The Full-Frame Advantage

[Teodorian]

Så frågan kvarstår ännu obevisad att det skulle finnas någon "The Full-Frame Sharpness Advantage". Vi får se om och när Phil Askey jämför D3 och D300 på baskänsligheten ISO 200 om några meningsfulla (synliga vid utskrift) skillnader finns i upplösning till den ena eller andra kamerans fördel.

Å andra sidan lär det inte vara någon som köper en D3:a för att få bättre skärpa jämfört med sin gamla D2X eller som alternativ till D300. Helheten, för D3:an hastigheten (bps), att objektiven har de brännvidder de nominellt har utan cropfaktor, bättre brus, tonalitet och DR, bättre AF (dock samma i D300), större sökare, möjlighet till kortare skärpedjup är de viktiga faktorerna för FX.

Är det värt att betala 47.000 kr för en D3:a för att få några FX-fördelar jämfört med 15.000 Kr för en D300 om skärpan är den samma och bildkvaliteten kanske upp till säg ISO 800 är i stort sett densamma? Jag antar att det bara är de som vill betala (dyrt!) för att få antingen högsta möjliga hastighet i bps eller bästa tänkbara bildkvalitet vid höga ISO-tal, eller bådadera, som lägger ut den högre summan för sin nya kamera dvs D3.

 

[photodo]

Teodorian skrev:
Så frågan kvarstår ännu obevisad att det skulle finnas någon "The Full-Frame Sharpness Advantage". Vi får se om och när Phil Askey jämför D3 och D300 på baskänsligheten ISO 200 om några meningsfulla (synliga vid utskrift) skillnader finns i upplösning till den ena eller andra kamerans fördel.

Jag håller med om allt du skriver Tore, men jag vill poängtera att jag är övertygad om att vi kommer att få bilder med högre upplösning med D3 och de nya zoomarna. Men vi väntar tills det går att bevisa "på riktigt".

Lars

 

[Teodorian]

Jag tror att det är många med mig som ser fram emot resultaten av era (Lars och Mikaels) tester av D3, D300 och Canons två nya kameror!

 

[Makten]

photodo skrev:
Två välkonstruerade objektiv med samma bildvinkel men med olika brännvidd kommer att teckna ut olika stora sensorytor. Men båda objektiven kommer, om de är lika välkonstruerade, att teckna ut lika många linjepar totalt sett. Objektivet med den kortare brännvidden tecknar då ut fler linjepar/mm.

Har du några vetenskapliga belägg för detta? Det verkar mycket märkligt om det skulle föreligga något gemensamt "tak" för objektivs möjlighet att återge ett totalt antal linjer över hela bildytan. Det räcker med att ta ett FF-objektiv och sätta på en APS-C-kamera så stämmer det inte längre, eftersom man då beskurit bilden och utnyttjar plötsligt mycket mindre av den totala upplösningsförmågan. Det finns också uppenbarligen en del DX-objektiv som faktiskt tecknar ut 24x36, om än med uselt resultat i kanterna. Varför skulle detta alls påverka det maximala antalet "linjer" över hela bilden? Jag tror inte ett skvatt på detta. Objektivets upplösning bör bero på glasytornas beskaffenhet i kombination med själva glasets sammansättning och brännvidden, och det bör inte alls bero på bildvinkeln.
Förutsättningarna för teoretiskt antal linjer per millimeter torde alltså vara precis desamma, till stor fördel till den större sensorn.
Obs, detta gäller förstås bara i mitten av bilden.

 

[photodo]

Makten skrev:
Har du några vetenskapliga belägg för detta?

