Что означает фокусное расстояние объектива. Что такое фокусное расстояние? На что оно влияет? Съемка с рук на больших фокусных расстояниях

Объектив - важнейший элемент любой фотокамеры. А фокусное расстояние - важнейшая характеристика объектива. Однако у начинающих фотографов-любителей с этой характеристикой наблюдается полная неразбериха. Они не могут понять: вот, например, объектив с фокусным расстоянием 24-70 мм на полноматричном фотоаппарате - это хорошо или плохо? А 15-44 мм на "кропнутой" зеркалке - это нормально или маловато? А 7,1-28,4 мм на "мыльнице" - это совсем мало или все же можно жить? Ну так давайте разберемся, что такое вообще фокусное расстояние объектива и что означают его различные значения. Объектив - это система, состоящая из нескольких линз. Изображение снимаемого объекта попадает в объектив, преломляется там и сводится в одну точку на определенном расстоянии от задней части объектива. Эта точка называется фокусом (точкой фокусировки), а расстояние от фокуса до линзы (системы линз) называется фокусным расстоянием .

Теперь о том, что чисто практически означают те или иные значения фокусных расстояний. Первоначально условимся о том, что мы говорим сейчас об объективе, предназначенном для съемки на полноматричный фотоаппарат (в этой статье мы говорили о том, что такое "полная матрица"). Давайте чисто практически посмотрим, чем отличаются кадры, сделанные с тем или иным фокусным расстоянием. Снимаем с одной точки и меняем фокусные расстояния от 24 до 200 мм. Фокусное расстояние 24 мм.
Фокусное расстояние 35 мм.
Фокусное расстояние 50 мм.
Фокусное расстояние 70 мм.
Фокусное расстояние 100 мм.
Фокусное расстояние 135 мм.
Фокусное расстояние 200 мм.
Очевидно, что чем меньше фокусное расстояние, тем больше помещается в кадр, а чем больше фокусное расстояние - тем ближе объектив приближает удаленные предметы. Маленькие фокусные расстояния используются для съемки всяких видов: пейзажи, архитектура, большие группы людей. Большие фокусные расстояния используются для съемки, например, животных и птиц, для спортивной съемки, когда нужно поймать крупным планом какой-нибудь эффектный кадр. Фокусное расстояние в 50 мм примерно соответствует углу обзора человеческого глаза (46°). Объективы с фокусным расстоянием менее 35 мм называются широкоугольными. С их помощью удобно снимать природу и архитектуру, однако следует иметь в виду, что чем шире угол (меньше фокусное расстояние), тем большие искажения, вызванные законами оптики, будут присутствовать на снимках. Например, если вы снимаете высотные дома на объектив с фокусным расстоянием в 24 мм, то ближе к краям кадра справа и слева здания будут выглядеть наклоненными - вот пример.
Объективы с фокусным расстоянием менее 20 мм называются сверхширокоугольными, и они очень сильно искажают изображение. (Там есть еще отдельный вид объективов с эффектом "рыбьего глаза").Вот пример фотографии (отсюда), снятой широкоугольником "рыбий глаз" с фокусным расстоянием 8 мм.
Объективы с большим фокусным расстоянием называются "длиннофокусниками", а с очень большим - "телеобъективами". Вообще, классификация там примерно следующая: Объективы бывают с фиксированным фокусным расстоянием (так называемые "фиксы") и с переменным фокусным расстоянием (так называемые "зумы" от слова zoom , приближать). Как правило, объективы с фиксированным фокусным расстоянием снимают лучше (и стоят дешевле), чем зум, выставленный на такое же фокусное расстояние. То есть, например, в общем случае широкоугольник на 24 мм будет давать лучше качество, чем зум 24-70 мм, выставленный на 24 мм. (Там бывают исключения, но мы в эти дебри сейчас лезть не будем.) И вот теперь мы подошли к очень важному вопросу. А что же за такой странный диапазон фокусных расстояний у моего Fujifilm X20, можете спросить вы? Там написано 7,1-28,4 мм. Это как - супермегаэкстраширокоугольник? Нет. Дело в том, что когда мы говорим о фотоаппаратах с кропнутой матрицей, там физическое фокусное расстояние объектива не меняется (оно не может меняться), однако так как в кадр на кропе помещается заметно меньше, получается, что "угол зрения" объектива сужается, а соответственно, для данной матрицы фокусное расстояние будет как бы другим. Именно "как бы другим", потому что если у объектива фокусное расстояние 50 мм, физически оно таким и останется на любых матрицах. Но кадры будут разные. Сейчас поясню. Предположим, у нас есть объектив с фокусным расстоянием в 50 мм. Он формирует круглое изображение, которое, накладываясь на полноразмерную матрицу, дает нам полный кадр - вон он, отмечен на иллюстрации.
Ставим тот же объектив на фотоаппарат с кропнутой матрицей - например, с кроп-фактором 2. Как у нас будет выглядеть кадр, сделанный тем же объективом? Он будет выглядеть в границах синего прямоугольника на иллюстрации. То есть меньше. А меньше - объект будет ближе, поэтому получается что при съемке на объектив с фокусным расстоянием в 50 мм на фотоаппарат с матрицей кроп-фактора 2 фокусное расстояние будет эквивалентно съемке на объектив в 100 мм (50 мм, умноженные на кроп-фактор) на фотоаппарат с полноразмерной матрицей. Проблема в том, что на объективах кропнутых фотокамер обычно указывают именно физическое фокусное расстояние объектива. И чтобы понять, что вообще означают эти цифры, надо указанное фокусное расстояние умножить на размер кропа - тогда вы получите цифры фокусного расстояния (расстояний - для зума) в эквиваленте полноматричного фотоаппарата (матрицы 35мм) и станете понимать, какой диапазон фокусных расстояний присутствует в данном фотоаппарате. Пример. Камера Fujifilm Finepix X20, диапазон зума - 7,1-28,4 мм. Кроп-фактор у матрицы этой камеры - 3,93. Так что умножаем 7,1 на 3,93 и 28,4 на 3,93 - получаем диапазон (округляя) 28-112 мм в 35-миллиметровом эквиваленте. В общем, самый обычный диапазон для цифровой камеры. Второй пример. Любительская зеркалка с китовым объективом. На объективе указан диапазон 18-55 мм. Кроп-фактор матрицы - 1,6. Перемножаем - получаем 29-88 мм. Диапазончик очень так себе, но пользоваться можно. Таким образом, чтобы четко себе представлять, какие именно фокусные расстояния доступны в вашем фотоаппарате (или в фотокамере, которую вы собираетесь покупать), нужно указанные на объективе цифры диапазона фокусных перемножить на кроп-фактор - так вы получите данные о фокусных расстояниях в 35-мм эквиваленте, который вам будет вполне понятен. Понятно, что для полноформатных камер с их "родными" объективами никакие пересчеты делать не нужно. Кстати, иногда для удобства пользователей производители пишут на несменных объективах камер и их физическое фокусное расстояние, и его эквивалент для 35 мм - вот как, например, у камеры Sony RX10, где физический диапазон - 8,8-73,3, а на установленном кропе 2,7 получается прекрасный диапазон 24-200 мм: от хорошего широкоугольника до очень приличного телеобъектива.

