Techniek en nieuwtjes

Photokina 2016 fotoimpressie

Door mrc4nl op zaterdag 24 september 2016 20:14 - Reacties (6)
Categorie: Camera's en lenzen, Views: 1.067

Ik was afgelopen donderdag op Photokina, europa's grootste fotobeurs, die eens in de twee jaar wordt georganiseerd. Er was veel te zien, te proberen, te vragen, te luisteren, en te eten :P

Hier volgt een fotoimpressie van wat ik die dag zoal wel niet heb gezien.


De ingang van de fotokina, vlakbij het treinstation. ik was met de auto en heb het laaste stuk met de trein gedaan, binnen het netwerk van keulen kan je met je toegangsbewijs gratis met de trein. je hoeft geen parkeergeld te betalen, niet in alle hektiek in de binnenstad te navigeren, en je hebt geen milieusticker nodig.
https://c7.staticflickr.com/9/8513/29863487086_0994a82e3f_z.jpgDSC03175 by Frank Van Dijk, on Flickr

Bij de ingang stond er een VR exprience van nikon
https://c3.staticflickr.com/9/8297/29271028514_16dbb37937_z.jpgDSC03176 by Frank Van Dijk, on Flickr

Ik had nog nooit eerder VR geprobeerd. het was wel grappig om een 360 graden film te zien.Alleen met mijn oogafwijking van -5 was de film een wazige aangelegenheid
https://c1.staticflickr.com/9/8105/29863490016_e0f069b9a7_z.jpgDSC03178 by Frank Van Dijk, on Flickr

De foto's die volgen zijn in willekeurige volgorde genomen

Op de Photokina was het thema groot en klein
grapje natuurlijk
zo stond er er grote stoere rangerover
https://c5.staticflickr.com/9/8826/29271029164_7850bd0d10_z.jpgDSC03179 by Frank Van Dijk, on Flickr

maar ook een kleine
https://c2.staticflickr.com/9/8446/29272114473_5afa14c30c_z.jpgDSC03181 by Frank Van Dijk, on Flickr

Zo had je kleine lenzen
https://c3.staticflickr.com/9/8318/29577942770_45d7b4f619_z.jpgSmall lenses by Frank Van Dijk, on Flickr

maar ook grote:
https://c6.staticflickr.com/6/5248/29898396325_f5be92b964_z.jpgDSC03214 by Frank Van Dijk, on Flickr

er was ook een lens die zo groot was dat je er in kon staan
https://c7.staticflickr.com/8/7483/29864691526_a1959659dd_z.jpgDSC03242 by Frank Van Dijk, on Flickr

Heul veel camera's
https://c4.staticflickr.com/9/8103/29814909371_7ff343f37c_z.jpgDSC03207 by Frank Van Dijk, on Flickr

en af en toe ook een enkeling
https://c1.staticflickr.com/9/8081/29577943600_0abeebb908_z.jpgG80 by Frank Van Dijk, on Flickr

En lenzen, heel veel lenzen.

tele lenzen (sigma 500 sports) :
https://c1.staticflickr.com/6/5273/29863499816_fa69f9bcd6_z.jpgDSC03215 by Frank Van Dijk, on Flickr

ultra wijde lenzen
https://c2.staticflickr.com/9/8262/29244985713_37a67bf981_z.jpgBlack stone by Frank Van Dijk, on Flickr

oude cinemalenzen
https://c1.staticflickr.com/6/5544/29864097816_8700cc2d6e_z.jpgP9240039 by Frank Van Dijk, on Flickr

nieuwe cimemalenzen
https://c4.staticflickr.com/9/8435/29814906611_641f011b5b_z.jpgDSC03200 by Frank Van Dijk, on Flickr

lenzen in onderdelen
https://c3.staticflickr.com/6/5319/29271035434_d01472a6e5_z.jpgDSC03236 by Frank Van Dijk, on Flickr

lenzen in tween
https://c6.staticflickr.com/6/5650/29814920101_1383656d4f_z.jpgDSC03253 by Frank Van Dijk, on Flickr

https://c2.staticflickr.com/9/8304/29815879201_691b91550a_z.jpgLaowa 105 STM by Frank Van Dijk, on Flickr

lenzen op een rijtje
https://c7.staticflickr.com/6/5458/29836484686_b0a22b4ee7_z.jpgSamyang! by Frank Van Dijk, on Flickr

lenzen door elkaar
https://c7.staticflickr.com/9/8003/29864691886_aa25010ca0_z.jpgDSC03188 by Frank Van Dijk, on Flickr

puntige lenzen
https://c5.staticflickr.com/9/8374/29235639364_d26df230c2_z.jpgStrange lens by Frank Van Dijk, on Flickr

dubbele lenzen
https://c7.staticflickr.com/9/8466/29271035654_2d61f5cde8_z.jpgDSC03245 by Frank Van Dijk, on Flickr

Een foto van een foto die hangt in een fotogallerij die zich bevond in een hal op photokina #photoception https://c2.staticflickr.com/9/8013/29788571121_0a47524e22_c.jpgPhoto of photo in Photokina by Frank Van Dijk, on Flickr

Modellen met kleren aan:
https://c2.staticflickr.com/9/8373/29788575001_c858c221f9_c.jpgFairy tail with 4K by Frank Van Dijk, on Flickr

En eentje zonder :+
https://c2.staticflickr.com/9/8525/29898407065_a205b1057b_z.jpgDSC03299 by Frank Van Dijk, on Flickr

Kleine steentjes
https://c1.staticflickr.com/9/8352/29863508536_f5b0718ceb_z.jpgDSC03259 by Frank Van Dijk, on Flickr

Grote stukken steen
https://c8.staticflickr.com/9/8042/29788575711_e6f23e5d66_z.jpgEmpty hall by Frank Van Dijk, on Flickr

grote mensen op tribunes
https://c7.staticflickr.com/6/5786/29271033694_07f06e3c8a_z.jpgDSC03216 by Frank Van Dijk, on Flickr

kleine mensen op tribunes
https://c2.staticflickr.com/9/8265/29899923705_2da63c6839_z.jpgDSC03298 by Frank Van Dijk, on Flickr

Portretten van dichtbij
https://c7.staticflickr.com/9/8060/29605417110_4eba674c6c_z.jpgDSC03267 by Frank Van Dijk, on Flickr

portretten van verder af
https://c3.staticflickr.com/9/8115/29272649914_0d875199e5_z.jpgDSC03222 by Frank Van Dijk, on Flickr

groep vogels:
https://c8.staticflickr.com/9/8212/29788572191_85eda01a75_z.jpgBlue birds by Frank Van Dijk, on Flickr

enkele vogel
https://c8.staticflickr.com/6/5449/29273786463_92951642a9_z.jpgDSC03258 by Frank Van Dijk, on Flickr

retro
https://c1.staticflickr.com/9/8355/29271031704_dd57ece512_z.jpgDSC03201 by Frank Van Dijk, on Flickr

of juist progressief
https://c6.staticflickr.com/9/8428/29814913101_3fccfac487_z.jpgDSC03217 by Frank Van Dijk, on Flickr

en als laatste , accessoires:
https://c7.staticflickr.com/9/8311/29271034294_4a984f21e5_c.jpgDSC03218 by Frank Van Dijk, on Flickr

Het verschil tussen perspectief en vervorming

Door mrc4nl op dinsdag 29 september 2015 22:45 - Reacties (8)
Categorie: Camera's en lenzen, Views: 3.350

Mijn voorgaande blogs gingen uitvoerig over lenzen, camera' s en optische verschijnselen zoals diffractie. http://static.tweakers.net/ext/f/jhB3BAYFrGIBwkwfKFLdhqgg/full.png
Dus dit keer eens wat anders, geen kwantummechanica formules, Deze keer wil ik bij wiskunde natuurkunde en goniometrie blijven in plaats van een saai verhaal te houden over MFT grafieken en getalletjes. Deze blog zal meer op de praktijk gericht zijn, en zal gaan over perspectief vertekening en vervorming bij lenzen.

Optica 101

Hoe zat het ook alweer? Tijd voor wat herhaling en wat definities

Voorwerpsafsand,brandpuntsafstand,beeldafstand
De lenzenformule:
http://static.tweakers.net/ext/f/YmJHAuZe9Hwkd7bOgTIkswGf/full.png
V=voorwerpsaftand, B=beeldafstand ,F=brandpuntsafstand

Dit is een versimpelde weergave van hoe je met de lenzenformule werkt,echte cameralenzen hebben uiteraard meerdere lenselementen en verschillen qua lengte want rekenen lastig maakt,
http://static.tweakers.net/ext/f/uEW7U5OpDzxIB9lPyEoJPzSM/full.jpg

Als de voorwerpafstand veel groter is dan het brandpunt(V >> F) dan kan je zeggen dat hij zich oneindig (∞) ver weg bevind. De beeldafstand is dan gelijk aan de brandpuntsafstand.
Als je dichtbij focust dan is de effectieve brandpuntafstand iets langer.
http://static.tweakers.net/ext/f/fwXUL0IdAciOqnPJZh1qWRbP/full.jpg

Ik heb een html5 demo gemaakt waar je zelf met de parameters kan spelen. ik heb diverse demo's gemaakt maar niet getest op andere systemen, het kan zijn dat de demo's niet op iedere pc zullen werken.
http://static.tweakers.net/ext/f/Ten7oGFvjoyKKsyCofsIunrO/full.png
Brandpunt (F)
Het brandpunt is gegeven in mm, en staat op de iedere lens vermeld.Een lichtpunt dat zich heel ver weg staat zal in het brandpunt worden gefocust. (b=f)

Equivalent brandpunt
Wanneer je brandpunten wil vergelijken tussen camera’s met verschillend formaat sensor moet je omrekenen naar equivalent brandpunt. Alle brandpunten die ik in deze blog noem zijn Full Frame equivalent
Kleinere sensoren hebben kortere brandpunten nodig om evenveel in beeld te brengen als een fullframe lens. Het benodigde brandpunt kan je berekenen met deze formules:
http://static.tweakers.net/ext/f/VyxsC0mUe80UtKm9pv3sC01a/full.png

Register afstand
Dit is de afstand van de lensmount tot aan de sensor. Deze waarde is belangrijk omdat lenzen met een kortere afstand niet op een camera met lange afstand werken. (je verliest de mogelijkheid om op oneindig te focussen) Een lens met een lange register afstand kan je wel op een camera met korte register afstand plaatsen (mits het verschil genoeg is voor een adapter)

Dit is de reden dat je wel Nikon lenzen op een Canon kan plaatsen maar Canon lenzen niet op een Nikon. (afgezien dat de Canon EF mount groter is en het instellen van het diafragma alleen elektrisch kan)
Systeemcamera’s hebben een korte registerafstanden en zijn dus wel geschikt voor vrijwel alle lenzen. Een lijst van registerafstanden vind je hier: https://en.wikipedia.org/wiki/Flange_focal_distance

Minimum focus afstand.
Klinkt opzich logisch, maar vanaf waar meet je eigenlijk? Veel lenzenmakers specificeren de “Minimum Focus Distance” als de afstand gemeten vanaf de sensor. Wil je de afstand van onderwerp tot de voorkant van je lens weten dan moet je hier de register afstand en fysieke lengte van de lens afhalen (niet het brandpunt dus)

