Что такое кроп-фактор? Связь с эквивалентным фокусным расстоянием

Тема сегодняшнего разговора лежит на стыке наших прошлых двух бесед:

• о матрицах камер;
• о фокусном расстоянии.

Кроп-фактор возникает по причине разного размера матриц, а эквивалентное фокусное расстояние (сокращенно – ЭФР) ввели в связи с необходимостью корректного оценивания измененного угла обзора. Кому не терпится, пропускайте мои рассуждения и переходите к сути.

Небольшая ретроспектива

Не так давно фотографы снимали на пленку формата 35 мм (размеры сторон 36 мм х 24 мм). Этот стандарт был неизменным на протяжении, наверное, лет 70. И только в начале нулевых пленочные аппараты стала теснить «цифра». У меня до сих пор хранятся в шкафу десятки коробочек с отснятой пленкой Kodak и Fujifilm. Наверное, у более старшего поколения фотолюбителей, читающих сейчас эти строки, на лице улыбка и приятные воспоминания от того процесса. А может, ошибаюсь… Kodak не смог пережить цифровую революцию, а Fujifilm, к которому я отношусь с теплотой, к счастью, нашел свою нишу беззеркальных камер, и вполне успешно работает в новых реалиях на радость любителям нестандартного цвета, эргономичного ретро-дизайна, традиционно высокого качества (хотя и не без огрехов) и, наконец, просто почитателям традиций.

Заглянув на форум в ветку выбора камеры, пообщавшись с продавцом фотомагазина на эту тему, глянув профильный раздел интернет-магазина электроники, высока вероятность, что встретите термин «кроп» или «кроп-фактор». Вполне возможно, что вы даже знаете, что это такое, но есть некоторые нюансы, о которых стоит помнить.

При переходе с пленочных на цифровые рельсы закончилась эра унифицированного размера матрицы. Да, кто-то скажет, что и ранее был средний формат, большой формат. Это так, но абсолютное большинство рынка занимал полный кадр – 35 мм, то бишь привычная всем пленка. Сейчас же нет такого единообразия. А началось все с экономической нецелесообразности производить полнокадровые сенсоры для массового сегмента. Даже сейчас, когда технологии стали намного доступнее, взглянув на предлагаемые фотоаппараты, вы обнаружите, что полнокадровые камеры стартуют в цене от $1500-1700, а такие же камеры среднего класса находятся около отметки $2500, и дальше граница уходит очень далеко.

Такая дороговизна полнокадровых камер обусловлена в первую очередь:

• большой площадью матрицы и высокой стоимостью производства;
• сложностями в подавлении вибрации при срабатывании затвора;
• сохранении приемлемого размера.

Поэтому для массового сегмента зеркальных аппаратов появился стандарт APS-C, характеризующий матрицы намного меньшего размера. Конечно же, возникла россыпь самых разнообразных компактов, в обиходе – мыльниц с еще меньшими матрицами.

Так а какая связь всего этого с кроп-фактором?

Мы вспомнили, что на рынке существует множество типоразмеров матриц. А сейчас перейдем к тому, как они взаимосвязаны математически.

Кроп-фактор (с англ. crop – обрезать, кадрировать) – это отношение диагонали полнокадровой матрицы (35 мм) к диагонали рассматриваемой матрицы. Обозначается как Kf или K.

Диагональ полнокадровой матрицы = 43,3 мм, диагональ матрицы APS-C ≈ 28,2 мм. Разделив первое на второе, получим ≈ 1,5. Это значение соответствует APS-C камерам Nikon. Т.е. диагональ такой матрицы будет в 1,5 раза меньше полнокадровой. Это и есть кроп фактор.

Вопросы именования. Нелишним будет упомянуть, что в речи фотографов, на форумах камеру с уменьшенной матрицей по сравнению с полнокадровой называют кропнутой. Имейте это ввиду, когда увидите «кропнутая матрица», «кропнутая зеркалка». Звучит несколько обидно, не правда ли? На самом деле, нет, все прагматично. В статье о матрицах мы это уже отчасти обсудили.

Хочу порассуждать!
Понятно, что минимальный Kf у FullFrame камер, он равен 1. А бывает ли кроп-фактор < 1? В природе существуют камеры с размером кадра 45 x 60 мм и больше. И фактически, если поделить диагональ FF матрицы на их диагональ, то получится < 1. Но в фото-сообществе так не говорят. Камеры с упомянутыми большими матрицами в зависимости от их размера называются среднеформатными или большого формата. Кстати, полнокадровая (FF) матрица принадлежит к малому формату.

Как матрица «видит» изображение?

В материале об устройстве камеры мы детально рассматривали путь, который проделывает свет, прежде чем попасть на матрицу. Сейчас же я предлагаю сравнить свет, попадающий изначально на объектив и проецируемый на матрицу при различных размерах последней.

Здесь мы видим объектив, на который попадет свет от объекта, который мы снимаем. Тут – жизнерадостный подсолнух) Но объектив круглый, а матрица прямоугольная. Дело в том, что на нее попадает лишь часть изображения от попадающего в объектив, т.е. область, характеризуемая прямоугольником, вписанным в круг. Матрица меньшего размера собирает свет с меньшего участка объектива, запечатлевая меньшую область.

На рисунке зеленым отмечена область, которая проецируется на полнокадровую матрицу, синим – на матрицу с кроп-фактором 1,5 (APS-C). Если взять матрицу с кроп-фактором, например, 2, то запечатлеваемая область будет еще меньше синего прямоугольника. Матрицами с таким кроп-фактором обладают беззеркальные камеры Olympus, формат micro 4/3. Их физический размер – 17,3 x 13 мм. По теореме Пифагора несложно посчитать диагональ – 21,6 мм и убедиться в том, что кроп-фактор Kf = 43.3/21.6 ≈ 2 действительно соответствует заявленному.

