Egyenértékű fókusztávolság

A gyújtótávolság és a látómező közötti kapcsolat újraértelmezése

Mi az egyenértékű fókusztávolság?

Ahogy a technológia fejlődött, a digitális képalkotású kamerák nagyrészt kiszorították a hagyományos, 35mm-es filmre rögzítő kamerákat. Ez viszont a látómezőt fontos optikai specifikációvá tette, amelyet figyelembe kell venni a kamera objektívének kiválasztásakor. A látómező szorosan kapcsolódik a fókusztávolsághoz és a képérzékelő méretéhez, de mivel a digitális szenzorok nem csak egyetlen méret szabványnak felelnek meg – mint a 35mm-es film –, a fókusztávolság és a látómező kapcsolata már nem egységes. A fókusztávolság és a látómező közötti kapcsolat újradefiniálásához létrejött az ” egyenértékű fókusztávolság” fotográfiai kifejezés.

Amikor először jelent meg, az ” egyenértékű fókusztávolság” kifejezést „35 mm-es ekvivalens gyújtótávolság”-nak definiálták, ami azt jelentette, hogy „egy fókusztávolság, amely ugyanazt a látómezőt biztosítaná egy 35mm-es filmes kamerán”. A jelenleg elterjedt optikai szenzorok többféle formátumot képviselnek, ideértve – a legnagyobbtól a legkisebbig – teljes kép (FF, 36mm x 24mm), az APS-H (28,1mm x 18,7mm), az APS-C (23,5mm x 15,6mm) és a mikro négyharmad (M4/3, 17mm x 13mm). Egy példával illusztrálhatjuk az egyenértékű fókusztávolság alkalmazását a különböző szenzor formátumokra. Ha egy APS-C (Canon) formátumú szenzorral rendelkező kamerát 50mm-es fókusztávolsággal rendelkező objektívvel használunk, a látómező kb. 30°; de ha ugyanazt az objektívet egy FF formátumú szenzorral ellátott kamerával használjuk, akkor a látószög 45° körülire változik. Ha egy FF formátumú szenzorral rendelkező kameránál körülbelül 30 fokos látómezőt akarunk elérni, 80mm-es fókusztávolságú objektívet kell használni. Ez azt jelenti, hogy egy APS-C formátumú szenzorral rendelkező kamera 50mm-es objektívje egy 80mm-es fókusztávolságú objektívnek felel meg egy FF formátumú szenzorral rendelkező kameránál.

 

Miért használjuk az egyenértékű fókusztávolságot?

A többféle formátumú szenzorok sokfélesége miatt a megfigyelési alkalmazásokra szánt kamerák képméretei is ennek megfelelően széles skálán mozognak. Például azonos, 3mm fókusztávolságú objektívek különböző látómezőt és nagyítási arányokat eredményeznek attól függően, hogy milyen formátumú szenzorral kerülnek párba. Ez zavart okozhat a vásárlási döntések meghozatalánál, hiszen adott fókusztávolság nem garantál adott képméretet. Ennek a zavarnak a feloldása érdekében használjuk az egyenértékű fókusztávolság koncepcióját, ezzel könnyítve és gyorsítva a választást.

Hogyan számoljunk egyenértékű fókusztávolságot

HFOV = 120° ~ 46°

Példaként nézzük a Vivotek 65-ös sorozatú kameráját, ahol 4-9mm es fókusztávolság párosul 1/2” méretű szenzorral. A ténylegesen mért vízszintes látómező 120° (4mm-es állásnál) és 46° (9mm-es állásnál). Például, ha annak az objektívnek szeretné megtudni a fókusztávolságát, ami ugyan ezt a látómezőt biztosítja egy 1/3” méretű szenzornál – ez az az információ, amihez jól jön az egyenértékű fókusztávolság.

Az 1/3” és 1/2” méretű szenzorok átlójának aránya kb. 1,5. Tehát az egyenértékű fókusztávolság a nagylátószögű végállásnál körülbelül 2,7 mm. Figyelembe kell venni a torzító hatást is, ahol a zoom arány a nagylátószögű végállástól az ellenkező végálláshoz képest körülbelül 4, így a teleobjektív végállásának megfelelő fókusztávolság körülbelül 12 mm. Így megállapíthatjuk, hogy az 1/3”-es érzékelővel rendelkező 65-ös sorozatú kamerák egyenértékű fókusztávolsága 2,7mm ~ 10,8mm.

 

Kiegészítés: Az alapfogalmak magyarázata

1. Szenzor méret
   Amint azt a neve is mutatja, a szenzor mérete az érzékelő hatásos képmérete és hüvelykben van megadva, bár furcsa mód, ez nem a szenzor tényleges méretére utal. Mindenesetre, az 1”-es érzékelő 12,8mm széles, 9,6mm magas és 16mm átlós képterületet biztosít. A tényleges objektív- és szenzoradatok leírása során a „szenzor mérete” inkább az alkatrészek megfelelőségéhez kapcsolódik, mint a tényleges méretekhez.
2. Fókusztávolság
   Amikor egy kamerát használunk egy tárgy fényképezéséhez, a tárgy által visszavert fényt az objektív a fókuszpontban gyűjti, ezen a síkon helyezik el a szenzort. Ha a tárgytávolság a végtelenhez közelít, a fókuszpont és az objektív „referenciapontja” közötti távolság a fókusztávolság. Mivel az objektívek több lencsét tartalmaznak, vagy akár több objektívmodulból épülnek fel, ezért a szerkezete meglehetősen összetett. Az egyszerűség kedvéért vegyünk egy konvex lencsét, amelynek a referenciapontja a lencse középpontja. Így a fókusztávolság a fókuszsíktól a lencse közepéig tartó távolság.
   
3. Látómező
   A látómező egy adott terület azon szögletes kiterjedését jelenti, amelyet a kamera képérzékelője képes rögzíteni. A látómezőt tovább osztjuk átlós látómezőre (ӨD), vízszintes látómezőre (ӨH) és függőleges látómezőre (ӨV). Az objektív fókusztávolságából és a szenzor méretéből könnyen kiszámíthatjuk a látómező elméleti méretét.
   
4. Torzítás
   A torzítás az objektív által előállított képtorzulás mértéke. Annak alapján, hogy a számított érték pozitív vagy negatív, a torzulást párna torzításként (ha pozitív) vagy hordó torzításként (ha negatív) csoportosítják. Az optikai rendszerekben a torzítás a ténylegesen mért látótér és az elméleti látómező közötti eltéréshez vezet. A hordó torzítás miatt a rendszer tényleges látómezője nagyobb lesz, mint a számított érték, míg a párna torzítás következtében a rendszer tényleges látómezője kisebb, mint a számított érték. Az adott alkalmazástól függően, amelynél optikai komponenst használnak, a torzítás kiszámításának módja is eltérhet. A kamerák esetében a leggyakoribb számítási módszerek az SMIA-torzítás és a TV-torzítás, az SMIA-torzítás pedig a TV-torzításhoz képest kétszeres értékeket eredményez.
   
5. Zoom arány
   A zoom tényező a zoom objektív fontos jellemzője. Ez úgy definiálható, mint egy tárgy képméretének különbsége az objektív két végállásában vizsgálva – gyakorlatilag a tárgymagasságok aránya. Az alábbi ábra egy 2,8-12mm-es fókusztávolságú objektívet ábrázol. Egy egyszerű számítással megkapjuk a képmagasságok arányát, amely megegyezik a megfelelő fókusztávolságok arányával.