Кроп-фактор
Кроп-фактор (англиц. от crop factor ← crop «обрезать» + factor «множитель») — условный коэффициент, отражающий изменение поля зрения объектива при его использовании с кадровым окном уменьшенного размера. Эта величина появилась одновременно с цифровой фотографией и чаще всего интерпретируется, как виртуальное увеличение фокусного расстояния оптики, рассчитанной на малоформатный кадр фотоплёнки при использовании фотоматрицы меньшего размера. Физический смысл кроп-фактора можно описать отношением диагонали стандартного кадра к диагонали используемого.
= диагональ35мм / диагональматрица (диагональ малоформатного кадра 24×36 мм ≈ 43,3 мм)
Таким образом, кроп-фактор «полнокадровой» матрицы, соответствующей размерам малоформатного кадра, равен единице. В практической фотографии кроп-фактор не может быть меньше единицы, поскольку использование кадра размеров, превышающих расчётные, приводит к виньетированию. Кроп-фактор служит только в качестве справочной величины и никак не влияет на действительное фокусное расстояние объективов, зависящее от их оптической конструкции.
Происхождение термина
В аналоговой фотографии понятия кроп-фактора не существовало, несмотря на огромный диапазон размеров кадрового окна фотоаппаратов. Каждому формату негатива соответствует определённое фокусное расстояние объектива, считающееся нормальным. Обычно оно приблизительно равно диагонали кадра или незначительно её превосходит[1]. Так, для крупноформатных камер с кадром 9×12 см нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 135 мм. Для среднеформатного кадра 6×6 см нормальный объектив — 80 мм, а для малоформатного — 50[2]. Объективы с фокусными расстояниями меньшими, чем нормальное, считаются широкоугольными (короткофокусными), а с бо́льшим — длиннофокусными. Так, фокусное расстояние 50 мм, считающееся нормальным для малоформатного кадра, в среднем формате соответствует широкоугольному объективу, а для 16-мм киноплёнки — длиннофокусному. Однако понятие «кроп-фактор» никогда не использовалось, поскольку для каждого типа аппаратуры с различными размерами кадра выпускались соответствующие объективы, в том числе сменные.
Слово «кроп-фактор» получило распространение одновременно с появлением гибридов, созданных из серийных зеркальных фотоаппаратов и цифровых приставок с ПЗС-матрицей. Наиболее известны такие гибриды, как Kodak DCS 100, Kodak NC2000 и Canon EOS DCS 3 на основе малоформатных камер[3]. Такие устройства использовали стандартные плёночные объективы для съёмки на матрицы значительно меньших размеров. В 1990-х годах создание крупных матриц было сопряжено с большими технологическими сложностями, и самым большим доступным размером был нынешний APS-H[4]. Матрицы уменьшенного размера до настоящего времени значительно дешевле полнокадровых и используются в цифровых зеркальных фотоаппаратах совместно с объективами, выпущенными для 35-мм фотоплёнки или разработанными позднее для кадра такого же размера. В результате при съёмке используется только центральная часть изображения, даваемого объективом, сужая его расчётное угловое поле[5]. В этом случае величина кроп-фактора служит относительной мерой для определения масштаба изображения, даваемого объективом на уменьшенном кадре. Впоследствии понятие кроп-фактора стало применяться во всей цифровой фотографии как средство сопоставления фотосистем с различным размером матрицы.
Для цифровых зеркальных фотоаппаратов кроп-фактор обычно находится в пределах 1,0—1,6. Наибольшее распространение получили значения 1,6 и 1,5 (стандарты APS-C и Nikon DX), а величина 1,3 (стандарт APS-H) встречается только в камерах семейства Canon EOS-1D. Кроп-фактор беззеркальных фотоаппаратов обычно выше: 1,5—2 (Samsung NX и Micro 4/3). В некоторых случаях понятие кроп-фактора используется применительно к матрицам большего размера, чем малоформатные. Так, цифровые задники для фотоаппаратов Hasselblad среднего формата 6×6 см оснащаются матрицей 37×37 мм, обеспечивая кроп-фактор 1,5 относительно исходного плёночного кадра[6].
