Pytanie dot. podstaw optyki i perspektywy

[steku]

Wyobraźmy sobie, że fotografujemy nieruchomy motyw, nieruchomym zamocowanym na statywie aparatem dwukrotnie (z tej samej odelgłości):
1. obiektywem 300mm przy f/4
2. obiektywem 50mm przy f/4

Następnie kadrujemy zdjęcie wykonane obiektywem 50mm w taki sposób, aby motyw zajmował dokładnie tyle samo kadru co na zdjęciu wykonanym obiektywem 300mm.

I teraz pytanie:
Czy pomijając kwestie ziarna, szumów, ostrości, dyfrakcji itp. czyli biorąc pod uwagę wyłącznie geometrię oba tak uzyskane zdjęcia będą identyczne jeśli chodzi o:
a) perspektywę - czyli czy w kadrze będzie w obu przypadkach tyle samo tła - tu jestem niemal pewnien, że odpowiedź jest TAK,
b) głębię ostrości,
c) stopień rozmycia tła.

Odpowiedzi na te pytania są mi potrzebne aby zaoszczędzic pieniądze. Jeśli bowiem dysponuję zdjęciem (plikiem) z którego do wykonania odbitki np. 20 x 30 cm (przy rodzielczości 300 dpi) mogę wykonać kadrowanie bez utraty rozdzielczości (dojścia do granicy rozdzielczości w pliku), to nie ma sensu używać obiektywu o długiej ogniskowej. Kosztuje kupę kasy, jest ciemny, ciężki. Lepiej byłoby zrobić zdjęcie obiektywem np. 100mm f/2,8, a potem starannie wykadrować na spokojnie w domu i uzyskać odbitkę w niczym nie różniącą się (a może nawet lepszą z uwagi na mniejszą głębię ostrości i lepszą izolację motywu od tła) od tej uzyskanej obiektywem np. 300mm f/4.

Będę wdzięczny za odpowiedzi osób, które rzeczywiście znają się na rzeczy. Problem ten bowiem nie daje mi spokoju i chciałbym go rozstrzygnąc raz na zawsze.

[Kolekcjoner]

Myślę że ten artykuł powinien Ci nieco rozjaśnić sytuację.

http://www.luminous-landscape.com/tutorials/dof2.shtml

[fret]

a) TAK, b) NIE, 50 da większą GO przy tej samej odległości od fotografowanego przedmiotu, polecam program DOFMaster, c) NIE, ze względu na b

[steku]

Myślę że ten artykuł powinien Ci nieco rozjaśnić sytuację.
http://www.luminous-landscape.com/tutorials/dof2.shtml

Przedstawiony w artykule przypadek jest inny. Wraz ze zmianą obiektywów fotografujacy zmienia odległość od głównego motywu, tak aby motyw miał w kadrze tę samą wielkość.

Moje pytanie dotyczy sytuacji w której odległość między aparatem, a motywem się nie zmienia, a wielkość głównego motywu pozostaje taka sama dzięki późniejszemu kadrowaniu (np. crop w Photoshopie) zdjęcia wykonanego obiektywem o mniejszej ogniskowej.

DOF master nie pozwala uwzględniac wpływu kadrowania (powiększenia) na DOF. Próbowałem bawić się Locusem (polecam - jest to jedyne znane mi narzędzie które poprawnie oblicza stopień rozmycia tła - "bokeh" niezależnie od DOF), ale pogubiłem się w kwestiach COC.

http://www.ht-locus.com/index.html

Niestety nie mam cyfrowej lustrzanki, ani szybkiego tele, aby samemu zrobić stosowny eksperyment.

Byłbym zatem wdzięczny za ew. dalsze odpowiedzi w tej kwestii.

[Fan nr 1]

fret dobrze mówi

[steku]

Fret na pewno miałby rację, gdyby nie było późniejszego kadrowania i powiększenia zdjęcia wykonanego obiektywem 50mm w celu uzyskania tej samej wielkości głównego motywu co na zdjęciu wykonanym obiektywem 300mm. Jednak powiększenie spowoduje powiększenie krążków rozproszenia na uzyskanej odbitce co dla oglądającego tę odbitkę spowoduje skurczenie się głębi ostrości. To co wydawało się ostrym punktem, stanie się po powiększeniu rozmytym krążkiem i to nie na skutek błedów przy samym powiększaniu, ale z uwagi na fakt, że w oryginalnym pliku był to juz rozmyty krążek, jesli rozumiecie co mam na myśli. I do tego sprowadza się moje pytanie...