High end Nikon modellen hebben een symbool dat de plek van de sensor aangeeft
http://static.tweakers.net/ext/f/4hnPMYRdg0bbm4jM2W5B3n3h/full.png

Beeldhoek, ook wel kijkhoek of Angle of view genoemd
Een andere veelgebruikte term is field of view, maar die geeft (zoals de naam zegt) juist het gezichtsveld aan.
De beeldhoek is de maat voor hoeveel je ziet van de omgeving. Met brandpunt doe je dit eigenlijk ook, maar daar de hoek is afhankelijk van het type lens (fisheyes zijn anders dan de rest) Hoe kleiner de hoek des te meer het beeld is “ingezoomd”. Hoe groter de hoek des te meer je ziet. Lenzen met een beeldhoek van meer dan 180 graden kom je in de praktijk vrijwel niet tegen. Je hebt 3 verschillende beeldhoeken omdat sensors in tegenstelling tot lenzen niet rond zijn,
De diagonale de horizontale en de verticale. Over de diagonaal van de beeldcirkel zie je de totale beeldhoek die de lens geeft. De andere 2 hoeken zijn uiteraard kleiner.
http://static.tweakers.net/ext/f/3uaIuFG2IntlZfQ26Y4lt8YV/full.png


http://static.tweakers.net/ext/f/LCst76NJTJPaEiDQFHwTF6wB/full.jpg
Vergroting
Vergroting duid op de verhouding tussen de grootte van het onderwerp hoe groot het op je sensor wordt afgebeeld. De verhouding is: werkelijke grootte: staat tot :afgebeelde grootte. Als je verderweg focust neemt de vergroting af. Normale macro lenzen gaan niet verder dan 1:1. Andersom geldt ook, als je sensor 36mm lang is, kan je geen grotere dingen passend afbeelden (op 1:1 vergroting) Er zijn speciale macrolenzen kunnen meer als 1:1 vergroten. De canon MP-E haalt bijv. 1:5

Vertekening vs vervorming
Vertekening is iets anders dan vervorming. Bij vervorming is de werkelijke projectie niet ideaal. het beeld is vervormd, rechte lijnen zijn bijv krom. Vertekening is in het echt ook aanwezig dingen lijken in een punt te lopen terwijl dat niet zo is je kan het met je eigen ogen zien als je bijv voor een groot gebouw staat, het is geen fout van de lens.

Perspectief.

Wij mensen zien de wereld in perspectief. Alles dichtbij lijkt groot,en alles ver weg lijkt klein.
http://static.tweakers.net/ext/f/OhZt1mIwaX3GL8XZGbjiCshB/full.jpg
Gelukkig zijn wij mensen goed in het herkennen van perspectief, en kunnen inschatten of iets groter is ondanks het verder weg staat. Ook zijn onze hersenen zijn heel goed in staat om vervorming recht te trekken. Als brildrager heb ik met nieuwe glazen in het begin last van veel vervorming, alles lijkt heel bol te staan maar naar een tijdje gaat die vervorming vanzelf weg.
Evenwijdigheid
Bij perspectief gaan evenwijdige lijnen (ook wel parallel genoemd) naar elkaar toe, op een gegeven punt zullen ze elkaar "raken" Op deze foto lijkt dit pad smaller te worden, maar dit is gezichtsbedrog. Het is geen fout van de lens, als je in een gang staat zul je ook met je eigen ogen zien dat de lijnen in een punt lopen.
http://static.tweakers.net/ext/f/3624QfnA6yW7KG5FBs18bq97/full.jpg

Perspectief vs Orthografish

In een Orthografish beeld is geen perspectief aanwezig, dichtbij en verweg zijn even groot.
http://static.tweakers.net/ext/f/kfSPLEpxB9agydVJqpmVWYac/full.jpg
Dit plaatje is Orthografish, alle lijnen lopen evenwijdig.je kijkt evenwijdig aan de optische as, er is geen "kijkhoek". Orthogonale lenzen worden ook wel telecentrisch genoemd. Omdat je niet met een hoek kijkt kan je alleen voorwerpen zien die niet groter zijn dan de diameter van de lens.Bij 10cm houdt het wel zo'n beetje op. En lenzen met een diameter groter zijn zeldzaam, en grote diameters zijn uiterst kostbaar. Voorwerpen groter dan de diameter van je lens passen dan niet op de sensor. Cameralenzen hebben wl een kijkhoek en hebben dus wel een perspectief. Wel kun je de hoek heel klein maken zodat je bijna geen perspectiefvertekening hebt. (brandpunt > 500mm)
Zolang je perspectief hebt zullen er lijnen zijn die elkaar snijden.Afhankelijk van waar de je camera neerzet, kan het perspectief lijnen maximaal op 3 punten bij elkaar komen.
Enpunt-perspectief
je kijkt vanaf de zijkant naar boven of beneden, de rode hulplijnen geven het punt aan.Alle andere parallelle lijnen blijven parallel lopen. (aangegeven met blauw)
http://static.tweakers.net/ext/f/FkktZTOK4hMB2vIUEuJKk26x/full.gif
Tweepunt-perspectief
Hier kijk je horizontaal, je kijkt schuin op 2 vlakken tegelijk en die lopen daarom dus in perspectief. Alle verticale lijnen zijn niet vervormd.
http://static.tweakers.net/ext/f/6rmDh7unwSj1zz7lE6fP5unS/full.gif
Driepunt-perspectief
Je kijkt nu schuin op alle vlakken,de horizon zit ook niet meer in het midden dus ook alle verticale lijnen lopen ook in perspectief.
http://static.tweakers.net/ext/f/PvV9X76WYZZH3KrIqK0lB1G8/full.gif

Snijdende lijnen

Dus Afhankelijk vanaf welk punt je de foto neemt, kunnen lijnen snijden. alle vlakken waar je loodrecht naar kijkt blijven evenwijdig.

Kijk je loodrecht op de zijkant, dat loopt het dak in perspectief.
http://static.tweakers.net/ext/f/TbPQcNoFk4r3EOoak9SC5pJG/full.jpg

Kijk je loodrecht op het dak dan loopt de rest in een punt.
http://static.tweakers.net/ext/f/VrwNzqDWEZ9GpcmKr10PzM4v/full.jpg

Afstand en perspectiefvertekening

Groothoek lenzen lijken meer vertekening te geven dan telelenzen, maar dat komt omdat je met een telelens verderweg staat.
http://static.tweakers.net/ext/f/itwutBs9j1PcP3kWji3xTAfV/full.gif
Als je op hetzelfde punt zou blijven staan, zie je alleen steeds minder van de omgeving

Vallende gebouwen

Zodra je een gebouw onder een hoek fotografeerd (en dus niet loodrecht) zal het door het perspectief lijken alsof hij "achterover" valt.
http://static.tweakers.net/ext/f/6RtGWpvi2wlWxppmoZBQFP0Y/full.jpg

Dit komt omdat het focus vlak altijd parallel op de camera staat.
(er staan hier geen eenheden omdat de schaal niet 1:1 is)
http://static.tweakers.net/ext/f/coSE8CNeTRD172b40CTahMzb/full.jpg
Omdat nu een hoek hebt verschillen de afstanden tot het focusvlak ook.
http://static.tweakers.net/ext/f/oV3bIiV6OjIhH3pGd8VL6nQk/full.jpg
De camera staat onder een hoek van 24 graden. Het bovenste punt van de vuurtoren ligt 30 verder van het focuspunt, en onder is die 32 meer dichterbij dan zou moeten.

Nu kan je uitrekenen hoeveel smaller of breder de punten worden.
http://static.tweakers.net/ext/f/ThAo1BMP0IEQJmh4QeG5J1ik/full.png

Hoe schuiner je kijkt des te sterker het effect wordt.

Shift lenzen

(Tilt)shift lenzen hebben de eigenschap dat ze de beeldcirkel kunnen verschuiven, hiermee kan je het vallen van gebouwen corrigeren.
https://farm6.staticflickr.com/5589/14661436428_fc43b4d71a_z.jpgVoigtlander VSL 1 03 by J Jakobson, on Flickr
Om de beeldcirkel te kunnen verschuiven en de sensor toch te kunnen vullen is de beeldcirkel van een (tilt) shift lens een stuk groter.
Het idee is heel simpel van corrigeren is heel simpel , je houd de camera recht, zodat je geen vervorming hebt, en verschuift het beeld zodat je geen lege voorgrond hebt. Hiermee benut je 100% van je sensor ipv dat je de helft moet wegsnijden.
http://static.tweakers.net/ext/f/opuKztSdRvD9DFdEMfsvkqK5/full.jpg
De sensor staat hier is portretstand (licht gearceerde gedeelte) A is een normale lens, b en c is een tilt shift lens. het gearceerde gearceerde gedeelte is verschoven.

De benodigde hoeveelheid shift(=verplaatsing) bereken je met:
http://static.tweakers.net/ext/f/qCTOv18EsozFLtXTK9RM7fI8/full.jpg
De "hoek" is de hoek die je eerst nodig had om alles vast te leggen met hetzelfde brandpunt.Voor het maken van een shift foto moet de camera niet onder een hoek staan. De verplaatsing is gekoppeld aan het brandpunt, je hoeft niet om te rekenen naar equivalent brandpunt. Ook zie je dat korte brandpunten minder verplaatsing nodig hebben dan shift lenzen met een lang brandpunt.
Als je dus geen vallende gebouwen in je foto wil, en geen geld heb voor een tilt shift lens, kan je ook gewoon een UWA kopen en de helft wegsnijden.Een andere optie is dat je halverwege de hoogte van je onderwerp gaat staan
http://static.tweakers.net/ext/f/ENWuRSrJJQdpIGHMzGUPIcyj/full.png
Dat is echter praktisch niet haalbaar, tenzij je de camera aan een drone hebt hangen, maar als de foto op de halve hoogte wordt gemaakt zal de foto er dan ongeveer zo uitzien:
http://static.tweakers.net/ext/f/LsZaK5cPoMbkDvIcA8Jay7Tg/full.png

Afstand en perspectief

Het perspectief is alleen afhankelijk van de afstand tot je onderwerp, en niet vanwege de lens of kijkhoek.Hoe groter het verschil tussen dichtbij en verweg, hoe groter de perspectiefwerking. Met een smalle hoek zie je alleen de meeste vertekening niet. Door te zoomen blijven alle verhoudingen hetzelfde. Echter ga je met telelenzen vaak verderweg staan dan met een groothoek of fisheye lens.Daardoor lijkt de laatste categorie meer perspectiefvertekening te geven. maar in werkelijkheid blijft de hoeveelheid hetzelfde. Zie onderstaande demo: http://static.tweakers.net/ext/f/IqepFeq7AmTcJSTlL24dVrHb/full.png

Lens vervorming.

Helaas zijn de meeste lenzen met rectilineare projectie niet zonder vervorming. Aan de randen wil het beeld nog wel eens kleiner of groter zijn dan in het midden.De hoeveelheid hangt af van het lensontwerp, het is optisch te corrigeren, en de hoeveelheid vervorming verschilt van lens tot lens. Wel zie je dat groothoeklenzen eerder "Barrel distortion" vervorming geven en telelenzen meer de neiging hebben om een "Pincushion" vervorming te geven.
http://static.tweakers.net/ext/f/qK6JvWPXKDwafqlkcB8L2wlf/full.gif

Lens vervorming komt omdat het brandpunt veranderd naarmate je richting de hoeken gaat. Bij barrel neemt het brandpunt af naarmate je in de hoeken komten daarmee ook en de vergroting.Je ziet meer van de omgeving dan je zou moeten zien.Bij pincushion is het juist andersom, daar neemt het brandpunt toe en de vergroting dus ook.