Уменьшение поля зрения
Наличие кроп-фактора уменьшает эффективный угол изображения и сопряжённое с ним угловое поле объектива. Например, объектив с фокусным расстоянием 28 мм на полном кадре обладает угловым полем примерно 73° по диагонали. На кадре с кроп-фактором 1,6 этот угол составит всего 50° по диагонали, что эквивалентно объективу с фокусным расстоянием примерно 45 мм для 35-мм плёнки.
Это неудобно, когда необходим широкий угол. Сверхширокоугольные объективы при уменьшении размера кадра становятся просто широкоугольными, а широкоугольные становятся нормальными. Однако для телеобъективов кроп-фактор даёт определённые преимущества. Например, 300-мм объектив с учётом кроп-фактора 1,6 даёт такое же угловое поле, как телеобъектив с фокусным расстоянием 480 мм[7]. Кроме этого, характеристики любых объективов падают к краям поля изображения, поэтому на уменьшенной матрице качество более однородно[8].
Конкретный объектив всегда даёт одинаковое изображение, независимо от того, на какую камеру он установлен. Увеличение изображения происходит только потому, что используется его меньшая часть, которая выглядит увеличенной на таком же мониторе и при печати в том же формате. Сужения поля зрения объектива на уменьшенной матрице можно избежать применением особой разновидности широкоугольного конвертера, выпускаемого компанией «Metabones» под названием «Speed Booster».
Устройство предназначено для беззеркальных фотоаппаратов и позволяет сохранить поле зрения «полнокадровых» объективов на матрице размера APS-C[9]. При этом светосила этих объективов увеличивается пропорционально квадрату кратности конвертера с сохранением глубины резкости.
Эквивалентное фокусное расстояние
Для профессиональных фотографов, привыкших к соотношению фокусных расстояний и поля зрения малоформатной аппаратуры, его изменение привнесло неудобства при выборе оптики для цифровых фотоаппаратов. Поэтому стал применяться термин «эквивалентное фокусное расстояние» (ЭФР), который характеризует фокусное расстояние объектива с эквивалентным угловым полем для конкретного кроп-фактора[5]. Например, об объективе 31 мм (при установке его на камеру с кроп-фактором ≈1,6) будут говорить как об эквиваленте 50 мм для 35-миллиметровых камер.
Для сравнения фокусных расстояний двух объективов, предназначенных для разных фотоаппаратов, необходимо указанные на объективах фокусные расстояния умножить на кроп-фактор фотоаппарата. Например:
1. Объектив «SMC Pentax-DA» имеет маркировку «18~55 mm». Кроп-фактор фотоаппарата, на котором установлен данный объектив, — 1,53. Умножив фокусные расстояния на кроп-фактор, получаем ЭФР: 28~84 мм.
2. Объектив фотоаппарата «Olympus C-900Z» имеет маркировку «5,4~16,2 mm». Кроп-фактор данного аппарата равен 6,56. Умножив, получаем ЭФР: 35~106 мм.
Теперь, переведя фокусное расстояние обоих объективов к ЭФР, мы можем их сравнить. Первый обладает более широким угловым полем при широкоугольном положении, второй — более длиннофокусным телеположением.
Эквивалентная резкостная диафрагма
Не общепринятый и некорректный термин, появление которого связано с упрощённым пониманием связи между глубиной резкости и относительным отверстием. Не встречается в специальной, учебной и справочной литературе.
Предполагается, что объектив с фокусным расстоянием, например, в 1,6 раз меньшим, на матрице в 1,6 меньшего размера, на тех же диафрагмах будет обладать большей глубиной резкости, чем объектив с исходным фокусным расстоянием и эквивалентным угловым полем. Поэтому для той же глубины резкости предлагается использовать так называемую «эквивалентную резкостную диафрагму», значение которой больше (знаменатель меньше), чем у исходного объектива.
Поскольку данное предположение не учитывает ни разрешения фотоприёмника, ни масштаба увеличения (размера конечного отпечатка), то фактическая ГРИП может значительно отличаться от предполагаемой.
Сменная оптика для камер с кроп-фактором
Большинство производителей цифровой зеркальной фотоаппаратуры создало упрощённые линейки объективов и стандарты байонетов, совместимые с доминирующим, но допускающие укороченный задний отрезок и уменьшенное поле изображения. Такие линейки рассчитаны только на цифровые фотоаппараты такого же стандарта и несовместимы с полнокадровыми и плёночными. Однако удешевление конструкции таких объективов, особенно широкоугольных, позволяет создать качественную оптику потребительского уровня. Наиболее известными стали такие стандарты, как Canon EF-S и Nikon DX. Объективы этих стандартов создают качественное изображение в пределах поля 22,5×15 мм, соответствующего сенсору APS-C.
