Filmformat och skärpedjup

[Makten]

De flesta är bekanta med att en kamera med större filmruta eller sensor ger kortare skärpedjup vid ett visst utsnitt. Men HUR mycket kortare? Jag funderade lite på det nyss utan att komma fram till något vettigt svar.

Skärpedjupet beror på avbildningsskalan och bländarvärdet. Jämför man en APS-C-sensor med en 24x36-ruta så är den senare 1,5 gånger större, och kräver därför 1,5 gånger större avbildningsskala för samma utsnitt. Alltså 1,5 gånger längre brännvidd. Men hur mycket skiljer skärpedjupet vid samma bländarvärde? En del påstår att det skiljer 1,5 steg, men hur jag än vrider och vänder på det så kan jag inte förstå var den siffran kommer ifrån.

Om jag bara spånar fritt så antar jag att det skiljer med den kvadrerade skillnaden i avbildningsskala, det vill säga skillnaden i area. Alltså i det här fallet 2,25. Jag antar att det då är motsvarande 1,25 stegs skillnad. Kan det stämma? Eller är det lite mindre än ett steg (1,25/1,41)?

*total förvirring*

 

[Emil-G]

Intressant fråga egentligen. Så här skriver de på Wikipedia:

To maintain the same field of view, the lens focal lengths must be in proportion to the format sizes. Assuming, for purposes of comparison, that the 4×5 format is four times the size of 35 mm format, if a 4×5 camera used a 300 mm lens, a 35 mm camera would need a 75 mm lens for the same field of view. For the same f-number, the image made with the 35 mm camera would have four times the DOF of the image made with the 4×5 camera.

Har försökt räkna lite med de formler som finns på Wikipedia men utan att komma någon vart (orimliga resultat). Wikipedias resonemang är tydligen linjärt och borde alltså ge en skillnad på 1,5-1,6 steg i skärpedjup mellan småbild och APS. Filmytan är dock mycket mer än 4ggr större, snarare 16ggr.

 

[perstromgren]

Jag vet inte hur man räknar, men jag kan använda en webbsida!

Med http://www.dofmaster.com/dofjs.html får jag följande siffror:

100mm optik, APS-C-sensor, bl 4 => skärpedjup = 25cm
150mm optik, 35mm-sensor, bl 6.4 => skärpedjup = 26cm

Detta ger alltså ett och ett halvt steg i skillnad, för detta exempel. Om detta gäller för alla bländare och brännvidder vet jag givetvis inte, men det skulle inte förvåna mig.

Du som har tillgång till algoritmen för skärpedjup, kom fram! (*)

Per.

*) Hm... det hade visst jag också, de finns snyggt uppradade på Wikipedia.

 

[Makten]

Mystiken tätnar. Är det kanske så att skärpedjupsfunktionen är logaritmisk, och alltså inte alls kan översättas bara genom avbildningsskalans skillnad? Alltså så att skillnaden i skärpedjup mellan olika filmformat är olika beroende på vilket utsnitt vi väljer?

Emil, räknar du inte lite fel? 4x5 är väl centimeter, och alltså inte alls så mycket större än 24x36.

 

[Emil-G]

Makten skrev:
Mystiken tätnar. Är det kanske så att skärpedjupsfunktionen är logaritmisk, och alltså inte alls kan översättas bara genom avbildningsskalans skillnad? Alltså så att skillnaden i skärpedjup mellan olika filmformat är olika beroende på vilket utsnitt vi väljer?

Emil, räknar du inte lite fel? 4x5 är väl centimeter, och alltså inte alls så mycket större än 24x36.

Nej, så tolkar inte jag det. 4x5 är ett klassiskt storformat och enheten är tum (2,54cm). 300mm är ger en liten teleeffekt på 4x5", normalobjektiven ligger på 200-250mm.

Edit: Jag ser att jag skrev lite otydligt ovan, jag menar naturligtvis att skillnaden i filmyta mellan 4x5" och småbild är ca 16ggr.

 

[Pupillen]

För att få samma skärpedjupsegenskaper krävs att motivvinklar och ingångspupiller är lika. HUR detta sker är helt egalt, alla kombinationer av brännvidder, sensorstorlekar och relativa bländartal som ger samma motivvinkel och ingångspupill är ekvivalenta.

Använder man därför ett bildformat som är X ggr större (linjärt) så krävs X ggr längre brännvidd för att få samma motivvinkel (på långa avstånd) och X ggr högre relativt bländartal för att få samma ingångspupill. Antalet STEG blir då 2*ln(X)/ln(2).

 

[perstromgren]

Pupillen skrev:
Använder man därför ett bildformat som är X ggr större (linjärt) så krävs X ggr längre brännvidd för att få samma motivvinkel (på långa avstånd) och X ggr högre relativt bländartal för att få samma ingångspupill. Antalet STEG blir då 2*ln(X)/ln(2).

Tack, Lennart, det var klart och tydligt.

För X=1.5 blir
antal bländarsteg = 2*ln(1.5)/ln(2) = 1.2 bländarsteg eller litet drygt 1 steg.

Om man alltså tycker att 105 / 2.8 är perfekt för porträtt på en 35mm-kamera, så bör man skaffa en 70/2.0 (eller 1.8) till sin Nikon D80 eller Canon 400D.

Per.