[Cyborg]

Zakres głębi ostrości będzie inny. Możesz to sprawdzić za pomocą DOFMaster, ale nie na Twoich danych, tylko podstawiając zamiennie aparat FF (np. 5D) i z cropem (np. 30D) - symulacja powiększenia z klatki.

Ale problem tkwi w czym innym - właśnie w czynnikach które pominąłeś. Fizyczna rozdzielczość pliku, na której się oparłeś nie jest to żadnym wyznacznikiem, bo sam obraz jest niedoskonały (zawiera błędy obiektywu, matrycy a na dodatek jest interpolowany). To nie jest grafika komputerowa. Tak więc powiększony fragment obrazu będzie dużo gorszej jakości niż z całości.

Nie ma nic za darmo, niestety.

[steku]

Niestety nie potrafię dobrać zamiennie aparatów FF i z cropem i dostosować do nich ogniskowych, aby wielkość motywu była dokładnie taka sama.

Ponadto bardzo często dobry prime 50mm daje znacznie lepszy obraz niż przeciętny (a więc w moim zasięgu finansowym) tele 300mm (zwykle zoom). Tak więc niekonicznie jakośc powiększonego obrazu musi być gorsza...

[Cyborg]

Niestety nie potrafię dobrać zamiennie aparatów FF i z cropem i dostosować do nich ogniskowych, aby wielkość motywu była dokładnie taka sama.

FF: f=160mm
Crop: f=100mm

Ponadto bardzo często dobry prime 50mm daje znacznie lepszy obraz niż przeciętny (a więc w moim zasięgu finansowym) tele 300mm (zwykle zoom).

Ale nie 6x lepszy.
Po za tym w tele znacznie łatwiej (=taniej) uzyskać lepszą jakość niż w szerokim.

[fret]

W DOFMasterze możesz wybrać dowolny krążek rozproszenia i policzyć dla niego GO. Tak z grubsza, to bez skomplikowanych obliczeń można wykazać, że po trzykrotnym kadrowaniu, czyli po obcięciu obrazka do 33% dugości i wysokości zupenie tracisz ostrość, bo typowy krążek rozproszenia dla wyznaczania GO (30um dla FF, 18um dla cropa) osiąga wymiary porównywalne z pixelem Innymi sowy nie zrobisz z takiego kadru doskonale ostrej odbitki 10x15.

[steku]

Po za tym w tele znacznie łatwiej (=taniej) uzyskać lepszą jakość niż w szerokim.

Z drugiej strony znacznie łatwiej uzyskać wysoką jakość w osi obiektywu niż przy krawędziach kadru, a przy kadrowaniu centralnym mielibyśmy tylko to co jest blisko osi.

[pepeplaza]

Samo życie podpowiada odpowiedź. Gdyby było tak jak byś chciał to nikt by nie kupował tele-obiektywów - a nawet śmiem twierdzić - mało który producent by je produkował. Skupiono by się na maksymalizacji rozdzielczości matryc i nikt by sobie głowy jakimiś długimi obiektywami nie zawracał.

[steku]

Życie życiem, a geometria geometrią.

Zanim pojawiły się cyfrówki kadrowanie było uciążliwe dla przeciętnego amatora.
Z kolei fotografom profesjonalnym stawia się określone wymagania jakościowe (m.in. dot. rozdzielczości i możliwości wykonania powiększeń), które powodują konieczność prawidłowego kadrowania od razu na etapie ekspozycji. Było to np. szczególnie istotne gdy w profesjonalnej fotografii liczyły się wyłącznie diapozytywy.

Postawione przeze mnie pytanie dot. 50mm i 300mm było celowo skrajne, aby zwrócić uwagę na istotę problemu.

Ale rozważmy przypadek bardziej praktyczny.

Czy lepiej (mowa o fotografii amatorskiej, max odbitki rzędu 20 x 30 cm) nabyć obiektyw:
a) 70-200 f/2,8 i z niego kadrować uzyskując ładne odcięcie motywu z tła dzięki f/2,8
czy np.
b) większy, droższy i cięższy 100-400 f/4,5-5,6 i mieć fotę od razu bez kadrowania, ale motyw słabiej odcięty od tła wskutek f/5,6.