Объективы, рассчитанные на камеры с кроп-фактором, обычно нельзя использовать со стандартными, несмотря на идентичную конструкцию байонета. Этому может препятствовать другое устройство хвостовой части, входящей в камеру глубже (например, серия Canon EF-S). Даже в случае отсутствия технических ограничений на установку (Pentax, Nikon) объектив может давать заметное виньетирование или вовсе ограничивать поле изображения пределами центрального круга. При этом стандартные объективы можно использовать с «кропнутыми» фотоаппаратами без ограничений.
Некоторые размеры матриц
4/3, 18×13,5 мм, соотношение сторон 4:3
Стандарт 4/3 разработан совместно компаниями Olympus, Kodak и несколькими другими. В 2010 году камеры с матрицами такого формата производили фирмы Olympus и Panasonic. Декларировались цели снижения стоимости производства, веса камер и объективов.
DX и APS-C, около 25,1×16,7 мм, соотношение сторон 3:2
Фотосенсоры таких размеров наиболее часто встречаются в цифровых зеркальных, беззеркальных и дальномерных фотоаппаратах. Их площадь примерно соответствует размеру кадра полуформатного фотоаппарата.
APS-H формат, 27×18 мм, соотношение сторон 3:2
Фотосенсор с линейными размерами в 1,3 раза меньшими, чем у малоформатного кадра. Разработан фирмой Kodak для использования в гибридных фотоаппаратах, созданных совместно с Canon. В дальнейшем выпуск матриц этого размера продолжен компанией Canon, использовавшей их в профессиональной линейке Canon EOS-1D.
Полнокадровый (англ. full frame) фотодатчик формата 36×24 мм ±1 мм, соотношение сторон 3:2
Первым в мире серийным фотоаппаратом с полнокадровым сенсором и кроп-фактором, равным единице, в сентябре 2002 года стал Canon EOS-1Ds[10]. За два года до этого Asahi Optical и Kyocera анонсировали полнокадровые фотоаппараты, производство первого из которых Pentax MZ-D так и не было запущено, а камера «Contax N Digital», выпущенная на несколько месяцев ранее Canon, вскоре была снята с производства. До выхода Contax N Digital и EOS-1Ds матрица формата 24×36 мм была доступна только в среднеформатных цифровых задниках, давая со штатной оптикой кроп-фактор 1,6.
В настоящее время на рынке представлено несколько моделей фотоаппаратов с полнокадровым сенсором (Canon, Nikon, Kodak, Sony). Основной проблемой конструирования и применения таких сенсоров является увеличение угла падения света на краевые области матрицы и связанные с этим эффекты, не свойственные традиционным фотоматериалам:
- виньетирования (на 1 ступень экспозиции больше, чем APS-C);
- снижения чёткости и ухудшение цветопередачи изображения к краям (из-за появления эффекта засветки «соседнего пикселя» через микролинзу);
- снижение качества фильтрации инфракрасного излучения к углам кадра, ухудшающее цветопередачу;
В сочетании с аберрациями некоторых объективов эти недостатки делают не вполне оправданной покупку любителем аппарата с полнокадровым сенсором. Весь набор преимуществ полнокадровой матрицы (меньшая ГРИП, большая эквивалентная чувствительность, применение ряда плёночных объективов) реализуется с дополнительными затратами. В настоящее время часть проблем полнокадровых матриц решена, в том числе с помощью цифровой компенсации виньетирования.
Среднеформатная матрица формата 60×45 мм, соотношение сторон 4:3
Применяются в цифровых задниках для среднеформатных камер.
