Dar sentido a la óptica de la lente para las cámaras con sensor de recorte

Si ha estado considerando obtener una cámara nueva o ha estado considerando actualizar una cámara, probablemente haya escuchado todo sobre las cámaras con sensor de recorte, pero ¿qué significa? ¿Cómo afecta el factor de recorte a la selección de lentes? Cuando está considerando sistemas, a menudo no es solo el cuerpo de la cámara lo que debe considerar, sino también la selección de lentes para ese sistema.

Sensor Óptica y Equivalencias

Óptica del sensor de cultivo

La mayoría de los fotógrafos nuevos a menudo comienzan con cámaras con sensor de recorte porque suelen ser menos costosas. Pero a medida que avanza, ¿tiene sentido actualizar a un sistema de cuadro completo? Si está pensando en actualizar, ¿existe una ruta de actualización razonable?

Por ejemplo, ¿debería comprar lentes de marco completo para usar con el cuerpo de su sensor de cultivo? Parece tan confuso y, para ser justos, es un poco complicado y las reglas generales simples no cuentan toda la historia. En lugar de mirar las diferencias en los sensores de la cámara (todos son bastante buenos), intentemos dar sentido a las lentes en sí.

Lentes de longitud focal similar:Olympus micro 4/3rds 40-150 mm f/2.8 (equivalente a 80-300 mm) y Canon 100-400 mm f/4.5-5.6 (para fotograma completo).

Tamaños de lentes

Si está mirando lentes, verá muchas distancias focales y aperturas diferentes. Incluso del mismo fabricante para el mismo cuerpo de cámara, a menudo hay diferentes combinaciones de apertura y distancia focal. Dado que una parte importante de la fotografía es la óptica, ¿cómo puede comenzar a comparar lentes para sensores de diferentes tamaños? ¿Cómo se relacionan los lentes con el cuerpo de la cámara que estás mirando?

Nifty 50 mm (fotograma completo a la izquierda) y micro 4/3 de 25 mm (equivalente a 50 mm) a la derecha.

Yendo más allá, ¿cómo afectan los sensores de cultivo de diferentes tamaños a la óptica de la lente? ¿Es una lente f/2.8 en una cámara con sensor de recorte en realidad una lente f/2.8 o es algo más? ¿Qué pasa con las cámaras de mayor formato? ¿Por qué las aperturas más pequeñas (f-stops) parecen tan grandes pero las imágenes son tan hermosas con una gran separación de fondo y efecto bokeh?

Todo esto se relaciona con la óptica de la lente y las equivalencias del sensor de recorte, uno de los grandes misterios de la fotografía que la mayoría de los fotógrafos realmente no entienden.

Conceptos básicos de óptica de lentes

Para comprender la óptica de la lente, debe comprender qué le hace una lente a la luz que entra en ella. La luz que entra a través de una lente en realidad se invierte, volteando la imagen al revés. Luego, la luz se proyecta sobre el sensor digital después de pasar a través de la lente.

La distancia focal y la imagen pasan al sensor.

La mayoría de las lentes se definen por la distancia focal y la apertura máxima. Cuanto mayor es la distancia focal, más cerca parecen los objetos distantes. Así, por ejemplo, los amantes de los deportes y de las aves suelen querer distancias focales mucho más grandes para acercarse.

Los números más bajos amplían el campo de visión para que quepan más cosas en la imagen (lentes de gran angular) y, a menudo, son las herramientas del oficio para los fotógrafos de paisajes. En equivalentes de 35 mm, una lente de 200 mm es una lente larga y una lente de 20 mm es una lente muy ancha.

Ilustración del tamaño relativo de la apertura.

El número de apertura f-stop representa el tamaño del iris o el agujero en la lente. Una lente se clasificará en función de la apertura más grande que puede abrir el iris. Cuanta más luz dejes entrar, más rápida será la velocidad de obturación que necesitarás. Debido a esta propiedad, las lentes de mayor apertura máxima se denominan lentes más rápidas. Por ejemplo, una lente f/2.8 se considera bastante rápida y una lente f/5.6 (lente think kit) se consideraría bastante lenta.

Matemáticas ópticas

Mantengamos las matemáticas geek al mínimo, pero realmente ayudan a comprender la óptica de las lentes.

La distancia focal no es una medida de la longitud real de una lente, sino un cálculo de una distancia óptica desde el punto donde la luz converge para formar una imagen nítida en el sensor digital en el plano focal de la cámara. La apertura, por otro lado, es el tamaño del agujero creado por el iris en la lente. La apertura está relacionada geométricamente con la distancia focal de la lente. Por ejemplo, un objetivo f/2,8 en un objetivo de distancia focal de 100 mm es 100 dividido por 2,8 =35,7 mm. Como la distancia focal de la lente dicta el tamaño de la apertura, es independiente del tamaño del sensor pero depende de la distancia focal.

Lentes utilitarios que cubren un rango similar:el Canon 24-105 mm f/4 y el Olympus 12-40 mm Cómo entender la óptica de lentes para cámaras con sensor de recorte f/2.8 (equivalente a 24-80 mm).