Lens vervorming berekenen

De meest gebruikte methode is de TV distorsion. Deze neemt het verschil tussen de ideale hoogte en de werkelijke hoogte. http://static.tweakers.net/ext/f/grbjVVQbH02TKBz5o7cmlJBE/full.png

Omrekenen van brandpunt naar beeldhoek.

In de fotografie duiden wij lenzen aan met een brandpunt.Uwa (=ultra wide angle) groothoek of telelenzen, maar het is lastig te vergelijken in hoe wijd het beeld is. Van een 40mm naar een 45mm is een groter verschil dan van 100mm naar 105mm. En daarnaast hebben lenzen voor kleine sensoren een korter brandpunt nodig in vergelijking met full frame lenzen.Dit maakt de boel verwarrend, want een een 85mm lens op een full frame camera laat meer van de omgeving zien als een 60mm camera op een aps-c camera. Daarom moeten de brandpunten worden omgerekend naar een universele maat: de beeldhoek.
Er is alleen nog n onbekende nodig om de beeldhoek uit te kunnen rekenen, het type projectie die de lens geeft.

Verschillende projecties

De lens moet een 3D omgeving projecteren op een 2D oppervlak, de sensor. Dit kan op verschillende manieren. Er bestaat geen "beste" manier om dit te doen, de perfecte projectie bestaat niet, er zal iets moeten worden vervormd of worden weggelaten.

De volgende dingen kunnen vervormen om tot een 2D projectie te komen
• Evenwijdige lijnen
• Oppervlak
• Lengte
• Vorm
• hoeveelheid licht

Bij alle projecties is er n punt (of lijn) waar wel alles overeenkomt met de werkelijkheid.Dit is meetstal de lijn die door het centrum gaat.

Recttilinear

Hier wil je lijnen recht houden, en worden oppervlaktes aan de rand uitgerekt. De maximale hoek die je kan behalen is erg gelimiteerd, er bestaan op dit moment van schrijven geen rectilineare lenzen met een hoek groter dan 126 graden.
http://static.tweakers.net/ext/f/AzURCj1ENZY75UUyXaeWDZrM/full.png
De wiskundige formule is
http://static.tweakers.net/ext/f/ck4p10MBEWUbMaDA4HQCyrc0/full.png

Fisheye projecties

Fisheye projecties proberen niet langer meer lijnen recht te houden, ze zijn hierdoor niet meer gelimiteerd daardoor kan de kijkhoek een stuk groter worden,180 graden is prima haalbaar.

Er zijn verschillende fisheye projecties: equisolid,equidistance,orthogonal, en stereographic.

• Equisolid houd oppervlaktes getrouw
• Equidistant houd afstanden getrouw
• Stereografish behoud vorm, of beter gezegd: hoeken.
• Orthogonaal,orthogonale projectie vervormd alles, maar behoud de hoeveelheid licht.

http://static.tweakers.net/ext/f/HbuhoSWVNGLoeuLtGYtUtDpc/full.png

Equidistant

Dit wordt ook wel de "ideale fisheye" genoemd. lijnen die niet door het centrum gaan worden gebogen.Vormen zijn alleen aan de randen vervormd. (Maar alsnog stukken minder dan met een rectilineare lens) De Peleng 8mm 3.5 gebruikt deze projectie.
http://static.tweakers.net/ext/f/uQljvb4WxrAvLnK0KkxGQMBc/full.jpg
formule:
http://static.tweakers.net/ext/f/lyCwiZLF41msx4aCLrZJBG1l/full.png

Equisolid / Equal area

Deze lijkt veel op de equidistant, maar houd de oppervlaktes natuurgetrouw. Wel is er aan de randen veel compressie als je voorbij de 180 graden komt. Ook heb je snel last van zwarte randen.
De panasonic 8mm f3.5 gebruikt deze projectie
formule:
http://static.tweakers.net/ext/f/HhZNvqedM37SswxlJuVPKmSf/full.png
Bij een circulaire fishye lens moet je 24mm gebruiken ipv van 43.3. Oftewel de hoogte van een full frame sensor ipv de diagonaal.

Ortogonaal

Je moet orthogonaal niet verwarren met orthografish.De orthogonale projectie behoud illuminatie. meer dan 180 graden is niet mogelijk, de beeldcirkel neemt af bij te korte brandpunten.En en alles is vervormd. (behalve de lijnen door het centrum)
http://static.tweakers.net/ext/f/liY2DvU8flWpDVA35FL3vP1R/full.jpg
formule: http://static.tweakers.net/ext/f/PuxuvWNaakJZV3wDvRGKEf6Z/full.png

Stereografish

Voorwerpen aan de rand worden meer uitgerekt dan in het centrum, waardoor je een natuurlijker beeld krijgt (zoals bij een rectilineare lens)
http://static.tweakers.net/ext/f/uQljvb4WxrAvLnK0KkxGQMBc/full.jpg
de samyang 7.5 en 8mm lenzen gebruiken deze projectie
formule:
http://static.tweakers.net/ext/f/03kY9LNVfiRN0Y67WeBkIyxH/full.png

De megapixelrace

Door mrc4nl op maandag 27 april 2015 20:34 - Reacties (21)
Categorie: Camera's en lenzen, Views: 8.515

Geschiedenis van de digitale camera

Digitale camera’s zijn eigenlijk nog maar kort op de markt, 20 jaar om precies te zijn. De eerste digitale camera was trouwens niet een Nikon of Canon. Zij kwamen pas na 2000 op de digitale markt .Nee , n van de eerste spelers was een Kodak. Kodak begon als product van film (als in “filmrolletjes”) rond 1885, het bedrijf groeide en deed ook aan research. In 1975 had Steven Sasson, reseacher bij Kodak de digitale (CCD) sensor uitgevonden.Het had veel voordelen ten opzichte van de Video Tubes uit 1950, die werden ingezet voor live tv uitzendingen.

De "camera" van Sasson had een resolutie van 0,01 megapixel (100x100 pixels) en maakte zwart/wit beelden. De data werd op een cassettebandje opgeslagen.
http://tweakers.net/ext/f/Z4tCmFkbWos0CarmTHuh2jUo/full.jpg


Uitvinding Bayer filter
Een jaar later in 1976 had Bryce Bayer, ook een medewerker bij Kodak het Bayer filter uitgevonden.
http://static.tweakers.net/ext/f/IaQzbOkj9m2zfZ9RqphH56qL/full.png

Het Bayer filter gaf de pixels de mogelijkheid om kleur te zien door de pixels te voorzien van een kleurenfilter. De reden dat er 2x zoveel groene pixels zijn, is omdat het menselijk oog het meest gevoelig is voor groen licht, en is daardoor het beste om illuminatie te meten. Het gebruik van het kleurenfilter word nog steeds toegepast in de huidige digitale camera’s. Verderop in deze blog kom ik terug op de nadelen van het Bayer filter.

Verdere ontwikkeling van de digitale camera

Na de uitvinding werden de sensoren doorontwikkeld en vooral ingezet voor wetenschappelijk en medisch onderzoek. Het is moeilijk om een precieze datum te geven voor de eerste volwaardige draagbare camera. Rond 1985 kwamen de eerste apparaten, maar je kon ze moeilijk echte camera's noemen, er waren een hoop tekortkomingen. Ze hadden bijv te weinig pixels,konden alleen zwart/wit of waren niet draagbaar. Rond 1990 kwamen de eerste camera’s geschikt voor fotografische doeleinden. Hier een paar iconishe camera's:
Kodac DCS100
http://tweakers.net/ext/f/4iqP08RkyQomUv2WT9voCkPx/full.png


De DCS 100 had een resolutie van 1.3 Megapixel en had een schoudergelagen opslag.Met een SCSI verbinding kon de data naar een computer worden overgezet. Alhoewel er een Nikon camera is “geleend” is het echt een Kodak product, Nikon had niets met de ontwikkeling te maken. Kodak had ook geen ervaring met het maken van spiegelreflexcamera's. Ze hadden tot die tijd meer aan balgcamera's gewerkt. Het was dan ook een logische keuze om van een slr om te toveren tot een dslr. Ze waren voor beperkt publik, met name journalisten die de foto's digitaal konden versturen ipv het rolletje te moeten ontwikkelen. Ook Nasa heeft Kodac DCS camera’s gebruikt op enkele ruimtemissies.

Minolta RD175
In 1995 maakte Minolta op eigen kracht hun eerste digitale camera, de Minolta RD 175.De RD-175 was de uniek vanwege zijn ingebouwde PCMCIA opslag, niet langer hoefde men de lompe opslagunit rond te zeulen.
https://farm9.staticflickr.com/8243/8475045364_2897cd30f3.jpg
Minolta RD-175 DSLR (1995) by Brad Scruse, on Flickr

Minolta had in die tijd geen sensor divisie, en konden niet aan grote sensoren komen.Dus pakten ze 3 kleine 0.38MP sensoren en met een prisma verdeelde ze het licht over de 3 sensoren 2 sensoren werden voorzien van een groen kleurenfilter, en de laatste van een blauw/rood filter. Digitaal werden de waardes genterpoleerd tot een 1.75MP kleurenfoto.Ook zat er speciaal in glas om beeldcirkel te verkleinen, waardoor het beeld wat wijder werd (Full Fame lenzen met een kleine sensor heeft erg veel last van de crop factor)


De megapixelrace was begonnen

In 1997 trok de markt voor digitale consumentencamera's steeds meer aan, zeker met de uitvinding van CMOS sensoren, werden camera's goedkoper en werd de accuduur verbeterd.
Door ontwikkelingen kregen de camera's ook steeds meer pixels, de megapixelrace was officieel begonnen. Hier een overzicht van de megapixels door de jaren heen:

http://static.tweakers.net/ext/f/427WLeFnfVnvSdZON35upzdR/full.png
En de bijbehorende camera's:
http://static.tweakers.net/ext/f/0vPb2SCSibvE7a9SxsSTxb9D/full.png


Sky is the limit?

De techniek is er al om pixels van 1.16m te maken, die je vooral vind in smartphones.De huidige serieuze camera’s als dslr’s en systeemcamera’s blijven iets achter op dit gebied . Hebben zij dan een limiet bereikt, of wil niemand meer een camera hebben met een enorm aantal megapixels?

Er zijn argumenten zoals:
Omdat we niet meer dan XX megapixels nodig hebben
Al is dit natuurlijk een slecht argument De pixelrace is nog altijd niet gestopt, en iedere keer toen er weer een nieuw megapixel record werd gevestigd, waren er mensen die het nieuwe aantal overbodig vond, en toch zijn door de jaren heen steeds meer megapixels bij gekomen,en toch we blijven het steeds weer zeggen. Wat zouden we nu van 50 MP vinden? das toch absurd? of misschien is het zo gek nog niet.

Toch zal de pixelrace een keer ten einde komen, er limieten waar je rekening mee moet houden als je goede scherpe foto's wil maken. Hieronder staan een aantal belangrijke redenen.