Detta är grundläggande fakta kring optik. Jag har under åren MTF-testat flera hundra objektiv för olika filmformat. När jag gjorde artikeln "Effects of different negative formats" http://www.qpcard.se/BizPart.aspx?tabId=76&tci=129 gjorde vi verkliga MTF-mätningar på normalobjektiv för tre olika format. MTF-digrammen visar MTF som funktion av linjefrekvens, inte avstånd från den optiska axeln som är normalt. De visar MTF endast i bildcentrum.
"MTF for the lenses
The lenses we chose to use in this test are a Carl Zeiss Planar T* 50/1.4 for 35 mm, a Carl Zeiss Planar 80/2.8 (Hasselblad) for 6x6 cm, and a Rodenstock Sironar 150/5.6 for 9x12 cm.
The MTF measurements were made with different apertures for each lens: Planar T* 50/1.4 at f2.8 and f5.6; Planar 80/5.6 at f5.6 and f11; and Sironar 150/5.6 at f11 and f22.
In the first diagram below we have taken into account the fact that a 6x6 negative is not going to be enlarged as much as 35 mm, and that 9x12 is not going to be as enlarged as much as 6x6. The diagram shows the MTF at line frequencies 0, 10, 20, 30, 40, and 50 lp/mm for 35 mm, 0, 6, 12, 18, 24 and 30 lp/mm for 6x6 cm, and 0, 3, 5, 8, 11 and 14 lp/mm for 9x12 cm.
If you stop down heavily – i.e. when you want to achieve a large depth of field – the lenses are principally limited by diffraction. The longer the focal length, the smaller the aperture, so you get higher diffraction and worse resolution in general. However, the loss of resolution you get with a large or medium format negative is compensated for by the fact that the negatives do not need to be enlarged as much. The curves in the first diagram almost overlay one another. Here the lenses have been stopped down to apertures of f5.6, f11, and f22."

 

[photodo]

Det har att göra med projektionsavståndet. Normalen för storformatskameran har en betydligt längre brännvidd. Objektivet som sitter på exempelvis Sony DCS-W200 uppvisar hyggliga MTF-värden vid extrema linjefrekvenser där ett objektiv för en 24 x 36-sensor inte har en chans. Jag tycker att det är helt naturligt. En 24x36-sensor med riktigt många pixlar är begränsad av objektivets upplösning. Och då har vi en pixelpitch på kanske 6,4 µm. Sätt det objektivet framför sensorn i Sonykameran och du skulle bli mörkrädd.

 

[Makten]

Ok, det låter ganska vettigt. Dock borde ju den absoluta upplösningen (linjer per millimeter) begränsas av annat än endast diffraktionen tycker man. Om vi antar att ytfinheten hos glaset är konstant hos alla objektiv så måste ju ett större objektiv med längre brännvidd ge en fördel mot ett motsvarande förminskat objektiv. Eller menar du att 150/5,6-objektivet skulle se ut som skit om man använde det som teleobjektiv på småbildsformatet? Det låter väldigt märkligt. Klart att utlysningen har betydelse, men den beror ju också på objektivets konstruktion. Sätter man en bländare bakom objektivet som begränsar utlysningsvinkeln så har man ju inte ändrat upplösningen i mitten till exempel.

Tillägg: Om vi tar ett befintligt objektiv och ökar linsernas storlek framför och bakom bländaren så att utlysningsvinkeln ökar så lär ju knappast upplösningen i mitten minska. Varför skulle den göra det?

 

[photodo]

Makten skrev:
Ok, det låter ganska vettigt.

Det var ju tur att det låter åtminstone ganska vettigt ;-).
Antag att vi har två objektiv med 300 mm brännvidd. Det ena är ett tele för 24x36, det andra är en normal för en 18x24 cm storformatskamera. Teleobjektivet koncentrerar sin upplösning över en cirkel som precis omsluter 24x36-formatet. Det andra sprider ut sin upplösning över en yta som är 18 x 24 cm. Om du sätter en småbildsfilm i storformataren så kan jag lova dig att du inte skulle bli imponerad av upplösningen. Om du däremot kontaktkopierar 18x24-filmen och förstorar småbildsnegativet till 18x24 så börjar de likna varandra. Det var något sådant jag gjorde 1994 inför artikeln jag nämnde tidigare. Jag kan lova dig att det var många fotografer därute i världen som inte trodde på mina resultat när jag publicerade den på engelska. Så du är inte ensam Martin.