Знать, что такое фокусное расстояние и в чем заключаются особенности, особенно важно при покупке объективов. Этот урок даст вам информацию о том, как работают объективы с различным фокусным расстоянием, как использовать их творчески и выбрать те, которые подходят именно вам.

Шаг 1 - Что это на самом деле означает?

Фокусное расстояние вашего объектива в основном определяет, какой масштаб изображения будет в ваших фотографиях: чем больше число, тем больше будет эффект увеличения и приближения.

Очень часто неправильно понимают фокусное расстояние, говоря что оно измеряется от передней или задней линзы. В действительности это расстояние от точки конвергенции до сенсора или пленки в фотоаппарате. Посмотрите на диаграмму ниже, где это объясняется

Шаг 2 - Различные фокусные расстояния и как они используются

Сверхширокоугольный 12-24 мм

Эти объективы считаются узкоспециализированными и не часто входят в комплект объективов обычного фотографа. Они создают столь широкий угол обзора, что изображение может выглядеть искаженным, так как наши глаза не привыкли к такого рода диапазонам. Они часто используются в событийной и архитектурной фотографии, для съемки в ограниченном пространстве. Широкоугольные объективы как бы помещают фотографа в центр событий, делая его уже не наблюдателем, а участником, создают эффект присутствия. Они не очень подходят для портретной съемки, так как увеличивают перспективу настолько, что черты лица могут искажаться и выглядеть неестественно.

