Как рассчитать увеличение объектива: подробное руководство

В фотографии и оптике термин «увеличение» описывает способность объектива увеличивать видимый размер объекта. Понимание того, как рассчитать увеличение, крайне важно для выбора подходящего объектива для конкретной задачи, будь то макросъемка крошечных насекомых, портретная съемка или пейзажная фотография. В этой статье мы подробно рассмотрим, как рассчитывается увеличение объектива, какие факторы на него влияют, и приведем конкретные примеры.

Что такое увеличение объектива?

Увеличение объектива – это отношение размера изображения объекта на сенсоре камеры к его фактическому размеру в реальном мире. Увеличение выражается числом, например, 0.5x, 1x (также известный как увеличение в натуральную величину) или 2x. Объектив с увеличением 1x создает изображение объекта на сенсоре, которое имеет тот же размер, что и объект в реальной жизни. Объектив с увеличением 2x создает изображение в два раза больше фактического размера объекта. Объективы с увеличением меньше 1x уменьшают размер объекта.

Факторы, влияющие на увеличение

На увеличение объектива влияют несколько ключевых факторов:

• Фокусное расстояние: Фокусное расстояние объектива (измеряемое в миллиметрах) является основным определяющим фактором увеличения. Чем больше фокусное расстояние, тем больше увеличение.
• Минимальное расстояние фокусировки: Минимальное расстояние фокусировки – это наименьшее расстояние между объективом и объектом, на котором объектив может сфокусироваться. Меньшее минимальное расстояние фокусировки обычно позволяет достичь большего увеличения.
• Размер сенсора камеры: Размер сенсора камеры (например, полнокадровый, APS-C, Micro Four Thirds) влияет на «эффективное» увеличение. На меньших сенсорах поле зрения сужается, что создает впечатление большего увеличения, даже если фактическое увеличение объектива остается неизменным. Это часто называют «кроп-фактором».

Как рассчитать увеличение объектива

Существует несколько способов рассчитать увеличение объектива, в зависимости от имеющейся информации:

1. Расчет увеличения для макросъемки

В макросъемке увеличение часто указывается как отношение. Например, объектив 1:1 (или 1x) является макрообъективом и означает, что размер изображения на сенсоре равен размеру реального объекта. Объектив 1:2 (или 0.5x) означает, что размер изображения на сенсоре в два раза меньше размера реального объекта.

Если вы знаете размеры объекта и его изображения на сенсоре, вы можете рассчитать увеличение по формуле:

Увеличение = Размер изображения на сенсоре / Размер объекта в реальном мире

Пример:

Предположим, вы фотографируете монету диаметром 20 мм. На сенсоре камеры монета занимает 20 мм. В этом случае увеличение будет:

Увеличение = 20 мм / 20 мм = 1x

Если бы монета занимала на сенсоре 10 мм, увеличение было бы:

Увеличение = 10 мм / 20 мм = 0.5x

2. Расчет увеличения с использованием фокусного расстояния и минимального расстояния фокусировки

Этот метод является более сложным, но позволяет оценить увеличение объектива, когда у вас нет возможности измерить размер изображения на сенсоре. Он основан на формуле линзы и требует знания фокусного расстояния объектива (f) и расстояния от объектива до объекта (u).

Формула тонкой линзы:

1/f = 1/u + 1/v

Где:

• f = фокусное расстояние объектива
• u = расстояние от объектива до объекта
• v = расстояние от объектива до сенсора (расстояние изображения)

Увеличение (M) можно рассчитать по формуле:

M = v/u

Чтобы рассчитать увеличение, необходимо сначала найти значение v (расстояние от объектива до сенсора). Для этого перегруппируем формулу тонкой линзы:

v = (u*f) / (u-f)

Важно: Все значения (f, u, v) должны быть в одних и тех же единицах измерения (например, в миллиметрах).

Пример:

Предположим, у вас есть объектив с фокусным расстоянием 50 мм (f = 50 мм), и вы фокусируетесь на объекте, находящемся на расстоянии 500 мм от объектива (u = 500 мм).

1. Рассчитайте расстояние изображения (v):

v = (500 мм * 50 мм) / (500 мм - 50 мм) = 25000 мм / 450 мм = 55.56 мм

2. Рассчитайте увеличение (M):

M = 55.56 мм / 500 мм = 0.11

Таким образом, увеличение объектива в данном случае составляет 0.11x.

Упрощенный расчет для минимального расстояния фокусировки:

Если вы хотите оценить максимальное увеличение объектива на минимальном расстоянии фокусировки, можно использовать минимальное расстояние фокусировки в качестве значения ‘u’. Обратите внимание, что этот расчет дает приблизительное значение, так как формула тонкой линзы является упрощением.

3. Использование калькуляторов увеличения онлайн

Существует множество онлайн-калькуляторов, которые могут помочь вам рассчитать увеличение объектива. Эти калькуляторы обычно требуют ввода фокусного расстояния, минимального расстояния фокусировки и, возможно, размера сенсора камеры. Они автоматизируют расчеты, описанные выше, и могут быть удобным способом быстро оценить увеличение.