 

[Makten]

Pupillen skrev:
För att få samma skärpedjupsegenskaper krävs att motivvinklar och ingångspupiller är lika. HUR detta sker är helt egalt, alla kombinationer av brännvidder, sensorstorlekar och relativa bländartal som ger samma motivvinkel och ingångspupill är ekvivalenta.

Använder man därför ett bildformat som är X ggr större (linjärt) så krävs X ggr längre brännvidd för att få samma motivvinkel (på långa avstånd) och X ggr högre relativt bländartal för att få samma ingångspupill. Antalet STEG blir då 2*ln(X)/ln(2).

Tack för förklaringen. Det var inte fullt så enkelt man kunde misstänka alltså;-)
Logiskt låter det när man fördubblar sensorstorleken (linjärt då), eftersom 2*ln(2)/ln(2) förstås är 2.

Förresten; ungefär hur långt är "långa avstånd"? Snackar vi en meter, eller när börjar det ha betydelse?

 

[Pupillen]

Makten skrev:
Förresten; ungefär hur långt är "långa avstånd"? Snackar vi en meter, eller när börjar det ha betydelse?

Det finns ingen fast gräns men man kan väl säga att allt över tiodubbla brännvidden är i praktiken "långt" i de flesta fall. Man får tänka på att skärpedjupskalkyler ju bygger på en rätt godtyckligt vald oskärpehetscirkel, att bländaren vanligen inte kan ställas in med någon större noggrannhet och att det ju fuskas en del med brännvidduppgifterna så det är inte befogat att vara noggrannare än så.

 

[Makten]

Pupillen skrev:
Det finns ingen fast gräns men man kan väl säga att allt över tiodubbla brännvidden är i praktiken "långt" i de flesta fall. Man får tänka på att skärpedjupskalkyler ju bygger på en rätt godtyckligt vald oskärpehetscirkel, att bländaren vanligen inte kan ställas in med någon större noggrannhet och att det ju fuskas en del med brännvidduppgifterna så det är inte befogat att vara noggrannare än så.

Så man kan anta att det är svårare att dra några slutsatser om skillnader i skärpedjup vid till exempel makrofotografi, mellan olika filmformat?

Det där med oskärpecirkel har jag inte greppat riktigt ännu, men jag antar att det är ett mått på hur brett skärpedjupet kan anses vara? Alltså; skärpedjupet är ju aldrig "oändligt" rent matematiskt, men tillräckligt nära för att vi ska kalla det så.
Om vi jämför olika filmformat som vi visar i samma visningsstorlek, bör vi ta hänsyn till detta och ändra oskärpecirkeln i beräkningarna?

 

[Pupillen]

Att göra generella jämförelser för makrofoto baserade på den brännvidd och det nominella relativa bländartal som gäller för oändligt avstånd är närmast hopplöst. Om vi däremot byter parametrar till avbildningsskala och EFFEKTIVT relativt bländartal så gäller följande (på alla avstånd):

Med ett bildformat som är X ggr större (linjärt) så krävs X ggr högre avbildningsskala för att få samma motivutsnitt och X ggr högre effektivt relativt bländartal för att få samma skärpedjup.

Den bakomliggande orsaken är att vi på detta sätt säkerställer att den numeriska aperturen (NA) med avseende på MOTIVET är lika och det är egentligen det som är intressant.

Det bör kanske i det här sammanhanget också påpekas att förhållandet mellan skärpedjup och diffraktion är helt oberoende av sensorformaten. Man kan alltså inte få större skärpedjup med samma diffraktion genom att använda mindre sensorer.

Oskärpehetscirkeln är i praktiken ett sätt att ange vilken kvalitetsnivå man lägger sig på, d v s hur mycket oskärpa ögat "tål" utan att protestera alltför ljudligt. Egentligen borde man ju ange hur stor den oskarpa fläcken får vara på själva näthinnan och fortfarande se ut som en punkt, men det är för krångligt så man nöjer sig med ett slags schablonvärde på filmplanet istället. Hur stor oskärpehetscirkel som är lagom kan alltså variera en hel del beroende på hur stora bilderna ska bli och hur långa betraktningsavstånd man har tänkt sig. Man bör alltså inte lita blint på tabeller utan experimentera själv och se vad man tycker är lagom för olika syften.

Om man använder samma betraktningsavstånd och bildstorlek måste man använda olika stora oskärpehetscirklar på olika stora sensorer om vill få samma synintryck. Förr i världen, innan småbilden kom att dominera totalt, brukade man använda RELATIVA oskärpehetscirklar, d v s man angav måttet som en bråkdel av bilddiagonalen, t ex 1/1000 eller 1/1500. Det är i mitt tycke en mycket bättre metod än att använda absoluta mått på själva sensorn.

 

[Makten]

Tack Lennart, nu klarnade det betydligt! Det här betyder alltså att man kanske inte nödvändigtvis är överens om vad som är "oändligt skärpedjup" med den där ökända tabellen som det alltid hänvisas till. I pixelgluttandets tider är ju detta särskilt intressant, eftersom jag antar att man kan ha petat en hel del på vad som är "okej" när det gäller oskärpa jämfört med förr. Jag kom att tänka på den här tråden till exempel: http://www.fotosidan.se/forum/showthread.php?s=&threadid=78203
I mina ögon är skärpan "okej" vid horisonten, men inte enligt trådskaparen.