Широкоугольный 24-35 мм

Здесь вы найдете много комплектных объективов для полнокадровых камер, они начинаются с фокусного расстояния 24 мм, когда угол широкий, но искажения еще не столь выражены. Эти объективы широко применяются для репортажной фотографии, фотожурналистами для документальных съемок, поскольку они обладают достаточно широким углом, чтобы включить большое количество объектов, и при этом искажения не столь значительны.

Стандартный 35-70 мм

Именно в этом диапазоне фокусных расстояний 45-50 мм угол зрения объектива будет примерно соответствовать тому, как видят наши глаза (исключая боковое зрение). Я лично хотел бы использовать этот диапазон при съемке на улице или на встречах с друзьями в пабе или за обеденным столом. Стандартный объектив, такой как 50 мм f/1.8 - отличный недорогой и дает отличные результаты. Объектив с фиксированным фокусным расстоянием всегда даст лучшее качество изображения, чем зум. Это потому, что он построен с единственной целью. Он делает одну работу хорошо, а несколько заданий плохо.

Начальное телефото 70-105 мм

Этот диапазон обычно является крайним для комплектных объективов. С него начинаются телеобъективы и фикс-объективы для портретной съемки (около 85 мм). Это хороший выбор для портретной съемки, так как им можно снимать крупноплановые портреты без искажений, а также получать отделение объекта от фона.

Теле 105-300 мм

Объективы в этом диапазоне часто используются для далеких сцен, таких как здания, горы. Они не подходят для пейзажей, так как сжимают перспективу. Линзы более длиннофокусного диапазона в основном используются для съемки спорта или диких животных.

Шаг 3 - Как фокусное расстояние влияет на перспективу?

Об этом я уже говорил в предыдущем разделе, но чтобы дать вам более полное представление о влиянии фокусного расстояния на перспективу, я сделал 4 фото одних и тех же предметов на разных фокусных расстояниях и сравнил их. Три предмета (банки с супом) находились в одном и том же положении на расстоянии 10 см друг от друга на каждой фотографии. Стоит отметить, что снимки сделаны на кроп-камеру, поэтому фокусное расстояние будет несколько больше.

Теперь поговорим о том, что такое кроп-фактор. В сущности это означает, что если любую линзу для полного кадра (EF, FX и т.д.) поставить на тушку с кроп-фактором, то часть изображения обрежется. Коэффициент обрезки будет составлять примерно 1.6. В реальном выражении это означает, что если вы снимаете объективом 35 мм, получите результат, как будто снимали объективом 50 мм.

Как это работает - показано на рисунках ниже. Это фактически зуммированое изображение, сужение угла зрения объектива.

Даже на объективах, которые сконструированы для кроп-камер (EF-S, DX), будет наблюдаться подобный эффект, так как фокусные расстояния всегда указывается для полного кадра. Просто эти объективы на полном кадре дадут сильный эффект виньетирования, так как изображение проецируется не на всю площадь кадра.

Вот и все! И еще два совершенно разных снимка, сделанных на разных фокусных расстояниях. Первый на 24 мм, второй на 300 мм (оба на камере с кроп-сенсором).

Формат APS-C (красная рамка) на фоне полного 35-мм кадра.

При работе с большинством цифровых фотоаппаратов (за исключением, разве что, полнокадровых моделей) фотограф постоянно вынужден принимать в расчёт такой параметр, как кроп-фактор фотоматрицы, а также тесно связанную с кроп-фактором концепцию эквивалентного фокусного расстояния . Эти понятия приобретают особое практическое значение, когда речь заходит о сравнении камер различного формата, а также объективов, предназначенных для этих камер.

У большинства цифровых аппаратов размеры фоточувствительной матрицы меньше размеров стандартного кадра малоформатной 35-мм плёнки . Лишь полнокадровые камеры обладают сенсором, размер которого совпадает с размером традиционного плёночного кадра т.е. 36 x 24 мм.

Отношение между линейными размерами полного 35-мм кадра и кадра уменьшенного формата называется кроп-фактором (от англ. to crop – обрезать). Иными словами, кроп-фактор говорит нам о том, во сколько раз матрица обсуждаемой фотокамеры меньше полнокадровой матрицы. Чем меньше матрица, тем больше её кроп-фактор, и наоборот.