Diffractie

Het belangrijkste oorzaak die meer megapixels nutteloos maakt is diffractie.Elk optisch systeem heeft hiermee te maken. Zolang er licht door een opening(=lens) gaat wil het gaan divergeren en zal het licht met zichzelf interfereren. Hierdoor neemt het lichtpuntje een groter oppervlak aan. Hoe kleiner de lensopening hoe sterker het effect, en des te groter het “lichtpunt” wordt. F8 geeft dus meer diffractie dan F1.4 Je wil niet liever niet dat n lichtpuntje zich over veel pixels uitspreidt ,om zo de foto zo scherp mogelijk te houden.

De officile naam voor dit puntje licht is “ Airy Disk”. Vernoemd naar de ontdekker George Biddell Airy.
http://static.tweakers.net/ext/f/WMYpq2Dup7kZ4sKkJ4NOd42m/full.png

Een visuele interpretatie van een Airy disk, de buitenste ringen zijn feller getekend dan in werkelijkheid.
Zoals je ziet heeft dit een golvend patroon, anders dan in het plaatje ligt de werkelijke verdeling van licht voornamelijk in de in de kern(84%) 7% in de 1e ring,waardoor er 9% voor alle andere ringen over blijft

Als je natuurkunde op school hebt gevolgd zal je vast geleerd hebben dat licht zich gedaagd als een golf. Elke kleur heeft zijn eigen frequentie,en dus zijn eigen golflengte.Blauw (UV) is het kortste, en rood/IR in het langste.

http://static.tweakers.net/ext/f/GKSU7wBzOinKdXR2osavMOvD/full.png

De golflengtes van zichtbaar licht hebben een grootte van enkele honderden nanometers, een nanometer is n miljoenste millimeter. Ter vergelijking: Een koolstofatoom heeft een diameter van 0.07 nm (is 14x zo klein als een lichtgolf)
Grootte van de Airy disk
De diameter van de disk is van 2 factoren afhankelijk, de golflengte van het licht, de doorsnede van de( lens) opening. Je kan voor de opening gewoon de F stop gebruiken. Als laatste heb je de verhouding nodig van de afstand tot de eerste zwarte ring van de Airy disk. Deze verhouding is constant. Je zou ook de afstand tot de 2e ring kunnen nemen, maar de 7% extra licht draagt nauwelijks iets bij aan de intensiteit (ring heeft immers ook een groter oppervlakte)

Met wiskunde is de afstand tot het eerste minimum te berekenen,deze formule wordt de bessel-J formule genoemd.
http://static.tweakers.net/ext/f/aSSvUvx8u8Z3pfhpD8D6zOzo/full.png

Met deze Bessel functie is die verhouding te bepalen door het eerste snijpunt met de Y-as uit te rekenen(Y=0)
http://static.tweakers.net/ext/f/wOxq3vlvD3jSR7agWHRn31tM/full.png

Helaas is deze functie iets te ingewikkeld (voor mij althans) maar ik heb wel de uitkomst kunnen vinden : 3.83. Als we dat invullen deze formule, weten we de diameter van de Airy disk.
http://static.tweakers.net/ext/f/djqnFPxFS8KS5aCfK9h93vpj/full.png


Hier ingevuld met een diafragma van F4 en een golflengte van 530nm:
http://static.tweakers.net/ext/f/zajHR7ntXIwabDHtzzFofhGy/full.png
Als camerasensor pak ik de Nikon D750. Een full frame sensor is 36mm bij 24mm, en de D750 sensor is 6016 pixels breed. Door 36000m te delen door 6016 kom je op een op een pixelgrootte van 5.98m uit. Aangezien 5.169<5.98 kan er hier onmogelijk scherpteverlies door diffractie optreden. Het inkomende licht is "scherper" dan de sensor kan waarnemen.
http://static.tweakers.net/ext/f/YKfplmSkm6jfjMRBNBJ0RbEI/full.png


Deze grafiek geeft het verband weer tussen de afmetingen van de Airy disk en het aantal megapixels. Links staan de groottes van de pixels/ Airy disks bij iedere F-stop en onder de grafiek staan het aantal megapixels. De gestippelde lijnen geven de grootte van de Airy disk aan bij bepaalde F-stop. Als de lijn van de megapixels onder de gestippelde lijn komt is de Airy disk groter dan een pixel, snap je? ;)http://static.tweakers.net/ext/f/nQqZLoaWbHdwcxj4KDGbyX06/full.png

Helaas is diffractie niet zo simpel als het eerste grafiekje doet vermoeden. De F nummers hier zijn niet de diffractielimieten. De praktijk wijst uit dat de Airy disk 2-3x zo groot als een pixel kan zijn voordat de diffractie zichtbaar de resolutie gaat verminderen. En die overgang van maximale scherpte tot veel diffractie is niet zo destructief als je misschien zou denken, maar als pixel peeper wil niet inleveren op scherpte, toch? ;)
Deze grafiek heeft als diffractie de Airy disk/2.44 en is daarom wel een goede referentie voor het diffractielimiet. Ook kun je aflezen hoeveel megapixels je kan hebben voordat je die limiet overschrijd. http://static.tweakers.net/ext/f/ey0m83KiffxH61u9OE0pl9I5/full.png

Je kan zelf ook spelen met de data, je kan de Excel sheet downloaden via: http://mrc4.nl/meuk/blog/megapixels.xlsx

Diffractie in praktijk

De Panasonic GX7, een 16MP Micro Four Thirds camera heeft een pixelgrootte van 3.5m. De diffractie begint rond F8(=2.75 pixels breed). Het verlies aan scherpte op F11 valt best mee. Daarna gaat het hard, op f32 (~10 pixels breed) houd je nog maar weinig scherpte over. Als je ieder vierkant van 10x10 pixels zou verkleinen tot n hou je ongeveer 1,6 Megapixel over.
http://static.tweakers.net/ext/f/7KNeL03fpPoccwwg13iMk5aI/full.jpg
De hoeveelheid diffractie is niet afhankelijk van de pixelgrootte,de Airy disk blijft immers even groot bij een f stop ongeacht wat er voor sensor achter zit.Met kleinere pixels zal zon Airy disk zich alleen over meerdere pixels verdelen ten opzichte van grote pixels.Het maximum detail wat je dan vast kan leggen is dus het diffractie limiet, meer pixels bieden dan geen voordeel. Met 28 megapixels kan je net zoveel detail vastleggen als met 14 megapixels. Om voor minder megapixels kiezen zodat je minder last hebt van diffractie heeft dus geen zin, het is er nog steeds, maar door de grotere pixels zie je het alleen minder.

De reden dat de Airy disk groter kan zijn dan een pixel en toch geen (grote) invloed heeft op de scherpte heeft met een aantal dingen te maken.

1. Rayleigh criterion

Airy disks mogen elkaar een beetje overlappen.Pas als de afstand minder dan 1/2 Airy disk is, kan je ze niet meer van elkaar onderscheiden en zie je het als n lichtpuntje.

2. Bayer filter array

In de voorgaande berekeningen heb ik heel zwart/wit de afmetingen van n pixel genomen.Maar de camera's vandaag de dag schieten kleur. Anders dan bij monitoren, zijn pixels bij sensoren niet opgebouwd uit subpixels die samen n pixel vormen, maar uit een patroon van rood groen en blauwe pixels waarvan de waarden van omliggende pixels worden gebruikt om de waarde van de middelste pixel te bepalen. De waardes van de rode groene en blauwe pixels moeten worden samengevoegd om een kleurenfoto te maken, dit proces wordt ook wel "Demosaicing" of "Interpolatie" genoemd.
http://static.tweakers.net/ext/f/IaQzbOkj9m2zfZ9RqphH56qL/full.png
De sensor heeft niet het volledige megapixels om een kleurenfoto te maken, maar moet die verdelen over de kleuren.1/2 is groen, 1/4 is blauw, en 1/4 is rood. Daarnaast houden kleurfilters veel licht tegen, slechts 40% wordt doorgelaten.

Naast de bekende bayer array is zijn er nog 2 andere technieken. X-trans en Foveon.
X-trans is vooral te vinden in Fuijifilm camera's. Het idee is afgekeken van het bayer filter, maar bij x trans zitten de kleuren in een ander patroon.Hier zijn alle diagonalen groen, en zitten de rode en blauwe pixels netjes naast elkaar.
http://static.tweakers.net/ext/f/gJvpAmAbb3EBbFSBosbL7mDW/full.png

Foveon vind je in enkele camera's van Sigma. Foveon werkt anders dan de bayer array, ipv van de kleurfilters naast elkaar zijn ze bij Foveon bovenop elkaar gestapeld. Dit laat nog minder licht door dan met de Bayer array, maar het voordeel is dat elke pixel wel de volledige kleurinformatie "vangt", dus is er geen interpolatie nodig.De foto bevat 4x zoveel detail in het rood en blauw kanaal, en 2x zoveel in het groen kanaal, omdat iedere pixel alle kleurinformatie "vangt" .
3.Aliasing
In het voorbeeld van de Nikon D750 was de Airy disk precies in het midden van de pixel.Maar Airy disks kunnen overal op de sensor optreden:
http://static.tweakers.net/ext/f/9LV5DmblO0pAbU2O6Q6vzI4o/full.png
Die overlap zorgt ervoor dat Airy disk op meerdere pixels komen, en dus dat iedere pixel dus deel van het licht ontvangt.Dit zorgt voor foute interpretatie van het werkelijke signaal,oftewel aliasing.
http://static.tweakers.net/ext/f/ICgDW9kF6MzM2LIcJB0Sq8r4/full.png

Je zal aliasing vooral zien als de frequentie van het detail ongeveer gelijk is aan het maximum wat de sensor kan vastleggen. Met normale Bayer sensoren zal je dit zien als gebieden met aliasing (regenboogkleuren). Is de frequentie veel hoger, dan zal je een egale kleur zien, is de frequentie een stuk lager, dan zijn er geen verstoringen te zien. Hieronder staat een foto van een gedeelte uit een lens testkaart. De frequentie van de zwart/witte streepjes wordt steeds hoger. In sommige gebieden zie je moir ontstaan.
http://static.tweakers.net/ext/f/9YqbJAZbmNy54C3rjsYKs4aA/full.jpg

4.Nyquist limiet

De Nyquist limiet is de maximum frequentie die een systeem kan waarnemen. Is de "frequentie" van je signaal hoger dan de nyquist limiet, dan ontstaat er aliasing. Het Nyquist sampling theorem is een methode om met genoeg "datapunten" te komen om de vorm van het signaal goed te kunnen reproduceren zonder aliasing. Ook wel de "sampling" frequentie genoemd. Als die te laag is kunnen die datapunten fout genterpreteerd worden. Een te hoge sample rate is niet erg, maar je moet dan wel onnodig veel data opslaan.
Hier is een voorbeeld van de sample rate. De rode lijn is het oorspronkelijke signaal en de zwarte stippen zijn de datapunten. De gestippelde lijn past precies door de datapunten, maar is een foute interpretatie, oftewel aliasing.Op een bayer sensor zal die aliasing er vooral uitzien als moir patronen.
http://static.tweakers.net/ext/f/VdExpbC3oSeOXlfrQCmjUvvJ/full.png