Кроп-фактор и размеры матриц
Средний формат
| Обозначение | Ширина (мм) | Высота (мм) | Диагональ (мм) | Площадь (мм²) | Пример камеры | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Панорамные «6×17» |
Seitz 6x17 Digital | |||||
| Полнокадровые «6×4,5» |
1[П 1] | 56 | 41,5 | 69,7 | 2 324 | Киев-88, Киев-90 при использовании кассет на размер кадра 6×4,5 см |
| Mamiya RZ | 1,25[П 1] | 48 | 36 | 60 | Mamiya RZ | |
| Pentax 645D | 1,26[П 1] | 44 | 33 | 55,2 | 1 463 | Pentax 645D |
| Leica S Format | 1,29[П 1] | 45 | 30 | 54,1 | 1 350 | Leica S2-P |
| Leaf Credo | 53,7 | 40,3 | Mamiya 645D | |||
| Leaf Credo | 43,9 | 32,9 | Mamiya 645D |
Малый формат
В таблице приведены размеры кадра различных типов фото-, кино- и видеоаппаратуры и их кроп-фактор, сравнительно с малоформатным кадром.
| Обозначение | Ширина
(мм) |
Высота
(мм) |
Диагональ
(мм) |
Площадь
(мм²) |
Пример
камеры | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Полнокадровые, плёнка типа 135. |
1 — 1,01 | 35,8 — 36 | 23,8 — 24 | 43 — 43,3 | 852—864 | Серия «Canon EOS-1Ds», «Canon EOS-1D X», серия «Canon EOS 5D» «Canon EOS 6D», Nikon D3, Nikon D4, Nikon D800, Nikon Df, Leica M9, Sony DSC-RX1R, Sony Alpha DSLR-A850, Sony Alpha DSLR-A900 |
| APS-H | 1,26 — 1,28 | 28,1 — 28,7 | 18,7 — 19,1 | 33,8 — 34,5 | 525,5 — 548,2 | Фотоаппараты серии «Canon EOS-1D» (в том числе Mark II, Mark III, Mark IV) |
| 1,33 | 27 | 18 | 32,4 | 486 | Leica M8 | |
| Киноформат Супер-35 |
1,38 | 24,89 | 18,66 | 31,11 | 464,45 | Canon C300 |
| APS-C, DX, 1.8",[11] Foveon X3 | 1,44 — 1,74 | 20,7 — 25,1 | 13,8 — 16,7 | 24,9 — 30,1 | 285,7 — 419,2 | Canon EOS 10D, Canon EOS 20D, Canon EOS 30D, Canon EOS 40D, Canon EOS 7D, Nikon D3100 , Nikon D5100 , Pentax K20D, Sigma SD1, Sony Alpha NEX-5, Samsung NX20 |
| X3-14.1MP (Foveon X3) | 1,74 | 20,7 | 13,8 | 24,9 | 285,7 | Sigma SD14 |
| 1.5" | 1,85 | 18,7 | 14 | 23,36 | 261.8 | Canon PowerShot G1 X |
| 4/3" | 1,92 — 2 | 17,3 — 18 | 13 −13,5 | 21,6 — 22,5 | 224,9 — 243 | Olympus E-330, Olympus E-620, Panasonic AG-AF100 Olympus E-3 |
| 2,37 | 15,81 | 8,88 | 18,13 | 140,39 | Blackmagic Cinema Camera | |
| 1" | 2,7 | 12,8 | 9,6 | 16 | 122,9 | Sony ProMavica MVC-5000, Nikon 1 V1, Nikon 1 J1 |
| Киноформат Супер-16 |
2,96 | 12,52 | 7,45 | 14,57 | 93,27 | Bolex D16, Blackmagic Pocket Cinema Camera |
| Киноформат 16 мм |
3,39 | 10,05 | 7,45 | 12,5 | 74,87 | |
| 2/3" | 3,93 | 8,8 | 6,6 | 11 | 58,1 | Pentax EI-2000, Sony CyberShot DSC-F717, Fujifilm X-S1 |
| 1/1,6" | ≈4 | 8 | 6 | 10 | 48 | Fujifilm FinePix F50fd |
| 1/1,63" | ≈4 | Olympus XZ-1, Panasonic Lumix DMC-LX3, Panasonic Lumix DMC-LX5 | ||||
| 1/1,65" | ≈4 | Panasonic Lumix DMC-LX1, Panasonic Lumix DMC-LX2 | ||||
| 1/1,7" | ≈4,5 | 7,6 | 5,7 | 9,5 | 43,3 | Canon PowerShot G10, Panasonic Lumix DMC-LX7 |
| 1/1,8" | 4,61 | 7,176 | 5,319 | 8,9 | 38,2 | Casio EXILIM EX-F1, Canon PowerShot G-серии |