Поскольку соотношение сторон кадра в различных системах может разниться, для расчёта кроп-фактора обычно используется длина диагонали рабочей области фотоматрицы. Таким образом, кроп-фактор равен отношению диагонали полного кадра (43,3 мм) к диагонали данного конкретного сенсора.

Ниже приведены значения кроп-фактора для наиболее распространённых цифровых форматов:

Кроп-фактор (K f)	Размеры кадра	Диагональ	Примеры
1	36 x 24 мм	43,3 мм	Полный кадр: 35-мм плёнка, Nikon FX, Canon Full-frame, Sony α, Leica M, Pentax K-1.
1,3	27 x 18 мм	33,3 мм	Sigma sd Quattro H, а также снятый с производства Canon APS-H.
1,5	24 x 16 мм	28,9 мм	Стандартный APS-C: Nikon DX, Pentax K, Fujifilm X, Sony α NEX, Samsung NX, Sigma sd Quattro.
1,6	22,5 x 15 мм	27,1 мм	Canon APS-C.
2	18 x 13,5 мм	21,7 мм	Формат 4/3" (Система Micro 4/3): Olympus, Panasonic.
2,7	12,8 x 9,6 мм	16 мм	Формат 1": Nikon 1, Nikon DL, Canon GX, Sony DSC-RX100, Samsung NX Mini.
4,5	7,6 x 5,7 мм	9,5 мм	Формат 1/1.7"	Многочисленные мыльницы
6	6,2 x 4,6 мм	7,7 мм	Формат 1/2.3"	Многочисленные мыльницы

Компактные цифровые фотоаппараты (иначе – мыльницы) в целях уменьшения стоимости и габаритов, но в ущерб качеству изображения, оснащаются, за редким исключением, маленькими сенсорами с кроп-фактором в районе 3-8. Объектив с фокусным расстоянием 8 мм будет являться нормальным для матрицы с кроп-фактором 6. У камер, встроенных в мобильные устройства, сенсоры обычно совсем крошечные, а кроп-факторы могут быть даже двузначными.

Сравнительные размеры малоформатных фотоматриц.

Эквивалентное фокусное расстояние

Предположим, что сенсор вашей фотокамеры имеет размеры 24 x 16 мм (формат APS-C). Линейные размеры такого сенсора в 1,5 раза меньше размеров полного кадра (36 x 24 мм), а значит, его кроп-фактор – 1,5. Диагональ матрицы APS-C равна примерно 28,9 мм, т.е. опять-таки в 1,5 раза меньше диагонали полного кадра, которая, как уже было сказано, составляет 43,3 мм. Мы помним, что стандартным или нормальным объективом принято считать объектив, фокусное расстояние которого приблизительно равно диагонали кадра. Например, объектив с фокусным расстоянием 50 мм на полнокадровом аппарате может считаться стандартным. Но стоит установить тот же объектив на камеру формата APS-C, как выяснится, что теперь фокусное расстояние объектива оказывается значительно длиннее диагонали кадра, т.е. объектив из нормального превратился в длиннофокусный. Более того, угол изображения объектива также уменьшился пропорционально уменьшению размера матрицы, и теперь соответствует углу изображения именно длиннофокусного объектива. Почему так получается?

Разумеется, при смене камеры истинное фокусное расстояние объектива не изменилось и измениться не могло. Изменился угол изображения. Фокусное расстояние это характеристика, относящаяся исключительно к объективу. Оно никак не зависит от камеры, на которую он установлен, и от размеров её сенсора. А вот угол изображения зависит как от фокусного расстояния объектива, так и от размеров матрицы.

Для удобства описания работы объективов на камерах с различными размерами фотосенсора применяется искусственный термин «эквивалентное фокусное расстояние » (ЭФР), описывающий кажущееся увеличение фокусного расстояния объектива вследствие уменьшения угла его изображения при использовании матрицы с кроп-фактором. Экфивалентное фокусное расстояние указывает на то, какой следовало бы взять объектив при съёмке на полный кадр, чтобы получить такой же угол изображения, какой получается с имеющимся объективом при съёмке на камеру с матрицей меньшего формата.