Zwróćmy uwagę, że nie mówię tu o konkretnych obiektywach Canona, o ich "osobniczych" wadach i zaletach. Nie analizuję też czy amator naprawdę potrzeduje f/2,8. Chodzi mi o porównanie obiektywu krótszego, ale jaśniejszego oraz dłuższego i ciemniejszego.
Cały czas (jak pytałem o to w poście zakładającym ten wątek) interesuje mnie, czy wskutek wykadrowania (i powiększenia) tylko części kadru wykonanego przy 200 f/2,8 otrzymam obraz co do:
a) perspektywy
b) DOF
c) stopnia rozmycia tła
identyczny (a może nawet jakościowo lepszy wskutek wykorzystania tylko centralnej części kadru) jaki otrzymałbym z 400 f/2,8.

Załóżmy, że wykonując powiększenie w celu otrzymania tej samej wielkości motywu nie "opieram się" jeszcze o ilość pikseli w matrycy, czyli że dysponuję "nadmiarem" rozdzielczości (niech odbitka będzie wykonywana przy 300 dpi, przeciętnie 10x15 cm - czyli potrzeba 1772 x 1181, przy kadrowaniu z 2x powiększeniem oryginalny plik powinien mieć 3544 x 2362, co z zapasem mieści się w możliwościach takiego np. 400D).

_____________________________
Edit:
Zachęcony waszymi radami, mimo iz nie mam sprzętu do wykonania eksperymentu na fotkach, wykonałem obliczenia w Locusie.

Porównałem:
a) wyimaginowany obiektyw 100mm f/4 założony na aparat z cropem 1,6
b) wyimaginowany obiektyw 160mm f/4 założony na aparat FF
c) i jeszcze obiektyw 100mm f/4 + TC 1,6 na aparacie FF

"Fotografowałem" motyw z odległości 20m, we wszystkich przypadkach uzyskując kąt widzenia obiektywu ok. 15,4 stopnia i przekątną sceny odwzorowanej w kadrze ok. 5,38m.

Otrzymałem DOF:
a) dla przypadku a (100mm f/4 COC=18,75 mikrona): ok. 6,1 m
b) dla przypadku b (160mm f/4 COC=30 mikronów): ok. 3,75 m
c) dla przypadku b (100mm f/4 + TC 1,6 COC=30 mikronów): ok. 6,1 m

Wychodzi więc na to, że mieliście rację. Mimo kadrowania i powiększenia głębia ostrości uzyskana obiektywem 100mm jest większa niż uzyskana obiektywem 160mm przy tej samej liczbie przysłony.
Identyczny efekt uzyskałbym zakładając na aparat FF z obiektywem 100mm f/4 telekonwerter 1,6. Można więc podsumowac, że kadrowanie po wykonaniu zdjęcia jest optycznie równoznaczne z kadrowaniem w trakcie jego wykonywania polegającym na zastosowaniu telekonwertera.
Dłuższy obiektyw także mocniej rozmywa tło.

Poniżej (dla zainteresowanych) wyniki obliczeń z Locusa:

C A M E R A • E V A L U A T I O N M O D E •
----------------------------------------------------------------------------------
model: EOS 30D
company: Canon
format size: 22,5 x 15, mm, 27,04 mm diagonal
aspect ratio: 3:2
resolution: 3504 x 2336 pixels, 4211 pixels diagonal
megapixels: 8,2
circle of confusion: 18,75 µm
field of view factor: 1,6x
minimum hand-held shutter speed: 1 / 160 sec


L E N S
----------------------------------------------------------------------------------
optical projection: rectilinear
focal length: 100 mm
angle of view: 12,84 x 8,578°, 15,4° diagonal
lens classification: telephoto
diffraction limit: f 16
aperture: f 4,0
aperture diameter: 25, mm
hyperfocal distance: 133,4 m
focus distance: 20, m


S C E N E
----------------------------------------------------------------------------------
field of view: 4,478 x 2,985 m, 5,381 m diagonal
scene resolution: 1,278 mm
magnification: 0,005x
I N - F O C U S ------------------------
total depth of field: 6,106 m
near focus limit: 17,4 m
front depth of field: 2,597 m (43%)
far focus limit: 23,51 m
rear depth of field: 3,509 m (57%)
O U T - O F - F O C U S ----------------
near bokeh: 570% blur at 10, m
far bokeh: 235% blur at 40, m
bokeh at infinity: 570% blur
----------------------------------------------------------------------------------