Volgens het Nyquist sampling theorem moet de sampling frequentie 2x zo hoog zijn als de maximale frequentie van het signaal dat je wil meten. Geluid is hier een mooi voorbeeld van, de maximale frequentie van wat een mens kan horen is rond de 22.000hz. Maar om betrouwbaar de geluidsgolven weer te geven moet je volgens het Nyquist sampling theorem een interval hebben van 2x de maximale frequentie van dat signaal hebben. Vandaar dat de laagste sampling rate voor geluid zo’n 44000 Hz is.
http://static.tweakers.net/ext/f/4gDTaQEEJA9RZRyk11bLCHg2/full.png


Nyquist limiet van een bayer sensor
De sample rate van de sensor is de pixelgrootte, iedere pixel is een meetpunt, en de meetpunten liggen n pixel uit elkaar. De airy disk is het signaal dat je wil meten.Om de Nyquist limiet te berekenen moet je het sampling theorem omdraaien. Immers, de sample rate staat vast terwijl de signaal frequentie kan variren

http://static.tweakers.net/ext/f/aak1WhFKKKPOrq9hrGEVSJbi/full.png

Nu is de frequentie hier niet het per seconde maar het aantal Airy disks per mm, en de sample rate het aantal pixels per mm. Om aliasing te voorkomen moeten de pixels dus 2x kleiner zijn als een Airy disk.

http://static.tweakers.net/ext/f/AVJXDvoyh5N8U9Ioh5szxlSA/full.png

5.Low pass filter

Om aliasing te voorkomen passen veel camerafabrikanten Low Pass filters toe. Een andere benaming is ook wel "anti aliasing filter" Dit filter zit in het stukje glas dat voor de sensor geplaatst wordt. Het doel is om alle frequenties boven de nyquist limiet weg te filteren omdat die voor aliasing zorgen.Alle lagere frequenties worden wel doorgelaten. Helaas is het optisch niet mogelijk alleen de te hoge frequenties te filteren zonder de lage te benvloeden.Een Low Pass filter zal al het inkomende licht een klein beetje te blurren/divergeren, waardoor een lichtpuntje altijd iets groter zijn dan de pixel. Hiermee voorkom je hiermee dat er aliasing plaats kan vinden.Een nadeel is dat je door het blurren inlevert op scherpte kwijt bent. Bij hoge megapixel camera als de Nikon 800/800E, Sony A7/A7R en de Canon 5DS/5DR heb je de keuze om een camera mt of zonder zo'n filter te kopen.

Andere nadelen van kleine pixels

Dynamic range
Dynamic range is het kunnen waarnemen van detail in hele donkere en hele felle gebieden. Hoe groter het bereik tussen donker en licht, des te groter de dynamic range. Als je onderwerp een grotere dynamic range heeft dan je sensor, dan zullen je in de gebieden buiten de dynamic range geen verschillen in waarde meer kunnen zien, ze worden weergegeven als 100% zwart of wit.
http://static.tweakers.net/ext/f/rWSzEOB2LA9HnUuqO7NgEF26/full.jpg

Het "Dynamisch bereik" van het onderwerp van je onderwerp kan sterk verschillen, op een bewolkte dag heb je geen schaduwen en is bijna alles dezelfde "intensiteit" heeft (afgezien van de kleur). Terwijl je camera op een zonnige dag moeite kan hebben met het grote verschil tussen schaduwen en een heldere lucht. Door het enorme verschil tussen direct zonlicht en indirect (gras, bomen ed) is het onmogelijk om de zon in je foto's niet overbelicht te hebben. Nu is dit ook niet zo erg aangezien het menselijk ook niet geschikt is om recht in de zon te kijken. Vervelender is het wanneer je detail in zowel schaduwen als belichtte delen wil, bijv. als je een portret van iemand neemt waar de zon achter staat.
http://static.tweakers.net/ext/f/wrBIxRyv7lB2RELiHJ7M9sCZ/full.png
Deze foto is genomen in een donkere kamer op een zonnige dag. De voorgrond is hier amper zichtbaar terwijl de rododendron op de achtergrond al overbelicht begint te raken. Als dit een JPG foto was kwam dan kon je hier weinig meer aan doen om te corrigeren. Een JPG bevat maar voor 8 Bit aan kleurinformatie per kanaal(2^8=256 tinten) terwijl RAW bestanden 12 bit (=4096 tinten)of zelfs 14 bit(16384 tinten) hebben. Raw bestanden bevatten dus meer informatie. Raw processors als Adobe Lightroom kunnen deze extra informatie naar boven halen om daarna omzetten in een 8 Bit JPG. Dit proces heet Tone mapping.

http://static.tweakers.net/ext/f/SIPVfQGPLHHjLbDklGYDznYQ/full.png
Nu zie je meer detail op de foto, al blijft de text op het boek moeilijk te lezen,meer informatie krijg je er gewoon niet uitgeperst. Het terugwinnen van informatie in een foto heeft ook een nadeel,omdat de donkere en lichte delen van een foto nu dichter naar elkaar zijn gekomen is het contrast wat lager ligt, de foto lijkt nu grijzer.Al je wil je dat beidde toch goed belicht worden kan je 2 dingen doen, bracketing(HDR) toepassen of je reduceert het verschil tussen licht en donker, bijv met een flitser.
Bracketing/HDR
Bij Bracketing voeg je foto's op een speciale manier samen tot een HDR foto,je hebt minstens 3 foto's nodig.
1. Een onderbelichte foto, hier wil je dat alle felle gebieden goed belicht zijn.
2. Een normale foto, hier gebruik je de "midden-tonen" goed belicht zijn.
3 Een overbelichtte foto, hier wil je alle donkere gebieden voldoende belichten.

Met programma's als fotoshop kan je de 3 belichtingen samenvoegen. Een nadeel is dat je 3 (of meer) foto's moet maken. Als er een beetje beweging in je onderwerp is (bijv door de wind) kan dat lelijke resultaten geven, zoals "ghosts" (dubbelbeelden)
Het dynamisch bereik verkleinen.
je kan het verschil tussen licht en donker op twee manieren aanpakken, 1.je verlaagt de intensiteit van de felle gebieden,of 2:Je verhoogt de intensiteit in de donkere gebieden.
Dit kan met diffusors, reflectors en flitsers.
Een nadeel is nu wel dat je meer spullen nodig hebt en dus mee moet sjouwen, en in het geval van een diffusor/reflector vaak ook nog iemand die m vasthoud. Bij het maken van portretfoto's in fel zonlicht worden meestal diffusors en reflectors gebruikt om het harde en felle zonlicht te verzachten.

Hier zie je een overzicht van het verschil tussen de 4 foto's, met verschillende bewerkingen
http://static.tweakers.net/ext/f/E8Yiqin3MdM9XARbkY6rTI6W/full.png




SituatieLichtintensiteit[Lux]
Heldere sterrenhemel (geen maan)0.002
Sterrenhemel met volle maan0.3-1
kantoorruimte (kunstlicht)50-80
Zwaar bewolkt (middag)100
Licht bewolkt (middag)1000
Schaduw bij heldere lucht (middag)20000
geen ideexxxxx
heldere lucht (middag)10000–25000
Direct zonlicht10000–25000



Dit zijn slechts enkele voorbeelden, als je zelf metingen wil doen kan je een "lichtmeter" gebruiken.Moderne meters zetten de gemeten waardes dan ook om in termen die handiger zijn voor de fotograaf: EV(exposure value) in F stops en evt met een aanbevolen ISO,F-waarde, en sluiter snelheid.

Zoals ik in mijn eerdere blog al had verteld, Een F stop is een halvering of verdubbeling van de hoeveelheid licht die je sensor bereikt. Dus 2x zoveel is 1 stop, 16x zoveel is 4 stops. Moderne Camera's halen 14 stops of zelfs meer, dit komt overeen met een verschil van 2^14=16384x zoveel licht. Zolang het verschil tussen licht en donker minder dan 1:16384 is kan je sensor alle details vastleggen.
Smartphones hebben vanwege de pixelgrootte al een vrij kleine dynamic range, en om dit gebrek nog erger te maken ontbreekt het vaak ook nog aan manuele bediening en ondersteunen ze geen RAW.


Het proces voor het omzetten van licht in een elektrisch signaal wordt gedaan met een CMOS sensor. De pixel zet fotonen om en elektronen en bewaard die elektronen in een "well" totdat de sensor wordt uitgelezen.Hoe groter de pixel, des te groter de well kan zijn en hoe meer elektronen vast gehouden kunnnen worden. Alles boven de maximale well-capaciteit staat door 100% illuminatie (=wit) Alles mr dan de limiet wordt niet geregistreerd. Een grote sensor kan de hoeveelheid nauwkeuriger meten, wat dus ook resulteert in minder ruis en een beter dynamisch bereik.

http://static.tweakers.net/ext/f/3etzA00DymfYN20eaFPQMhRO/full.jpg



Ruisprestaties
Het kleiner maken van de pixels heeft een nadeel op ruisprestaties omdat iedere pixel minder licht vangt.Het signaal neemt af,terwijl de uitlees "ruis" hetzelfde blijft.De signaal-ruisverhouing wordt dus lager, je ziet meer ruis op de foto. Camera's met grote pixels laten ook duidelijk minder ruis zien dan camera's met kleine pixels. Echter, een veelgemaakte fout is dat men de foto's op pixel niveau gaat vergelijken, en dat is niet eerlijk. Dat neemt het voordeel de extra pixels namelijk weg. want wat heeft het dan voor zin om voor een camera met extra megapixels te kiezen. Je zou dus de foto met veel megapixels moeten verkleinen tot de foto met minder megapixels.



Post processing/sharpening

Er zijn een hoop stappen tussen het belichten van de sensor en de uiteindelijke foto.Niet alleen interpolatie, maar ook ruisreductie, verscherping,lenscorrecties en witbalans. Om de kleur te van n pixel te bepalen wordt met ingewikkelde algoritmes gekeken naar de omliggende pixels, is er spraak van een harde rand? is die rand recht of schuin? Wat is de gemiddelde helderheid? de algorithes zijn door de jaren beter geworden, en hebben ook meer rekenkracht van de camera nodig om uit te voeren. Als je RAW schiet wil je dat de camera zelf zo min mogelijk ingrijpt, en gewoon de volle data opslaat om later zelf met RAW converters de afbeelding naar wens te maken. Zo kan je zelf kiezen weke witbalans je wil, en hoeveel sharpening/kleurcorrectie en ruisreductie.