Площадь рассматриваемой матрицы Olympus с кроп-фактором 2 = 224,9 мм². Площадь полнокадровой матрицы = 864 мм². Соответственно, матрица с Kf = 2 будет в 3,8 раза меньше полнокадровой. Популярные APS-C матрицы с Kf = 1,5 будут в 2,3 раза меньше по площади, чем полнокадровые. Есть задел для экономии стоимости при производстве матриц.

Присмотритесь внимательно на получаемые фотографии – кажется, что увеличился масштаб изображения, будто снимаемый объект стал больше. И первая мысль, которая приходит к нам в голову: «фокусное расстояние увеличилось». Но это не так…

Фокусное расстояние не меняется при использовании объектива на камерах с матрицами разного размера или в зависимости от каких-либо других факторов. Это неизменная величина в рамках одного объектива.

Эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР)

В реальности изменяется угол обзора. Этот эффект рассматривали, разговаривая о матрицах. Т.е. на камерах с матрицами разного размера угол обзора различается.

Если мы возьмем объектив с ФР 35 мм и поставим на полнокадровую камеру и этот же объектив на кропнутую камеру, то увидим, что на последней угол обзора будет уже. Можно сказать, что на кропнутую камеру попадает информация о свете, собираемая только центральной частью объектива.

Видно, что угол обзора при съемке APS-C камерой на том же фокусном расстоянии сужается. Однако, если взять объектив с меньшим фокусным расстоянием и поставить его на кропнутую камеру, то можно получить такой же угол обзора и в целом +- идентичную картинку, как и на FF камере. Вопрос – какое взять фокусное? Разберемся с ЭФР.

Эквивалентное фокусное расстояние определяет фокусное расстояние, которое нужно использовать на полнокадровой камере, чтобы получить изображение, по углу обзора и масштабу идентичное таковому на кроп камере.

Формула: ЭФР = ФР * Kf. Т.е. произведение фокусного расстояния на кроп-фактор.

К примеру, снимаем на кропнутую камеру (Kf = 1.5) на ФР 20 мм дерево, которое отлично вписывается в кадр согласно нашим композиционным представлениям. Чтобы получить точно такой же снимок этого дерева на FF камеру, нужен объектив c ЭФР = 20 * 1,5 = 30 мм. Т.е. нам нужно взять объектив с фокусным расстоянием 30 мм, чтобы получить на FF такую же картинку, которую бы мы получили на кропнутой камере при 20 мм. Иными словами, 30 мм – эквивалент того, что мы получим, снимая на FF.

ЭФР дает понимание угла обзора при одном и том же ФР на камерах с разными размерами матриц.

Это важно учитывать при выборе объектива. Если вы только присматриваетесь к фототехнике и размышляете о выборе объектива, гляньте фотографии в том жанре, который импонирует и обратите внимание на камеру и фокусное расстояние, с которым снят кадр. Вообще рекомендую посещать фото сообщества, где публикуются фотографии (например, 500px.com) и искать там вдохновение и референсы. При этом будет нарабатываться насмотренность и понимание, что нравится, а что – нет. Внимательно анализируя, придет понимание, когда и как нужно снимать, чтобы получать схожие результаты.

Так вот, к примеру, нравятся вам пейзажи у фотографа N. Посмотрев информацию о снимках, узнаем, что снимает он на APS-C камеру, преимущественно на ФР 20 мм. А у вас FF камера. Значит, ЭФР для получения такого же снимка = 20 * 1,5 = 30 мм. И нужно присматриваться к объективам с ФР 30 мм.

Противоположный пример – другой фотограф снимает портреты на FF камеру, преимущественно на фокусных расстояниях 85 мм. У нас кропнутая APS-C камера. Значит, чтобы рассчитать фокусное расстояние объектива для получения такого же изображения, делим ЭФР = 85 мм на Kf = 1,5, получим около 57 мм.

Для запоминания! Пересчет ФР.

1. Фотография на FF. Для получения такой же на кропе делим на Kf.
2. Фотография на кроп. Для получения такой же на FF умножаем на Kf.

Мы привыкаем снимать на свою камеру со своими объективами. Допустим, на Olympus с матрицей типоразмера micro 4/3 (Kf = 2). И примерно понимаем, что на ФР 50 мм получим достаточно узкий угол обзора, привыкаем, как будет выглядеть картинка на таком фокусном. «Пересаживаясь», например, на полный кадр, с удивлением обнаруживаем, что на ФР 50 мм все намного шире, а для привычной картинки нужен объектив с ФР 100 мм.

По углу обзора объективы следует сравнивать, ориентируясь на ЭФР.

Для наглядности приведу пересчет популярных фокусных расстояний на матрицах с разным кроп-фактором.

Превращение типов объективов

Сейчас бегло подниму тему, которую еще не разбирали. Рассматривая таблицу выше, можно заметить, что объектив с нормальным на FF углом зрения (50 мм) превращается в телефокусный объектив с ЭФР 100 мм. На кропнутой камере Canon это будет стандартный портретный объектив, дающий картинку, эквивалентную таковой на полном кадре с ФР 80 мм.

Практическое следствие из этого – возможность снимать сцены в большем масштабе за меньшие деньги. Объяснюсь – для систем с разным кроп-фактором объективы имеют разную цену. Для полного кадра объектив одного и того же ФР будет дороже, и объективы теле-диапазона особенно. Такие же объективы для камер APS-C обойдутся дешевле, но при этом обеспечат больший масштаб.

Взгляните, насколько большая разница в масштабе на полном кадре и micro 4/3 (Kf = 2).