Los lentes con zoom pueden tener más de una apertura porque el iris no crece a medida que el lente se alarga. Dado que es una relación matemática, la distancia focal más larga con la misma apertura del iris hace que la apertura sea más pequeña. Los lentes de zoom más caros tienen la misma apertura para todo el rango, pero eso es una hazaña de ingeniería, ya que el iris debe agrandarse a medida que el lente se acerca a una distancia focal más larga.

Actualizador de formato de sensor de cámara

En la edad de oro de la fotografía cinematográfica, había múltiples formatos dictados por el material cinematográfico. Uno de los tamaños más comunes era la película de 35 mm dictada por el stock de película de rueda dentada que tenía 34,98 ± 0,03 mm (1,377 ± 0,001 pulgadas) de ancho. En los días de las películas, también había múltiples formatos, con existencias de películas más grandes y más pequeñas disponibles que también afectaban el tamaño y el rendimiento de las lentes.

Cuando los sensores digitales se desarrollaron originalmente para cámaras fijas, los sensores más grandes eran prohibitivamente caros, por lo que se utilizaron sensores más pequeños. Hay una amplia gama de tamaños de sensor y esta variedad de tamaños de sensor afecta la mecánica de cómo funcionan las lentes de las cámaras.

Cuando un sensor tiene un tamaño cercano al de una película de 35 mm, se denomina fotograma completo. Cualquier cosa más pequeña se llama sensor de cultivo. Cualquier cosa más grande generalmente se llama formato medio, aunque hay mucha variabilidad en los tamaños más grandes que el marco completo. Los sensores no solo varían en tamaño sino también en geometría.

Tamaños relativos del sensor de cultivos

Tamaños de sensores

En términos generales, un sensor de fotograma completo tiene la forma de un rectángulo de aproximadamente 36 mm x 24 mm, que tiene una relación de largo a ancho de 3:2 que cubre un área de 862 mm cuadrados. Por el contrario, un sensor de recorte micro 4/3 mide 17,3 mm. x 13 mm (proporción de 4:3) que cubre un área de 224,9 mm cuadrados. Un sensor de recorte Nikon/Pentax APS-C mide 23,6 mm x 15,7 mm (proporción de 3:2) y cubre un área de 370 mm cuadrados, mientras que un sensor Canon APS -El sensor C mide 22,2 mm x 14,8 mm (proporción de 3:2), pero solo mide 328,5 mm cuadrados. Los formatos más grandes (más grandes que el fotograma completo) tienden a ser cuadrados.

Muchas veces los factores de recorte se calculan por el tamaño de la distancia diagonal de esquina a esquina del sensor. Por ejemplo, un sensor de cuadro completo tiene el doble de diagonal que un sensor micro 4/3, por lo tanto, la relación de recorte es 2x. Para un sensor de recorte APS-C de Nikon, la relación es de 1,5x y para un sensor de recorte APS-C de Canon, es de 1,6x.

Comparación de las huellas de los sensores

Cuadrado versus redondo

Las lentes son redondas mientras que los sensores son rectangulares o cuadrados. Entonces, todas las cámaras cortan parte de la imagen porque las lentes redondas proyectan una imagen circular en el sensor que es un rectángulo. Esto significa que los bordes del círculo de la imagen están cortados.

Los fabricantes de cámaras diseñan sus combinaciones de lente/cámara para que todo el sensor obtenga una gran cobertura del círculo de la imagen (esto se denomina poder de cobertura). Esto puede crear problemas cuando no coincide el tamaño del sensor con el tamaño del sensor para el que se fabricó la lente.

Círculo de imagen con fotograma completo y fotograma micro 4/3 superpuesto

Entonces, ¿cómo afecta el factor de recorte a las imágenes?

Hay muchos factores que afectan sus imágenes. El tamaño del sensor afecta a las imágenes, pero también lo hacen la distancia focal y el tamaño de apertura, pero esas son propiedades físicas de la lente y no se ven afectadas por el factor de recorte. Al menos no directamente.

Para ilustrar el efecto de los sensores de cultivos en la captación de luz y la distancia focal, se configuraron una serie de imágenes de prueba (estas no son demasiado científicas, pero son más ilustrativas). Usando una Olympus EM1 Mark II (sensor Micro 4/3rds - factor de recorte de 2 veces) y una Canon 5D Mark IV (fotograma completo).

Olympus EM1 Mark II, microcámara 4/3

Cámara de fotograma completo Canon 5D Mark IV.

Para ilustrar la conversión de diferencia focal y la conversión de recolección de luz, las cámaras se instalaron una al lado de la otra utilizando solo la conversión de distancia focal. La geometría de los sensores no es exactamente la misma, por lo que se han recortado para que coincidan entre sí (proporción 8×10).

Comparación de tamaño de cámara (fotograma completo a la izquierda, micro 4/3 a la derecha)

Ambas cámaras apuntaron a la misma vista.

Pruebe la configuración de las cámaras una al lado de la otra.

