Эквивалентная светосила наносит ответный удар

(Продолжение заметки Эквивалентная светосила.)

Как мы уже выяснили, светосила вроде бы не зависит от размера сенсора (по крайней мере, ничто в формуле для вычисления светосилы не включает этот размер ни прямо, ни косвенно), а зависит она, в частности, от фокусного расстояния, которое тоже не зависит от размера сенсора. Эти параметры являются свойствами объектива, и не важно, к чему он прикручен. Два объектива с одним и тем же фокусным расстоянием рисуют в фокальной плоскости изображения одинаковых размеров. Но если один из них прикручен к камере с полноразмерным сенсором 36×24 мм, а второй, допустим, к камере стандарта 4/3 с вдвое меньшей диагональю кадра, на отпечатанных фотографиях с этих сенсоров на первой предмет съемки будет выглядеть вдвое меньшим, чем на второй, потому что для получения отпечатков одного физического размера снимок со второго фотоаппарата придется увеличить в два раза больше, чем с первого.
Во втором случае происходит сужение угла зрения объектива из-за того, что сенсор не обладает достаточными размерами. Чтобы учесть это и вводят понятие эквивалентного фокусного расстояния — чтобы можно было сравнивать изображения на системах с разными размероми сенсорами.

При одной и той же чувствительности сенсора и использовании объективов с одинаковой светосилой (конечно, при отсутствии диафрагмирования 🙂 ) для получения одинаково экспонированных снимков (грубо говоря, один из них не будет темнее другого) и на полнокадровом фотоаппарате, и на камере с кроп-фактором 2 понадобится одинаковое значение выдержки. Этот факт, по крайней мере, проверяется.

Тут-то сторонники эквивалентной светосилы и наносят удар.

«Давайте, — говорят они, — не будем говорить о светосиле как об абстрактной физической величине, а как о свойстве объектива, влияющем на съемочные параметры, коих два: экспозиция и ГРИП» (ГРИП, напоминаю, означает глубину резкоизображаемого пространства).

Экспозиция определяется выдержкой, диафрагмой и значением чувствительности ISO. Чувствительность, говоря опять же очень грубо (но еще не матом), характеризует усиление сигналов с матрицы. Чем сильнее он усилен, тем при меньшей освещенности можно снимать, и тем хуже соотношение сигнал/шум. Увеличение ISO вдвое (на стоп) позволяет снимать с вдвое (на стоп) меньшей выдержкой или на стоп (в корень из двух раз) прикрытой диафрагмой.

Допустим, чтоб получить правильно экспонированное изображение при использовании объектива светосилой F2.0 на камере 4/3 (кроп-фактор 2) и установленной чувствительности 100 нужна выдержка 1/400. Счастливый обладатель полнокадровой тушки, вместо того, чтоб искать собственный сюжет, решил снять точно такой же кадр. Если он поставит значение диафрагмы 2.0, он не получит такой же кадр, т.к. на большей матрице ГРИП будет меньше (я уже писал, почему). Чтобы получить такую же глубину резкости, как на снимке, который он хочет повторить, ему надо зажать диафрагму вдвое — до 4. То есть на 2 стопа (4 = 2 х корень из 2 х корень из 2). У него есть два пути получить снимок той же экспонированности при новом значении. Первый — увеличить выдержку на два стопа и снимать на 1/100. Допустим, обстоятельства не позволяют (скажем, это длиннофокусный объектив, а у него после вчерашнего дрожат руки). Второй путь — увеличить чувствительность.

Большие матрицы с большей площадью пикселей шумят меньше (у них лучше соотношение сигнал/шум). «Соотношение сигнал/шум при одной технологии производства матриц пропорционально корню соотношения площадей этих матриц» — говорят нам. Таким образом, «одинаковый цифровой шум» на матрицах полного кадра 36×24 и с кроп-фактором 2 получается при ISO, отличающихся во столько раз, во сколько относятся между собой площади матриц, — то есть, в данном случае в 4 раза. 4 раза, как вы, может быть, запомнили, это 2 стопа. Это с нелегкой руки известного теоретика фотографирования М. А. Афанасенкова принято называть ШИСО (Шумы + ИСО).

