y una lente de 60 mm de diámetro (detenido) de 15 mm.