 

[photodo]

Makten skrev:
Om vi tar ett befintligt objektiv och ökar linsernas storlek framför och bakom bländaren så att utlysningsvinkeln ökar så lär ju knappast upplösningen i mitten minska. Varför skulle den göra det?

Det fungerar inte så. Du får inte en vidvinkel bara för att du ökar storleken på linserna. Om "utlysningsvinkeln" skall ökas måste du konstruera om objektivet.

 

[macrobild]

Makten skrev:
Ok, det låter ganska vettigt. Dock borde ju den absoluta upplösningen (linjer per millimeter) begränsas av annat än endast diffraktionen tycker man. Om vi antar att ytfinheten hos glaset är konstant hos alla objektiv så måste ju ett större objektiv med längre brännvidd ge en fördel mot ett motsvarande förminskat objektiv. Eller menar du att 150/5,6-objektivet skulle se ut som skit om man använde det som teleobjektiv på småbildsformatet? Det låter väldigt märkligt. Klart att utlysningen har betydelse, men den beror ju också på objektivets konstruktion. Sätter man en bländare bakom objektivet som begränsar utlysningsvinkeln så har man ju inte ändrat upplösningen i mitten till exempel.

Tillägg: Om vi tar ett befintligt objektiv och ökar linsernas storlek framför och bakom bländaren så att utlysningsvinkeln ökar så lär ju knappast upplösningen i mitten minska. Varför skulle den göra det?

Inte som skit Martin
Men menar du ett Hasselbladsobjektiv 150mm . Och detta objektiv med en adapter på en 24x36mm kamera , då får du betydligt sämre upplösning med det objektivet tillsammans med en småbildskamera än med ett 150mm tele framtagen för småbild säger jag som är mer pragmatisk lagd och faktiskt har testat det en gång i tiden. Inte på sensor men på film.
Har du gjort någon liknande jämförelse ?

Mikael

 

[Makten]

photodo skrev:
Det var ju tur att det låter åtminstone ganska vettigt ;-).
Antag att vi har två objektiv med 300 mm brännvidd. Det ena är ett tele för 24x36, det andra är en normal för en 18x24 cm storformatskamera. Teleobjektivet koncentrerar sin upplösning över en cirkel som precis omsluter 24x36-formatet. Det andra sprider ut sin upplösning över en yta som är 18 x 24 cm. Om du sätter en småbildsfilm i storformataren så kan jag lova dig att du inte skulle bli imponerad av upplösningen. Om du däremot kontaktkopierar 18x24-filmen och förstorar småbildsnegativet till 18x24 så börjar de likna varandra. Det var något sådant jag gjorde 1994 inför artikeln jag nämnde tidigare. Jag kan lova dig att det var många fotografer därute i världen som inte trodde på mina resultat när jag publicerade den på engelska. Så du är inte ensam Martin.

Jag förstår. Vad jag då inte förstår är varför storformat anses ge så mycket bättre skärpa än småbildsformat. Vi har förstås fördelen ur diffraktionssynpunkt samt att kornet är mindre, men så enorm skillnad borde det ju inte bli. Är det en myt? Jag har i en tråd försökt få klarhet i om det även är en myt att större filmformat i praktiken ger möjlighet till kortare skärpedjup, utan att någon lyckats överbevisa mig;-)
http://www.fotosidan.se/forum/showthread.php?s=&threadid=81548

En sak måste vi i alla fall kunna vara överens om, och det är att ett befintligt objektiv med en viss upplösning per ytenhet ses som skarpare om det används på en större sensor med lika många pixlar som en dito mindre. Därför torde D3 ge skarpare bilder med objektiv konstruerade för FF än en D300 med samma objektiv, men kanske inte om vi jämför med DX-objektiv på en D300 (förutsatt att vi inte bländar ner så att diffraktionen spelar in). Den större sensorn "kräver" helt enkelt lägre upplösning per ytenhet än den mindre.

macrobild skrev:
Har du gjort någon liknande jämförelse ?