| 1/1,9" | 4,86 | Samsung Digimax V6 | ||||
| 1/2" | 5,11 | 6,4 | 4,8 | 8 | 30,7 | Sony DSC-D700 |
| 1/2,3" | ≈6 (5,89) | 6,16 | 4,62 | 7,70 | 28,46 | Nikon COOLPIX S3100, Olympus SP-560 UZ, Sony DSC-HX100, Sony DSC-HX200, Canon PowerShot SX230 HS, Fujifilm FinePix S1 |
| 1/2,35" | ≈6 (6,01) | Pentax Optio V10 | ||||
| 1/2,4" | ≈6 (6,14) | Fujifilm FinePix S8000fd | ||||
| 1/2,5" | ≈6 | 5,8 | 4,3 | 7,2 | 24,9 | Panasonic Lumix DMC-FZ8, Sony CyberShot DSC-H10 |
| 1/2,6" | ≈6 | HP Photosmart M447 | ||||
| 1/2,7" | 6,56 | 5,27 | 3,96 | 6,6 | 20,9 | Olympus C-900 zoom |
| 1/2,8" | ≈7 | Canon DC40 | ||||
| 1/2,9" | ≈7 | Sony HDR-SR7E | ||||
| 1/3" | 7,21 | 4,8 | 3,6 | 6 | 17,3 | Canon PowerShot A460 |
| 1/3,1" | ≈7 | Sony HDR-SR12E | ||||
| 1/3,2" | 7,62 | 4,536 | 3,416 | 5,7 | 15,5 | Canon HF100 |
| 1/3,4" | ≈8 | Canon MVX35i | ||||
| 1/3,6" | 8,65 | 4 | 3 | 5 | 12 | JVC GR-DZ7 |
| 1/3,9" | ≈9 | Canon DC22 | ||||
| 1/4" | Canon XM2 | |||||
| 1/4,5" | Samsung VP-HMX10C | |||||
| 1/4,7" | Panasonic NV-GS500EE-S | |||||
| 1/5" | Sony DCR-SR80E | |||||
| 1/5,5" | JVC Everio GZ-HD7 | |||||
| 1/6" | 14,71 | 2,4 | 1,7 | 2,9 | 4,1 | Sony DCR-DVD308E |
| 1/8" | Sony DCR-SR45E |
См. также
Примечания
- От полноценного кадра стандарта «6×4,5» (56×41,5 мм).
Источники
- Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 44.
- Общий курс фотографии, 1987, с. 15.
- DCS-400 Series with Nikon N90(s)/F90(x) body Chassis (англ.). A brief info on Kodak DCS-Series Digital Still SLR cameras. Photography in Malaysia. Дата обращения: 3 января 2014.
- Jim McGarvey. The DCS story (англ.). NikonWeb (июнь 2004). Дата обращения: 18 января 2014.
- 4. Что происходит при фотографировании на камеру с кропнутой матрицей. Объективы. Образовательный проект FUJIFILM (22 августа 2012). Дата обращения: 3 мая 2014.
- Фотокурьер, 2006, с. 16.
- Владимир Медведев. Увеличивает ли кроп-фактор способность объективов приближать (недоступная ссылка). Таблица характеристик матриц цифровых фотоаппаратов. Персональный сайт (15 марта 2012). Дата обращения: 26 января 2014. Архивировано 18 августа 2013 года.
- Валентин САВЕНКОВ. Ну очень большие матрицы (недоступная ссылка). Фото&Техника. журнал «Потребитель» (2004). Дата обращения: 21 января 2014. Архивировано 10 января 2014 года.
- Metabones Speed Booster. Наши тесты. ProPhotos (14 января 2013). Дата обращения: 6 октября 2014.
- Фотомагазин, 2002, с. 3.
- (англ.)Размеры матриц.
Литература
- Б. Бакст. Цифровой Hi-End, что он может и сколько стоит // «Фотокурьер» : журнал. — 2006. — № 12/120. — С. 14—27.
- Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. Краткий справочник фотолюбителя. — М.,: «Искусство», 1985. — С. 33—46. — 367 с.
- Фомин А. В. § 5. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 12—25. — 256 с. — 50 000 экз.
- Gut, Photokina! // «Фотомагазин» : журнал. — 2002. — № 11. — С. 2—14. — ISSN 1029-609-3.