Reglas empíricas versus realidad

Las distancias focales se convierten comúnmente en equivalentes para sensores de cuadro completo para dar el mismo campo de visión al multiplicar la distancia focal por la relación diagonal del sensor. Por ejemplo, una lente de 25 mm en un sensor micro 4/3 es el equivalente a una lente de 50 mm en una cámara de fotograma completo (el factor de recorte es 2:1).

Una lente Canon EFS (sensor de recorte) para que coincida con una lente de 50 mm es de 31 mm. Esto también funciona a la inversa. Si coloca una lente de cuadro completo en el cuerpo de una cámara con sensor de recorte, la distancia focal se multiplica (la misma lente de 50 mm se convierte en una lente de 75 mm en un sensor de recorte). Esta regla general funciona.

Nota del editor: La óptica no es la misma, pero este es un método generalmente aceptado para comprender los sensores de cultivos.

A equivalentes de 24 mm:misma velocidad de obturación e ISO, cuadro completo a la izquierda y Micro 4/3 a la derecha (ambos a f/4, ISO200, 1/160).

Apertura y profundidad de campo

Otra regla general que no funciona tan bien es agregar una o dos paradas para la apertura (dependiendo del recorte). ¿Por qué no funciona? Bueno, hay más en juego aquí.

La apertura afecta la capacidad de captación de luz de una lente, pero con una cámara con sensor de recorte, el sensor más pequeño hace que la profundidad de campo (área enfocada) sea mayor. Lo que eso significa es que una lente f/2.8 con una sensibilidad ISO de 200 debe tener una velocidad de obturación muy cercana a la misma en cualquier cuerpo de cámara (hay variaciones en los medidores de luz de un cuerpo de cámara a otro). Por lo tanto, un objetivo f/2,8 siempre es un f/2,8 para captar la luz.

A equivalentes de 70 mm:misma velocidad de obturación e ISO, cuadro completo a la izquierda y Micro 4/3 a la derecha (ambos a f/4, ISO200, 1/80).

Para hacer las cosas más complejas es el aspecto de una imagen. El efecto bokeh de un sensor de recorte nunca será tan bueno como el de un sensor de fotograma completo porque el área adicional de un sensor de fotograma completo cambia la profundidad de campo (la cantidad de imagen enfocada) en relación con un sensor de recorte. Esta no es una función tanto de la lente como del tamaño del sensor. Esto puede ser bastante sutil, pero es un factor, especialmente para los retratos.

A equivalentes de 200 mm:misma velocidad de obturación e ISO, cuadro completo a la izquierda y Micro 4/3 a la derecha (f/4, ISO 200, 1/30).

A equivalentes de 200 mm:misma velocidad de obturación e ISO, cuadro completo a la izquierda y Micro 4/3 a la derecha (f/4, ISO 200, 1/40).

Lentes de fotograma completo en cámaras con sensor de recorte

Las lentes tienden a durar mucho más que las cámaras con buenas lentes que duran hasta dos o tres iteraciones del cuerpo de la cámara. Mucha gente sigue el adagio de invertir en vidrio. Entonces, si está utilizando un cuerpo de sensor de recorte que aceptará lentes de marco completo, ¿por qué no comprar lentes de marco completo hasta que esté listo para comprar el cuerpo de marco completo? La respuesta no es necesariamente porque es posible que no sea tan nítido como sus lentes recortadas, incluso si la lente parece nominalmente del mismo tamaño.

Los lentes de marco completo son más caros que los lentes recortados, pero a menudo paga por otras características, como el sellado contra la intemperie y una construcción mejor y más duradera. Debido a las grandes diferencias en los tamaños de los sensores, obtener lentes de cuadro completo en un sensor de recorte significa que solo está usando la parte central de la lente, pero el detalle está más concentrado en esa área. Esto puede desafiar la calidad óptica de los lentes de marco completo.

Suelen ser de mejor calidad, pero no lo suficientemente mejores como para tener en cuenta las diferencias de tamaño entre los sensores. Por lo tanto, a menos que sepa que está actualizando su cámara de manera inminente, es posible que no desee usar lentes de cuadro completo en cuerpos recortados.

Otra consideración es que debe usar el factor de recorte a la inversa. En un cuerpo recortado de Canon (factor de recorte de 1,6), un objetivo de 24 mm se convierte en un objetivo de 38,4 mm. Esto significa que no puede obtener un ángulo de visión tan amplio en un cuerpo corto con lentes anchas.

Una lente de cuadro completo en un cuerpo recortado aumentará la distancia focal por el factor de recorte

Conclusión

Hay muchos conceptos erróneos con respecto a las lentes al compararlas entre tamaños de sensores. Comprender la función básica, las capacidades de captación de luz y las relaciones geométricas puede ayudarlo a comparar lentes dentro de los sistemas de cámaras y entre tamaños de sensores.

Hay excelentes lentes disponibles para todos los sistemas de cámara que pueden producir resultados fantásticos. Las lentes son tan importantes como el cuerpo de la cámara. Por lo tanto, al elegir un sistema, asegúrese de tener la selección de lentes que necesita para su estilo particular de fotografía.