Nej, men en del har yttrat tanken om att använda mellanformatsobjektiv på småbildkameror, vilket i så fall vore väldigt korkat.

Tillägg: Hela snacket om att använda objektivets "sweet spot" är i så fall helt galet. Visst, man slipper kantoskärpa, men förlorar i så fall istället upplösning i mitten om objektivet är anpassat för ett större filmformat.

 

[macrobild]

Lars kan säkert förklara DOF angående objektiv och olika format men en bra sida är Norman Koren
Depth of field is constant when the f-stop is proportional to the format size, i.e., DOF is the same for a 35mm image taken at f/11, a 6x7 image at f/22, a 4x5 image at f/45 or an 8x10 image at f/90.

mer här http://www.normankoren.com/Tutorials/MTF6.html

Mikael

 

[macrobild]

Tillägg: Hela snacket om att använda objektivets "sweet spot" är i så fall helt galet. Visst, man slipper kantoskärpa, men förlorar i så fall istället upplösning i mitten om objektivet är anpassat för ett större filmformat.

Ja, det är bättre att räkna fram ett objektiv som passar sensorytan. Lars kan berätta mer

www.qpcard.com
Optimized lenses
A camera lens of a certain quality has a resolution of a certain number of line pairs (lp). Please note that we are talking about a certain number of line pairs over the image circle, no matter the size of the circle. We are not talking about lp/mm here. A top quality normal lens of 29 mm for the 16 x 24 mm format can resolve the same number of line pairs over the sensor diagonal, as a top quality lens of 61 mm for the bigger sensor. The number of lp/mm is less than half for the 61 mm lens compared to the 29 mm lens.
Understanding this fact, it is easy to realize that it is better to design lenses for the smaller DX-size sensors of many of today's SLR cameras, than to use lenses designed for full frame film or sensors. There is a common misconception about using only the "sweet spot" of a lens for 24 x 36 mm, leaving the (sometimes) softer edges out. In fact there is a lot to win in designing lenses with an image circle exactly covering the sensor surface.

 

[Makten]

macrobild skrev:
Lars kan säkert förklara DOF angående objektiv och olika format men en bra sida är Norman Koren
Depth of field is constant when the f-stop is proportional to the format size, i.e., DOF is the same for a 35mm image taken at f/11, a 6x7 image at f/22, a 4x5 image at f/45 or an 8x10 image at f/90.

mer här http://www.normankoren.com/Tutorials/MTF6.html

Javisst, men haken är ju att ljusstyrkan på de befintliga objektiven till de olika formaten håller ungefär sådan skillnad så att skärpedjupet vid största bländaröppning är ungefär detsamma ändå. 50/1,4 ger samma skärpedjup som 100/2,8, vilket motsvarar en normal på en dubbelt så stor sensor.

Tillägg: Kan detta måhända vara kopplat till bildcirkeln? Alltså att man inte KAN göra ett objektiv med lika stor ljusstyrka om bildcirkeln är större vid en viss brännvidd. Detta känns ganska logiskt.

Tillägg 2: Fast det borde i så fall innebära att man skulle kunna göra ljusstarkare objektiv för DX än för FF, med ungefär samma skärpedjup. Kanske inte fullt så logiskt ändå...