Veel van deze methoden kunnen een foto scherper maken, al offeren lenscorrecties juist weer scherpte op om vervorming weg te halen.
http://static.tweakers.net/ext/f/OLdY7zFAcw3FFRtqBNKXNIC5/full.png
Sensor uitlezen
Cmos sensoren moeten rij voor rij worden uitgelezen, bij het uitlezen treed er ook een beetje read noise op.
Camera correcties
Pixels die niet meer werken kunnen worden worden weggefilterd. En daarnaast moet er een niveau voor 100% zwart worden vastgelegd. De waardes van pixels zijn nooit helemaal 100% zwart.
Ruisreductie
Als er een foto wordt gemaakt met hoge iso gaat gaat dat gepaard met ruis. Soms is die ruis nauwelijks zichtbaar, maar zeker als de foto in donkere omstandigheden is genomen zal je ruis moeten onderdrukken om de foto toonbaar te houden. Hoeveel ruisreductie er op de jpg's zit die standaard op je camera zit verschilt van model tot model. Aan de ene kant wil je ruis onderdrukken aan de andere kant worden met een teveel aan reductie alle details uitgesmeerd waardoor ze verloren gaan.Je wilt dus geen "aquarel effect" hebben.
http://static.tweakers.net/ext/f/aVUikbD2TiBdchm8xb3tBUCB/full.gif
Omzetten belichting
De waardes van de pixels omzetten in kleurkanalen.
Witbalans
http://static.tweakers.net/ext/f/xGstASCPtjI1m2P6RyJTktDX/full.png
De witbalans gaat over kleurtemperatuur. 2000 kelvin is warm oranje licht, ~5000k is wit zonlicht, en 7500k is koel blauw licht.Oftewel welke "kleur" zie je als wit. Het doel van de witbalans is om grijze/neutrale gebieden te hebben zonder kleurtint. (Rood=Groen=Blauw) De witbalans werkt door elk kleurkanaal met een andere factor te vermenigvuldigen.Omdat Interpolatie van gelijke kleurrespons uitgaat, is het daarom vaak beter om eerst de witbalans te doen voordat je gaat Interpoleren.Als de foto als jpg wordt opgeslagen bepaald de camera de witbalans,schiet je Raw dan kan achteraf de witbalans worden ingesteld.
Interpolatie
De waardes combineren van omliggende pixels tot een kleurenfoto.
kleurruis verwijderen
Nu de kleurkanalen via interpolatie bij elkaar zijn gevoegd, zijn er gebieden met kleurruis zichtbaar geworden. Dit is te verwijderen door de de 3 kleurkanalen te vergelijken en daaruit het gemiddelde te nemen. Een kleurafwijking is makkelijker te detecteren dan een helderheid afwijking. Kleurruis is dan ook zelden een probleem op foto's.
http://static.tweakers.net/ext/f/WjBtSCQIPH2aHBWN7RytTrMo/full.png
Verscherpen
Een lens zal helaas nooit pixel scherpte opleveren vanwege interpolatie, AA filters of omdat hij optisch niet perfect is.Daarom moet een foto eerst een beetje verscherpt moeten worden om de fijne details weer goed zichtbaar te maken.Lightroom past standaard verscherping toe, in tegenstelling tot unsharp mask wat een betere methode is (en al werd gebruikt in het analoge tijdperk)
http://static.tweakers.net/ext/f/eg8F5u6LbXbzTwyN88qywTXj/full.png


De lens

De lens is de oorzaak van diffractie, omdat het licht door een opening(=het diafragma) gaat. Dus een "Perfecte" lens kan niet scherper zijn dan de diffractielimiet toelaat. Om lensscherpte te meten heb je een combinatie van sensor en camera nodig, Veel reviewsites gebruiken een normale camera om lenzen te testen, omdat die het dichtste bij normale gebruikssituaties liggen.Andere gebruiken liever een optische testbank waar ze iedere lens met dezelfde sensor kunnen testen.

• DXOmark: Perceptual Megapixels
• Slrgear: Blur index
• Lenstip: [MTF50] LPMM
• E-photozine: MTF
• The-digital-picture : alleen shots van testkaartjes
• Photoreview: LW/PH
• Cameralabs : alleen shots van testkaartjes
• Photozone : LW/PH


Het grote probleem met lens testen/reviews is dat de waardes enorm kunnen variren door de gebruikte testmethode en de opstelling.Daardoor is het niet verstandig om waardes tussen verschillende reviewsites te vergelijken ook niet als ze dezelfde eenheden gebruiken.Die factoren kunnen zijn:
• Gebruik je een grote of kleine testkaart?
• Welke camera gebruik je?
• Verscherp je de foto's voordat je gaat meten?
• Heeft een camera een Low pass/AA filter?
• Worden er lenscorrecties toegepast?
• Op welke focusafstand wordt er getest? , de scherpte op oneindig kan groter zijn dan dichtbij

De beste methode is om een optische testbank te gebruiken, omdat dan elke lens met dezelfde sensor wordt gebruikt, deze methode wordt ander andere bij Lensrentals gebruikt, zonder tussenkomst van de camera heb je enkele variabelen gelimineerd.

Met alleen foto's van (officiele) testkaarten heb je geen getalletjes en moet je alles zelf visueel beoordelen. Ook hier hier kan variatie optreden in de mate van hoeveel verscherping en correcties is toegepast.Het beste kan je gewoon wachten tot jouw favoriete testsite een review plaatst, of dat dat je resultaten van een review alleen vergelijkt met lenzen die door diezelfde site zijn gereviewd.

Wat is lens scherpte, en hoe meet je het?

Wat je ziet als scherp op een foto is eigenlijk gewoon een scherp contrast tussen 2 punten.Hoe meer de kleuren zich vermengen hoe minder scherp het contrast wordt. Op een gegeven moment zijn de kleuren helemaal in elkaar vervaagd, je houd dus maar n kleur over. Let maar eens op de bouten in deze spoorlijn.
http://static.tweakers.net/ext/f/MQUzw8e2JZ8KqDUnXMi0SF8m/full.jpg

Je met met een lenstest de overgang tussen zwart en wit.Hoe korter de overgang hoe scherper de lens.Als er overlap begint te komen tussen de streepjes neemt het contrast af, de kleuren beginnen te mengen. Hier zijn enkele veelgebruikte testkaarten
ISO 12233:2000
De voorganger van de huidige ISO 12233:2014 standaard. Nadeel van deze methode is het vereisen van een correcte belichting, het is namelijk vrij makkelijk om deze testkaart te overbelichten.Een leuk detail trouwens, deze testkaart hangt op het tweakers hoofdkantoor in de studio ;)
https://farm8.staticflickr.com/7595/16723362749_b3ede4cf48_z.jpgTeskkaart by mrc4nl, on Flickr
ISO 12233:2014
De huidige standaard. Deze methode wordt ook wel "Slanted edge" genoemd. Het gebruikt gedraaide vierkantjes over het hele oppervlak verdeeld zijn. Daarnaast is het is deze kaart veel grijzer, waardoor de oude problemen van overbelichting veel minder voorkomen. Het contrast tussen de zwarte en witte vlakken heeft geen invloed op de meting, zolang de rand zichtbaar is kan de overgang worden berekend. Het maakt niet uit of het wit of grijs is. Een nadeel van grijs is echter wel dat ruis de meetresultaten kan benvloeden. Op grijs heb je minder fotonen die de sensor raken, en dus meer ruis dan bij een wit vlak.
http://static.tweakers.net/ext/f/Eq55mvYGOGMyZJCm63LywhOX/full.png
USAF-1951
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fe/USAF-1951.svg/245px-USAF-1951.svg.png

"USAF-1951" by Setreset - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia..../media/File:USAF-1951.svg

http://grayfoximages.com/Pages/Support/70-200_E0K8108_100mm_f8.jpg

Lens scherpte race?

Lens scherpte laat zich moeilijk vertalen in megapixels.Daarom je die ook nooit bij een lens op de doos vermeld staan.Het heeft dan ook weinig nut om consumenten met cijfers en claims over de scherpte over te halen. Daar heb je reviews voor nodig. Wat je wel vind zijn MTF grafiekjes die het contrastverloop laat zien over de diameter van de lens. MTF is nogal ingewikkelde theorie waar ik beter een nieuwe blogpost aan kan weidden, ik houd het even beknopt hier.

Van een scherpte race is vandaag de dag geen sprake.De meeste fabrikanten richten zich meer lenzen voor de massa die vrij betaalbaar zijn, In plaats plaats van high end lenzen voor de nichemarkt . F1.8 primes zijn hier een mooi voorbeeld van, ze zijn n f-stop langzamer dan hun F1.2/F1.4 tegenhangers maar wel stukken goedkoper en lichter. Om deze lenzen voor een betaalbare prijs in de markt te zetten hebben ze wel compromissen in hun optisch ontwerp.

Wil je lenzen die dicht tegen optische perfectie aanzitten, dan zul je veel geld moeten neerleggen:

pricewatch: Nikon AF-S NIKKOR 400mm f/2.8E FL ED VR
pricewatch: Carl Zeiss Otus 1.4/85 (Nikon)
pricewatch: Leica APO-Summicron-M 50 mm f/2 ASPH

Standaard lenzen zijn zelden scherp genoeg om de sensor bij te kunnen houden.Zeker met de hogen pixelaantallen vandaag de dag. In het centrum presteren kitlenzen nog wel aardig, maar je zal nooit goede randscherpte kunnen krijgen.Daarnaast zijn ze vaak f5.6 of zelfs hoger waardoor ze iets afgestopt al vrij snel met hun scherpte tegen de diffractielimiet aanzitten. Lenzen met vast brandpunt presteren beter, en bieden de optie om met f1.8 of lager te fotograferen,waar theoretish de lenzen veel scherper kunnen zijn voordat ze de diffractie limiet bereiken. Helaas is het aan de andere kant ook veel moeilijker om alle optische fouten te corrigeren bij lichtsterke lenzen.

De megapixelrace heeft hogere eisen gesteld aan aan de lens en de camera. Kleine pixels vereisen kleine toleranties omdat je ieder mankementje veel sneller terugziet op de foto. Een misfocus, een misplaatst lenselement, chromatische aberratie, de trilling van de sluiter, of de mount die een beetje scheef staat.Als je de pixels 100% wil benutten zul je dus precies te werk moeten gaan om de meeste scherpte uit je sensor te halen. Gelukkig leven wij In de moderne tijd met computergestuurd lensontwerpen,frezen en slijpen, is het veel makkelijker om binnen de toleranties te blijven dan vroeger.
Vroeger rond 1950) kon met dat niet, men had nog geen CNC , de toleranties waren +/- enkele millimeters, Camera's werden toen ook van hout gemaakt, om toch scherpe foto's met veel detail te krijgen vergrootte men de "sensor". Het oppervlak van een 8x10 camera is 60x zo groot als die van een full frame camera. Daarmee het veel makkelijker om scherpe foto's te maken. Vanwege equivalentie kan je nu een F8 lens gebruiken ipv een f2.8. Het licht wordt minder "verstrooid" en dus heb je minder last van optische mankementen als chromatische abberatie. Daarnaast zie je details over een veel grotere oppervlakte. Er bestaan "helaas" geen digitaal grootformaat camera's voor consumenten. Voor velen is Full frame de hoogste stap.Je kan nog n stapje hoger met medium-format camera's als Hasselblad H5D, en de Pentax 645Z. Maar die zijn vanwege de hoge aanschafprijs alleen maar haalbaar voor de professionele(=beroepsmatige) fotograaf/fotografes.

http://www.largeformatphotography.info/deardorff-8x10/deardorff012.jpg
Film is vergevender dan digitaal, het vangt licht onder elke hoek, terwijl pixels met hun microlenzen juist evenwijdig licht nodig hebben.Ook heeft 35mm film niet zon resolutie honger. meer dan 6 megapixel haal je er niet uit.De lenzen van toen hoefden ook niet zo scherp te zijn.
Al wil dat niet zeggen dat er toen geen super scherpe lenzen bestonden. Oude lenzen werken dus vaak niet optimaal op moderne camera's, bekend probleem zijn Rangefinder lenzen op de Sony A7.