Эквивалентное фокусное расстояние равняется истинному фокусному расстоянию (ФР или ƒ ), умноженному на кроп-фактор (K f). Например, объектив с фокусным расстоянием 35 мм в связке с вышеупомянутой матрицей с кроп-фактором 1,5 будет иметь эквивалентное фокусное расстояние 53 мм, т.е. превратится в стандартный объектив. Зум-объектив с диапазоном фокусных расстояний18-55 мм, которым оснащаются многие любительские камеры, имеет переменное эквивалентное фокусное расстояние 27-84 мм, а, стало быть, является практичным универсальным объективом, захватывая как широкоугольный, так и в меру длиннофокусный диапазон. У полнокадровых фотоаппаратов кроп-фактор равен, как несложно догадаться, 1, а эквивалентное фокусное расстояние соответствует реальному.

Само словосочетание «эквивалентное фокусное расстояние» не должно вводить вас в заблуждение. У двух объективов, установленных на камеры разного формата и имеющих одинаковое эквивалентное фокусное расстояние, по-настоящему эквивалентным будет только и исключительно угол изображения. Эквивалентность в данном случае не распространяется на светосилу, боке, глубину резкости и пр. Эти параметры зависят от многих факторов и потому у разных объективов могут, как совпадать, так и не совпадать. И наоборот, при использовании одного и того же объектива на разных камерах изменение эквивалентного фокусного расстояния будет выражаться лишь в изменении угла изображения. Все прочие параметры объектива (включая его истинное фокусное расстояние) остаются неизменными.

Соответствие истинного и эквивалентного фокусных расстояний для сенсоров с различными кроп-факторами

ФР, мм	ЭФР, мм для соответствующего кроп-фактора
ФР, мм	1,5*	1,6**	2
10	15	16	20
14	21	23	28
16	24	26	32
18	27	29	36
20	30	32	40
24	37	39	48
28	43	45	56
35	53	57	70
40	61	65	80
50	76	81	100
55	84	89	110
60	91	97	120
70	107	113	140
85	129	138	170
100	152	162	200
105	160	170	210
135	206	219	270
200	305	324	400
300	457	486	600
400	609	648	800
500	762	810	1000
600	914	972	1200
800	1219	1296	1600

* Обычно не 1,5, а 1,52.
** На самом деле – 1,62.

Я не привожу здесь цифры для компактных фотокамер, поскольку среди них существует огромное разнообразие форматов и моя таблица заняла бы слишком много места. Загляните в спецификации своей камеры, чтобы узнать размеры сенсора, и попробуйте самостоятельно рассчитать интересующие вас значения ЭФР. Также я прохожу мимо аппаратуры более крупной, нежели 35-мм цифровая зеркальная камера, коп-факторы которой, как нетрудно догадаться, меньше единицы. Полагаю, что если вы снимаете на средний, и уж тем более на крупный формат, то, скорее всего, вы уже не нуждаетесь в моей скромной помощи.

Объективы для камер с кроп-фактором

Объективы, предназначенные для малоформатных плёночных, а также цифровых полнокадровых камер, проектируются таким образом, чтобы круг изображения, проецируемый объективом, полностью покрывал рабочую часть кадра. Очевидно, что при использовании сенсоров меньшего размера необходимость в столь большом круге изображения отсутствует. В связи с этим, производители фототехники, выпускающие камеры с кроп-фактором, выпускают и соответствующие этим камерам объективы с уменьшенным кругом изображения. Такие объективы легче, компактнее и дешевле объективов традиционного формата, но они не рассчитаны на использование вместе с полнокадровыми аппаратами, поскольку из-за малого круга изображения углы кадра получатся чёрными. В свою очередь, полнокадровые объективы можно использовать как на полнокадровых, так и на кропнутых камерах (при условии механической совместимости), делая в последнем случае лишь поправку на изменение эквивалентного фокусного расстояния.

Следует подчеркнуть, что вне зависимости от того, для какого формата предназначен объектив, на нём практически всегда указывается истинное , а вовсе не эквивалентное фокусное расстояние. ЭФР не является постоянной величиной, поскольку зависит от камеры, на которую устанавливается объектив, т.е. эквивалентное фокусное расстояние не является характеристикой объектива , а скорее характеризует систему объектив+матрица в целом.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.