C A M E R A • E V A L U A T I O N M O D E •
----------------------------------------------------------------------------------
model: 35 mm (135) w/ Color Neg Film
company: .Film Cameras
format size: 36, x 24, mm, 43,27 mm diagonal
aspect ratio: 3:2
resolution: 5184 x 3456 pixels, 6230 pixels diagonal
megapixels: 17,9
circle of confusion: 30, µm
field of view factor: 1,x
minimum hand-held shutter speed: 1 / 160 sec


L E N S
----------------------------------------------------------------------------------
optical projection: rectilinear
focal length: 160, mm
angle of view: 12,84 x 8,578°, 15,4° diagonal
lens classification: telephoto
diffraction limit: f 16
aperture: f 4,0
aperture diameter: 40, mm
hyperfocal distance: 213,5 m
focus distance: 20, m


S C E N E
----------------------------------------------------------------------------------
field of view: 4,464 x 2,976 m, 5,365 m diagonal
scene resolution: 861,1 µm
magnification: 0,008x
I N - F O C U S ------------------------
total depth of field: 3,752 m
near focus limit: 18,3 m
front depth of field: 1,702 m (45%)
far focus limit: 22,05 m
rear depth of field: 2,051 m (55%)
O U T - O F - F O C U S ----------------
near bokeh: 975% blur at 10, m
far bokeh: 438% blur at 40, m
bokeh at infinity: 975% blur
----------------------------------------------------------------------------------






C A M E R A • E V A L U A T I O N M O D E •
----------------------------------------------------------------------------------
model: 35 mm (135) w/ Color Neg Film
company: .Film Cameras
format size: 36, x 24, mm, 43,27 mm diagonal
aspect ratio: 3:2
resolution: 5184 x 3456 pixels, 6230 pixels diagonal
megapixels: 17,9
circle of confusion: 30, µm
field of view factor: 1,x
minimum hand-held shutter speed: 1 / 160 sec


L E N S
----------------------------------------------------------------------------------
optical projection: rectilinear
focal length: 100, mm x 1,6 tele = 160, mm
angle of view: 12,84 x 8,578°, 15,4° diagonal
lens classification: telephoto
diffraction limit: f 16
effective aperture (after tele): f 6,4
aperture diameter: 25, mm
hyperfocal distance: 133,5 m
focus distance: 20, m


S C E N E
----------------------------------------------------------------------------------
field of view: 4,464 x 2,976 m, 5,365 m diagonal
scene resolution: 861,1 µm
magnification: 0,008x
I N - F O C U S ------------------------
total depth of field: 6,087 m
near focus limit: 17,41 m
front depth of field: 2,591 m (43%)
far focus limit: 23,5 m
rear depth of field: 3,496 m (57%)
O U T - O F - F O C U S ----------------
near bokeh: 572% blur at 10, m
far bokeh: 236% blur at 40, m
bokeh at infinity: 572% blur
----------------------------------------------------------------------------------
Evaluation Mode • www.ht-locus.com Locus by Harris Tech

Dzięki wszystkim za odpowiedzi.

[minek]

A zrobiłeś już jakieś zdjęcie?

[Fan nr 1]

Steku moim zdaniem zabrnąłeś w ślepą uliczkę w swoich rozważaniach. Nie uwzględniłeś wielu czynników np. np. od ustawionej czułości
Wiadomo wyższe ISO to wyższe szumy który przy powiększaniu stają się bardziej widoczne
I tu też nie ma prostej reguły np. zaszumione cropy ze zdjęć samolotów łatwiej poddać odpowiedniej obróbce i uzyskać satysfakcjonujący efekt niż np. zdjęcia twarzy.
Jeżeli chcesz wiedzieć czy możesz zaoszczędzić na zakupie jakiegoś teleobiektywu zastępując go „ zoomem elektronicznym” to po prostu wejdź sobie na jakąś stronę z testami obiektywów i przykładami zdjęć w pełnej rozdzielczości i zcropuj je sobie. Zobaczysz wówczas na ile możesz sobie pozwolić by zdjęcie nie utraciło jakości.
Imho dywagacje na temat krążków, DOF-ów czy innych hiperfokalnych nie dadzą Ci odpowiedzi na nurtujący Cię temat