Conclusie

De techniek is er klaar voor om tot sensoren te komen met hoge dichtheid. >100MP is is de meeste gevallen al mogelijk.Het hebben van veel megapixels heeft geen negatieve invloed op de scherpte. Van diffractie heb je je past last als je flink gaat afstoppen (>f8) Zolang je onder de F2,8 blijft is de diffractie klein genoeg om het aantal megapixels flink te verhogen. mits de lenzen de scherpte ook bieden. Vandaag de dag zijn de afmetingen pixels ongeveer rond de 4 micron.
Compact camera's en smartphones zitten daar ver onder, maar hun beeldkwaliteit is dan ook ondermaats aan een DSLR of een ILC
http://static.tweakers.net/ext/f/3OjMeq2BYO3ICeIEmZ2KpGzH/full.png


Ruis op een foto is geen probleem omdat eenmaal uitgeprint de foto op dezelfde grootte er niet slechter uitziet dan een foto met een laag aantal pixels. Hetgene wat de scherpte nog altijd het meest benvloed is de lens. Bijna elke sensor kan meer scherptewaarnemen dan de lens geeft. Wel zijn er Initiatieven van Sigma en Zeis om te excelleren met lenzen op het gebied van scherpte. Sigma met hun ART lijn, en Zeiss met de Otus lijn.Ik hoop dat er binnenkort een nieuwe race begint, om wie de scherpste lens maakt, en dan met name bij de lichtsterke varianten waar de meeste winst kan worden behaald. Zeiss en Sigma zijn goed op weg. Nu de andere fabrikanten nog ;)
Met dank aan
Ik wil gallery: Universal Creations bedanken voor het geven van feedback en het controleren van mijn blog

Gebruikte Bronnen

http://web.stanford.edu/~...000_SPIE-EI_PixelSize.pdf
http://www.wolframalpha.com/input/?i= Airy+disk
http://cdn.intechweb.org/pdfs/17220.pdf
http://oatao.univ-toulouse.fr/9226/1/Pelamatti_9226.pdf
http://www.springer.com/c...0-0-45-1338820-p174130078
http://www.imatest.com/wp...ability_Repeatability.pdf
http://photo.net/learn/op...eep/pixel_peep_part2.html
http://sigma-photo.co.jp/english/new/new_topic.php?id=409
http://www.imatest.com/docs/glossary/#nyq
http://blog.kasson.com/?p=5720
http://www.dpreview.com/forums/post/53643506
http://www.normankoren.com/Tutorials/MTF2.html#Nyquist
http://www.cambridgeincol...ffraction-photography.htm
http://www.falklumo.com/lumolabs/articles/sharpness/
http://www.lensrentals.co...f-the-english-translation
https://photographylife.com/how-to-read-mtf-charts
http://luminous-landscape.com/mtf/
http://www.zeiss.com/cont...en_web_special_mtf_01.pdf
• plaatje bayer filter user http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Cburnett
Wikipedia: Minolta RD-175
Wikipedia: Kodak DCS 100
Wikipedia: Nikon Coolpix series
http://www.nikonweb.com/files/DCS_Story.pdf

Equivalentie Tussen camera's

Door mrc4nl op maandag 21 juli 2014 23:58 - Reacties (16)
Categorie: Camera's en lenzen, Views: 9.075

Equivalentie Tussen camera's

Na aanleiding van reviews: Travelzooms vergelijkingstest heb ik besloten om dit artikel te schrijven om een beter idee te geven wat er nu echt speelt bij equivalentie berekeningen. Als je de achtergrond begrijpt snap je ook beter wat de verschillen zijn dan wanneer je alleen de cropfactor toepast en de rest met magie zou verklaren, want er zit een hoop natuurkunde achter.


http://tweakers.net/ext/f/bc7Qgd267A2NcTDjClCHyU7N/full.png
De bekende belichtingsdriehoek, bij equivalentie heb je met alle drie te maken


De hoofdreden van equivalentie vergelijkingen is omdat er veel verschillende sensorformaten in omloop zijn. Om met een andere sensor toch dezelfde foto te kunnen maken heb je te maken met equivalentie.
Hier is een plaatje van alle gangbare sensorformaten voor camera's.
http://tweakers.net/ext/f/T8mlDMbwG67oZ5MK4urdVeN5/full.jpg

APS-H vind je weinig meer tegenwoordig. Oudere camera's als de Canon Eos als de 1D t/m 1D Mark IV en de Leica m8 hebben er nog wel n.De Precieze afmetingen van Aps-c kent veel variaties,de afmetingen verschillen onderling een beetje.Canon gebruikt meestal een 1.6x crop, de Nikon instappers hebben een 1.57x crop , en de Nikon high end modellen hebben een 1.5x crop. Sony camera’s gebruiken doorgaans ook een 1.5x crop.

Maar er bestaan ook kleinere sensoren dan 1 Inch. Hier staat een overzicht van de sensoren in vergelijking met hun grote full frame "broer". Alle formaten bij elkaar kunnen niet eens de Full frame sensor bedekken!
http://tweakers.net/ext/f/8CP0QlrKDKcGH0OjbrFiPxdD/full.jpg

De 1” (1 inch) sensoren vind je terug in de Nikon 1 camera’s, en een paar “Large sensor compacts” zoals de Sony RX10 RX100 en onlangs gentroduceerde Panasonic FZ1000.

De andere formaten zijn echt uitbesteed voor compact camera’s en videocamera zoals de GoPro of kleine handycams. Er staat een uitgebreide lijst van alle gangbare formaten en de apparaten waar ze inzitten op wikipedia.
De kleinste sensor (1/3.2) vind je terug in smartphone’s als de iPhone 4 of de Htc One x. De 1/1.7" in veel Compact camera's. Het is dan ook niet moeilijk om te begrijpen Dat APS-C sensoren of groter het aanzienlijk beter zullen doen dan smartphones, terwijl het verschil met tussen smartphone en compactcamera steeds kleiner wordt. Er zijn al smartphones met een 1/2.3 sensor.Wel heeft de smartphone nog een achterstand in te halen qua zoom ;)

Aspect ratio

De aspect ratio is een ander woord voor de lengte:breedte verhouding.
Het verschilt per camera wat er gebeurd als je in het camera menu een andere verhouding selecteert. Er zijn 2 mogelijke dingen die kunnen gebeuren:
1. Er word een deel weggegooid, een "zwarte" balk dus, met als gevolg dat je minder pixels gebruikt,.Om dat te voorkomen moet je de zelfde verhouding schieten als je sensor is , en dus zoveel mogelijk van de beeldcirkel te gebruiken.
2. De camera kiest een andere uitsnede van de beeldcirkel. zodat er ong evenveel pixels worden gebruikt en je niet een stuk wegsnijd. Bij zulke camera's is de sensor groter dan nodig, zodat alle de verschillende ratio's optimaal in de beeldcirkel passen en het meeste van de beelddiagonaal kunnen gebruiken.

Hier een voorbeeld van het wegsnijden om een andere ratio te krijgen met een 3:2 sensor:
http://tweakers.net/ext/f/3InZvO8CKssckywWa5UopmcQ/full.gif

En hier is een overzicht met van alle gangbare Aspect ratio's
http://tweakers.net/ext/f/IBC17jiekDU3HdbzACu8Zlf7/full.png

Cropfactor

De cropfactor is niets anders dan een verhouding van een sensor als je hem vergelijkt met die van een "Full Frame" sensor. De cropfactor is de verhouding van diagonalen.. Dit maakt het rekenen wat makkelijker omdat de aspect ratio er dan niet toe doet. Kleinere cropfactor= grotere sensor.

(Diagonaal standaard ) 43.3mm (Full Frame)
---------------------------------- = ---------------------------- = 2.0
(Diagonaal cropsensor ) 21.60mm (Four Thirds)

Crop = uitsnede

De Cropfactor bepaald hoe het beeld eruit komt te zien als je een andere sensor achter de lens zet.Je krijgt dus ondanks dezelfde lens een ander "beeld". Want wat je eigen doet is slechts een stukje van het geprojecteerde beeld gebruiken.
http://tweakers.net/ext/f/Mi0mHA14CnHCWrGn61sTL1cJ/full.gif

Maar wat nu als je geen uitsnede wil hebben, maar juist net zon beeld als het origineel wil krijgen met een kleinere sensor? Dan heb je een korter brandpunt nodig. Om dit te berekenen is de cropfactor juist nu zo handig. De berekening is simpel: Brandpunt*cropfactor = equivalent brandpunt.

Crop en brandpunt

Brandpunt is een fysieke eigenschap van een lens. Maar door de cropfactor lijkt het beeld een stuk “ingezoomd” en is het dus het alsof je een lens met een langer brandpunt hebt gebruikt. Dit kan handig zijn als je extra teleberijk wil, maar het is juist vervelend als je groothoek nodig hebt met een lens.

Om het makkelijk te maken hoe veel een lens dichterbij kan halen vermelden sommige fabrikanten het equivalente brandpunt op de camera.Zo hoef je niet te rekenen, en kan je een voorstelling maken van het bereik.



http://tweakers.net/ext/f/FA6kpEo8QVdE5AQtLri1GB3m/full.png
Bovenkant van de Panasonic Fz1000, met kleine lettertjes staat "35 equivalent" aangegeven.



Terwijl het werkelijke brandpunt op de lens zelf staat aangegeven:
http://tweakers.net/ext/f/w1BruQFnaDiqFQEJKcICDdWm/full.png
In werkelijkheid is het dus een 9.1 - 146mm F2.8- f4 lens.




De Nikon 1 met zijn 1" CX sensor kan met adapter handig zijn voor telewerk.Met zn 2.7x cropfactor kan je een super tele equivalent creren van hoge kwaliteit.


http://tweakers.net/ext/f/Y668TUPc0g6p9xUdTN5pykIX/full.jpg
Met een 28-300 lens op een 2.7x cropsensor geeft een indrukwekkend bereik van 75-810mm equivalent.




Om verwarring te voorkomen tussen de werkelijke brandpunten en de equivalente kan je ook het uitdrukken in graden. Vaak “angle of view” of kijkhoek genoemd. Je kan dit op 3 manieren aangeven, horizontaal,verticaal, en diagonaal. Niet alle sensoren hebben dezelfde hoogte breedte verhouding. Het kan dus zijn dat je minder ziet verticaal, maar wel weer horizontaal. Het is vervelend om dit apart om te rekenen, en vandaar dat ik alleen diagonaal behandel. Zo hou je een gelijke grootte van de foto zodat je goed kan vergelijken tussen verschillende formaten.
http://tweakers.net/ext/f/95OX7Yk3gMFztOY9Vzdcq4Co/full.png
deze foto demonstreert goed wat er met een kleinere sensor(in blauw) gebeurd, de hoek wordt kleiner en je ziet dus "minder"

Beeldhoek vergelijken

Om het benodigde brandpunt uit te rekenen voor de equivalentie heb je de afmetingen nodig van de sensor.Gelukkig hoef je niet een rolmaat in je camera te douwen. Op wikipedia staat een mooie lijst met de hoogte en breedte afmetingen van alle gangbare formaten.

Met deze formule is om te rekenen welke kijkhoek bij welk brandpunt hoort.
http://upload.wikimedia.org/math/c/9/6/c9652413291248e3eb7413571cadb79c.png
α is de beeldhoek, d de diagonaal van de sensor en f is het brandpunt.


http://tweakers.net/ext/f/YV4FyAHPP4FCjspZvDyveMkR/full.png
Vergelijking tussen 3 formaten



180 graden is praktisch het wijdste beeld dat je kan krijgen, want naar achteren kijken met een lens is een uitdaging ;) . Al is het wel eens gedaan, bijv. met de Nikon 6mm f2.8.
http://tweakers.net/ext/f/Nm2RMGhjTcgdE8v01R229MG2/full.jpg
De legendarische Nikon 6mm F2.8 kon met zijn 220 graden zelfs een stukje achter de lens kijken.