Влияние размера сенсора на увеличение (Кроп-фактор)

Размер сенсора камеры оказывает существенное влияние на «эффективное» увеличение, особенно при сравнении результатов, полученных с разных камер. Меньшие сенсоры (например, APS-C или Micro Four Thirds) имеют кроп-фактор, который увеличивает видимое увеличение по сравнению с полнокадровой камерой с тем же объективом.

Кроп-фактор – это коэффициент, на который умножается фокусное расстояние объектива, чтобы получить эквивалентное фокусное расстояние на полнокадровой камере. Например, у сенсора APS-C обычно кроп-фактор 1.5 или 1.6, а у Micro Four Thirds – 2.

Пример:

Объектив 50 мм на полнокадровой камере имеет фокусное расстояние 50 мм. Тот же объектив 50 мм на камере APS-C с кроп-фактором 1.5 имеет эквивалентное фокусное расстояние 75 мм (50 мм * 1.5 = 75 мм). Это означает, что изображение, сделанное на камере APS-C, будет иметь более узкое поле зрения и выглядеть так, как будто оно увеличено по сравнению с изображением, сделанным на полнокадровой камере.

Чтобы рассчитать эквивалентное фокусное расстояние:

Эквивалентное фокусное расстояние = Фокусное расстояние объектива * Кроп-фактор

Важно учитывать кроп-фактор при сравнении объективов и планировании съемки, особенно если вы переходите между камерами с разными размерами сенсора.

Практическое применение расчета увеличения

Понимание того, как рассчитать увеличение, полезно во многих ситуациях:

• Выбор макрообъектива: При покупке макрообъектива важно знать, какое увеличение вам необходимо. Для съемки очень мелких объектов (например, насекомых) вам потребуется объектив с увеличением 1x или больше.
• Оценка увеличения существующих объективов: Вы можете оценить увеличение ваших существующих объективов, чтобы понять, насколько близко вы можете приблизиться к объекту.
• Планирование съемки: Знание увеличения позволяет вам планировать съемку и выбирать подходящее оборудование (объективы, удлинительные кольца, макролинзы) для достижения желаемого результата.
• Сравнение объективов: Увеличение – один из ключевых параметров при сравнении различных объективов.

Дополнительные инструменты для увеличения

В дополнение к расчетам и онлайн-калькуляторам, существуют другие инструменты, которые могут помочь вам достичь большего увеличения:

• Удлинительные кольца: Удлинительные кольца устанавливаются между камерой и объективом и увеличивают расстояние между объективом и сенсором, что позволяет сфокусироваться на более близких расстояниях и увеличить увеличение.
• Макролинзы (Диоптрии): Макролинзы – это линзы, которые прикрепляются к передней части объектива и сокращают минимальное расстояние фокусировки, увеличивая увеличение.
• Реверсивные кольца: Реверсивные кольца позволяют установить объектив обратной стороной на камеру, что значительно увеличивает увеличение, но требует ручной фокусировки и настройки диафрагмы.

Примеры расчета увеличения в различных ситуациях

Пример 1: Макросъемка бабочки

Вы хотите сфотографировать бабочку с максимальным увеличением. У вас есть объектив 100 мм с минимальным расстоянием фокусировки 30 см (300 мм). Размер сенсора вашей камеры – полнокадровый (кроп-фактор 1).

1. Рассчитайте расстояние изображения (v):

v = (300 мм * 100 мм) / (300 мм - 100 мм) = 30000 мм / 200 мм = 150 мм

2. Рассчитайте увеличение (M):

M = 150 мм / 300 мм = 0.5x

Таким образом, максимальное увеличение, которое вы можете достичь с этим объективом, составляет 0.5x. Для большего увеличения вам потребуются удлинительные кольца или макролинза.

Пример 2: Съемка портрета

Вы снимаете портрет человека с объективом 85 мм. Расстояние до объекта составляет 2 метра (2000 мм). Размер сенсора вашей камеры – APS-C с кроп-фактором 1.6.

1. Рассчитайте расстояние изображения (v):

v = (2000 мм * 85 мм) / (2000 мм - 85 мм) = 170000 мм / 1915 мм = 88.78 мм

2. Рассчитайте увеличение (M):

M = 88.78 мм / 2000 мм = 0.044x

Увеличение в данном случае очень небольшое, поскольку расстояние до объекта велико. Однако, из-за кроп-фактора, эквивалентное фокусное расстояние составляет 85 мм * 1.6 = 136 мм, что означает более узкое поле зрения, как будто вы использовали объектив 136 мм на полнокадровой камере.

Заключение

Расчет увеличения объектива – полезный навык для любого фотографа. Понимание принципов увеличения позволяет вам выбирать подходящее оборудование, планировать съемку и достигать желаемых результатов. Используйте формулы, онлайн-калькуляторы и дополнительные инструменты, чтобы расширить свои возможности в фотографии и создавать впечатляющие снимки.

Не забывайте учитывать кроп-фактор при сравнении объективов и работе с разными камерами. Практикуйтесь в расчетах и экспериментируйте с различными объективами и аксессуарами, чтобы лучше понять, как увеличение влияет на ваши фотографии.