 

[Makten]

macrobild skrev:
Ja, det är bättre att räkna fram ett objektiv som passar sensorytan. Lars kan berätta mer

www.qpcard.com
Optimized lenses
A camera lens of a certain quality has a resolution of a certain number of line pairs (lp). Please note that we are talking about a certain number of line pairs over the image circle, no matter the size of the circle. We are not talking about lp/mm here. A top quality normal lens of 29 mm for the 16 x 24 mm format can resolve the same number of line pairs over the sensor diagonal, as a top quality lens of 61 mm for the bigger sensor. The number of lp/mm is less than half for the 61 mm lens compared to the 29 mm lens.
Understanding this fact, it is easy to realize that it is better to design lenses for the smaller DX-size sensors of many of today's SLR cameras, than to use lenses designed for full frame film or sensors. There is a common misconception about using only the "sweet spot" of a lens for 24 x 36 mm, leaving the (sometimes) softer edges out. In fact there is a lot to win in designing lenses with an image circle exactly covering the sensor surface.

Mycket intressant. Du hade på sätt och vis rätt alltså, även om det blev rätt knasigt med allt snack om linjer per millimeter (eftersom det fortfarande bara är intressant om man vet hur stor sensorn är).

Tillägg: Vi får nog skylla på språkförbistring. Nu förstår jag i alla fall hur du menade

 

[macrobild]

Ta det med Lars, DOF
Vad jag kan se så stämmer inte ditt exempel 50/1,4 och 100mm/2,8

 

[Makten]

macrobild skrev:
Ta det med Lars, DOF
Vad jag kan se så stämmer inte ditt exempel 50/1,4 och 100mm/2,8

Märkligt. Jag kanske minns fel, får läsa igenom tråden jag länkade till igen. Där var det visserligen inte tal om dubbelt så stor sensor, utan snarare 1,3-1,5x beskärning (digitalt mellanformat vs. FF småbild).

Tillägg: Då jämfördes 50/1,4 med 80/2,8 vilket skulle ge samma skärpedjup. Alltså två stegs skillnad på ungefär 1,5x brännvidds- och sensorstorleksskillnad. Det kanske låter vettigare.

 

[photodo]

Makten skrev:
Vad jag då inte förstår är varför storformat anses ge så mycket bättre skärpa än småbildsformat. Vi har förstås fördelen ur diffraktionssynpunkt samt att kornet är mindre, men så enorm skillnad borde det ju inte bli. Är det en myt?

Därför att du inte behöver förstora negativet och därmed brister i negativet lika mycket. Du har ingen vinst med diffraktionen eftersom du tvingas blända ner mycket mer för att få samma skärpedjup. En effekt av detta är att storformatsobjektiv inte behöver vara lika bra som småbildsdito eftersom man ändå bländar ner så mycket med storformat så att de blir diffraktionsbegränsade. Om du läser hela min artikel om formaten så ser du att det delvis är en myt. Man kan säga så här: När man fotograferar med litet skärpedjup(=stora bländare) så är det större formatet att föredra. Om man däremot väljer att blända ner kraftigt för ett större skärpedjup så sätter diffraktionen in sina begränsningar framförallt för större format eftersom de måste bländas ner till högre bländartal för att få samma skärpedjup.

 

[macrobild]

Martin skrev
Mycket intressant. Du hade på sätt och vis rätt alltså, även om det blev rätt knasigt med allt snack om linjer per millimeter (eftersom det fortfarande bara är intressant om man vet hur stor sensorn är).

Tillägg: Vi får nog skylla på språkförbistring. Nu förstår jag i alla fall hur du menade

Därför menar jag att om nu en test skall göras mellan d3 och d300 så skall det göras med först ett objektiv exv nikons nya som kommer med d3 samt även med exv 17-55 eller annat objektiv som är framtaget för den mindre sensorns yta.
Mikael

 

[photodo]

Makten skrev:
Den större sensorn "kräver" helt enkelt lägre upplösning per ytenhet än den mindre.

Nu är vi överens Martin! Eller om vi formulerar om slutsatsen: Den större sensorn ställer inte lika höga krav på objektivets linjeupplösning som den mindre sensorn.