Dus door dezelfde lens op een ander formaat sensor te gebruiken krijg je dus een andere uitsnede. Je ziet een stuk minder van door de lens geprojecteerde beeld.Tenzij je een een crop lens bij een grotere sensor zet, al is dat natuurlijk zonde.
http://tweakers.net/ext/f/ysFC1tD4eQpilobwNuULdeD6/full.png
Met digitaal croppen met software doe je precies hetzelfde , je veranderd de uitsnede en dus het equivalente brandpunt ook.



Crop en F-stop.

Een ander woord voor de F-stop is "snelheid", Dat klinkt misschien vreemd, Toch bedoelen we met een snelle lens dat ie veel licht doorlaat, en dat een slome lens erg donker beeld geeft.
De F stop is een maat voor de relatieve hoeveelheid licht. n stop is een verdubbeling of halvering van de hoeveelheid licht dat de sensor raakt. Dit is afhankelijk van:
  1. De lensopening, het F getal. Een kleiner f getal, betekent een grotere opening.Dit getal is niet lineair maar gaat van f1.4 naar f2.0 naar f2.8 naar f4.0 enz. .Dit heeft te maken met het oppervlakte van de opening. Als het licht moet worden gehalveerd, moet de lens ook de helft van het licht doorlaten. En moet dus het oppervlakte van de opening ook worden gehalveerd.

    Voor de berekening van het oppervlakte gaan we even uit van een perfect ronde cirkel die met de formule:http://tweakers.net/ext/f/Qk01vaG12ZZOZKraOMBcyreE/full.png kan worden berekend.



    http://tweakers.net/ext/f/RaxOf3Va9a64Kc7ZHxmtqDXK/full.png



    Zoals je ziet in de tabellen hebben een 50mm f2 en een 100mm f4 lens precies dezelfde lensopening, maar wel andere F-stop.De F-stop van een lens is een verhouding tussen het brandpunt en de lensopening, gegeven is de formule:

    http://upload.wikimedia.org/math/5/4/0/54055628046244c1d76d9f7f52e9455a.png



    F= brandpunt/lensopening

    De formule verklaard ook dat je met een telelens makkelijker een achtergrond kan "blurren" dan bij een groothoeklens met gelijke f stop,want de opening is dan groter. De grootte van de opening zegt dus wat over de hoeveelheid blur/bokeh die een lens kan geven. Het licht van de geblurde achtergrond wordt "te weinig" gefocust waardoor het als een rondje op de sensor valt ipv een straaltje. De grootte van de bokeh cirkels veranderd immers als je verderweg focust. Oneindig dichtbij focussen kan helaas niet en je zal dus nooit een bokeh cirkel kunnen krijgen die net zo groot is als de lensopening ,en dus een stukje kleiner is. De lensopeningen van compactcamera's en smartphones zijn veel kleiner dan bij full frame camera's met een snelle lens, en vandaar dat bokeh vrijwel ontbreekt.



    http://www.ussscctv.com/productimages/lenses/guide/AutoIris.jpg

    De lensopening, het diafragma is zichtbaar


    Als je dat zou willen compenseren zouden compactcamera-lenzen ontzettend lichtsterk moeten zijn. F2.8 op 1/2.3" komt overeen met F16 op full frame vanwege de 5.65 cropfactor. Als een compactcamera net zoveel licht wil krijgen als f2.8 op full frame zal de compactcamera sensor dus een F0.50 lens moeten hebben.Maar lenzen lichtsterker dan f0.95 kom je in de fotografiewereld vrijwel niet tegen en vandaar dat compacts ook minder achtergrondblur/bokeh geven.
  2. De sensorgrootte. Bij een gelijke lens (dus zelfde opening+brandpunt) kan een sensor die groter is meer licht vangen dan een kleinere sensor. De kleinere sensor vangt dan niet alleen minder van het beeld maar ook minder licht.Het is wel lens afhankelijk en geen gouden regel. De hoeveelheid licht per oppervlakte blijft natuurlijk wel gelijk.Net als een emmer in de regen vangt een grote emmer meer regen dan een kleinere emmer als het even hard regent.
    Een Verdubbeling van de sensoroppervlakte is ook hier weer n F-stop. Het verschil tussen de sensorformaten is vaak ook een Fstop, Voor zowel van m43 naar aps-c , als van aps-c naar full frame. Wel moet er aan de voorwaarde worden voldaan dat al de sensor binnen de beeldcirkel van de lens ligt. Anders krijg je zwarte randen.


    http://tweakers.net/ext/f/XM9EitSbqftrxHE3dzyu4ncw/full.jpg
    M43 sensor vergeleken met een compact camera sensor.

  3. Iso gevoeligheid.Een verdubbeling van iso is n f stop. iso 200->400->800->1600 enz.

    Helaas is de iso tussen sensorformaten niet hetzelfde. Iso 800 op FF is anders dan iso 800 op aps-c of 1/2.3". Maar ISO=ISO zul je dan denken,want je krijgt dezelfde belichting?

    Ondanks de belichting hetzelfde blijft,. werkt de iso intern anders.Dit heeft te maken met de hoeveelheid licht dat een sensor ontvangt als we uitgaan van dezelfde lens.
    Een APS-C sensor vangt minder fotonen dan een Full frame vanwege het verminderde oppervlak.Als de iso werkelijk gelijk zou zijn, en de F stop van de lens en sluitertijd ook, dan zou de foto n stop onderbelicht zijn.Om dit verschil tegen te gaan is de interne ISO versterking hoger. Dit leidt ook tot meer ruis en vandaar geeft een Full frame sensor n stop iso/ruis voordeel boven APS-C.Als je een aps-c sensor n iso stop lager zou zetten dan een ff camera krijg je ong evenveel ruis te zien in je foto.


    Een kleinere sensor moet dus meer moeite doen.Dit verklaart ook waarom compactcamera's het zo slecht doen bij weinig licht.Daarnaast Hebben Full Frame sensoren ook nog eens als voordeel dat ze een iso 100 stand hebben of nog lager. Een M43 camera zou met dezelfde "versterking" iso 25 nodig hebben. Helaas beginnen de meeste m43 camera's pas bij iso 200. Ook aps-c camera's bieden niet de voor hun "benodigde" iso 50. Dit is een voordeel van Full frame waar crop sensoren het nakijken hebben.

Equivalentie in de praktijk

Vaak wordt gedacht dat full frame camera's beter presteren dan de cropcamera's, maar zodra er sprake is van equivalentie is dat niet meer van toepassing,zolang er dezelfde sensortechnologie wordt gebruikt. Dan is de DOF hetzelfde, de hoeveelheid ruis hetzelfde en de lensopening hetzelfde. Full frame geeft wel de meeste flexibiliteit in termen van ISO gevoeligheid en scherptediepte. Je kan makkelijker de gevoeligheid wat hoger zetten zonder bang te zijn voor ruis,en de lens kan je ook wat afstoppen als de scherptediepte te kort is.Bij een crop camera gaat dat niet zo makkelijk.Je kan van een crop camera niet even de lens nog lichtsterker maken, of de sensor even wat gevoeliger. En voor sommigen is de ergonomie en de featureset bij een FF camera gewoon beter.

Equivalente lens

Dit is nu het belangrijkste onderdeel van equivalentie, die vaak vergeten word of verkeerd word berekend. Want met alleen de kijkhoek of brandpunt omrekenen ben je er niet. Je moet ook rekening houden met het verschil in sensorgrootte en diafragma op de lens. Op die manier heb je ook equivalente ISO Lensopening en Dof(scherptediepte)

Pupilgrootte is de maat

De pupilgrootte is een gegeven van een lens die niet veranderd. De F stop en brandpunt veranderen met equivalentie maar de opening niet. Heb je een lens met dezelfde pupil diameter, (en voorwerp afstand en sluitertijd) dan vang je dezelfde hoeveelheid licht op, en krijg je dezelfde ruis, en dezelfde scherptediepte.Het maakt daarvoor niet uit of het op een grote of kleine sensor valt. Bij een grotere sensor moet het geprojecteerde beeld meer uitgespreid worden, maar de hoeveelheid licht blijft hetzelfde. Helaas blijven lenzenmakers bij standaard waarden. Zo zijn meeste zooms f3.5-f5.6, of constant f2.8 en niet lichtsterker, terwijl dat voor de equivalentie wel nodig zou zou om het verschil voor crop camera's op te heffen. Omdat crop camera's een korter brandpunt nodig hebben voor hetzelfde beeld ,en de F-stop nummer wel hetzelfde blijven, word de pupilgrootte dus kleiner ipv constant. Daarnaast is het technisch vrij lastig om een kort brandpunt met grote opening te combineren. Dit is gewoon makkelijker voor full frame die meestal een wat langer brandpunt nodig hebben
Medium formaat zou het nog makkelijker moeten hebben want die heeft een 2x zo grote sensor als de full frame camera's, maar de beschikbare lenzen voor medium format blijven meestal steken op f2.8, waardoor de pupil niet groter is dan die van een snelle F1.4 lens voor full frame.(vaak kleiner zelfs)

Teleconvertors en focal reducers

De pupilgrootte staat vast, maar je kan wel het brandpunt benvloeden met teleconvertors en focal reducers. Als het brandpunt wordt vergroot gaat de F stop evenredig mee, op die manier blijft de lensopening constant. Dit geldt ook voor equivalent berekeningen, reken je het brandpunt om , moet de f stop ook omgerekend worden.
http://upload.wikimedia.org/math/5/4/0/54055628046244c1d76d9f7f52e9455a.png

Als je het equivalente brandpunt gebruikt moet ook het diafragma mee worden genomen, anders zou je lens opeens lichtsterker zijn geworden!



Een rekenvoorbeeldje: Je wil met een m43 toestel dezelfde foto maken als met een full frame toestel en een 100mm f2.8 lens, op ISO 3200 met een sluitertijd van 1/1000.

1. Om dezelfde kijkhoek te krijgen als een 100mm lens moet er een 50mm lens worden gebruikt. Want 50mm*(2.0) = 100mm
2. Om dezelfde equivalente f stop te krijgen moet je delen door de cropfactor(2) dus krijg je f1.4
3. Om dezelfde equivalente iso(=versterking) te gebruiken moet je de iso ook met 2 stops. afnemen en dus iso 800 gebruiken. Ook omdat je lens 2x lichtsterker is geworden. de sluitertijd zal nu ook 1/1000 zijn.

Nu heb je een volledig equivalente foto gemaakt, met een kleinere sensor. Op de website howmuchblur.com kun je ook een grafiekje zien van de hoeveelheid blur.
http://tweakers.net/ext/f/1rGyq0HEwBRDDK4gRr836Rqa/full.png

Ik hoop dat deze post voor velen verhelderend is geweest. Wie weet komen er in de toekomst nog meer blogposts over techniek bij camera's of lenzen komen.Denk dan bijv aan sensortechnologie (CMOS XTRANS CCD) ,lensontwerpen (gauss, planar, retrofocus etc) Diffractie , HDR of hyperfocale afstand:)