Наш полнокадровый плагиатор, таки образом, снимает с параметрами ISO 400, 1/400@F4.0 и получает снимок той же экспонированности, с такой же ГРИП и таким же уровнем шумов, как на камере с кф=2 при чувствительности 100 1/400@F2.0. Вот и получается, что уникальные зумы ZD 14-35/2.0 и ZD 35-100/2.0 дают те же возможности, что и посредственные 28-70/4 и 70-200/4 на полнокадровом аппарате. Где, спрашивается, справедливость?

Вот тут стоит задать другой вопрос — где подвох. То, что большие матрицы с большей площадью пикселей шумят меньше — известный и неоспоримый факт. Но вот в 4 ли раза меньше — другой вопрос. Если вы читали внимательно, то заметили слова «Соотношение сигнал/шум при одной технологии производства матриц пропорционально». Но делают-то их по разным технологиям. Если одна матрица по площади больше вчетверо, чем другая, то совсем не факт, что так же будут относиться и площади пикселей. И, как показывает практика, факт, что не будет. Технологии изготовлений матриц разные, в разных условиях шум проявляется разным образом, он по-разному (лучше или хуже) убирается при пост-обработке.

Об особенностях изготовлении матриц можно сказать хотя бы то, что информации о собственно размерах светоприемников пикселей, о том, какую часть площади матрицы они занимают, об эффективности усиливающих микролинз в открытом доступе попросту нет.

Во-вторых, в соотношении «размер матрицы/шум» вообще невозможно привязать шум прямо пропорционально к размеру матрицы. То есть адепты эквивалентной светосилы полагают, что раз размер пикслея меньше, значит фотонов он примет меньше и, следовательно, усилить стгнал надо больше, при этои игнорируя другие не маловажные пункты. Например, то, что пиксел сам по себе не шумит как таковой, шумят усилители и АЦП и другие элементы на пути передачи сигнала. Вот если качество усилителей будет абсолютно одинаково то да, чем больше матрица по площади при одинаковым числе пикселей, тем меньше ровно во столько же раз же она будет меньше шуметь. Но что мы знаем о качестве качестве усилителя АЦП? Да то же самое, что о размере пикселей, проценте площади эффективности микролинз и так далее.

В-третьих, критерий «с таким же уровнем шумов» удобен для адептов эквивалентной светосилы, так как фактически делается малопроверяемым. Точнее, не делается, он и был таковым: в отлии от диафрагмы и выдержки, замерить точно значение шумовой составляющей в снимке невозможно вообще. Некоторые, конечно, могут абсолютно уверенно сказать, какой из двух кадров шумнее другого ровно вдвое, так же, как могут на глаз отличить 12-битный RAW от 14-битного. Особенно, если знают, с какой камеры какой снимок.

В-четвертых, если для получения одинаковой грип нужная диафрагма 4 на мыльнице может быть оптимальной в плане резкости, а «эквивалентная» диафрагма для фулл-фрейма в, скажем, f/22 на выдаст в результате замыленную картинку — из-за дифракции.

В-пятых, и немаловажных, что можно сказать о фотографе, который снимая на ФФ и желая получить большую ГРИП (при пейзажной или архитектурной съемке, например) задерет ИСО на 4 ступени? Высокие ИСО на фулл-фреймах чище аналогичных на маленьких матрицах, но все равно проигрывают низким исо тех же камер. А ведь именно высокие ИСО и эквивалентные шумы — то, на чем держится «теория» эквивалентеной светосилы…

Какой из всего этого вывод? А тот, что каждый из форматов имеет свои особенности, и пользование любым из них требует своего подхода. Между ними нет никакой «эквивалентности», просто нет. Можно впасть в уныние или отложить первые 10 долларов на покупку полнокадровой тушки, если у вас кропнутая, можно впасть в пароксизм довольства, если она у вас уже есть. А можно меньше заморачиваться всем этим и больше снимать, чего всем вам и желаю. Спокойной ночи!