Üreticiler hibrit kameralarda nasıl yüksek (83x) zum seviyelerine ulaşıyor?

Açıkçası piyasadaki en büyük hibrit zum (sanırım Nikon Coolpix P900) gerçek 24 mm'den 2 metreye kadar fiziksel uzunlukta değil, ancak üreticiler bu kadar yüksek (83x) seviyelere optik zum yapmak için ne tür optik sistemler kullanıyor?

Bu yüksek zoom hibrid kameralar, normal DSLR süper telefoto lenslere kıyasla nispeten ucuzdur, bu nedenle aynı pahalı optik elemanları kullanmış gibi görünmemektedir. En iyi 600mm DSLR lensler yaklaşık 12x için yaklaşık iki kat daha uzunken 83x'i paketlemeyi başarıyorlar, bu yüzden nasıl yaptıklarını, süreçte ne kadar ışık kaybolduğunu merak ediyorum.

P900 eserleriyle ilgili başka bir iş parçacığı , 83x "optik" zoom iddia ettikleri şeyin bazı elektronik işlemler içerip içermediğini merak ediyor.

Bence 83X teriminin doğru olmasına rağmen en yanıltıcı olduğunu düşünüyorum. Coolpix, 83X optik aralığı söz konusu olduğunda dikkat çekici bir iş çıkarıyor. Buna aslında zum aralığı denir. Matematik şu şekildedir: Kameranın lensinin gücü 4,3 mm geniş açıdan 357 ÷ 4,3 = 83 olan 357 mm telefotoya ayarlanabilir. Başka bir deyişle, zum aralığı 83X'dir. . Bazıları birbirine yapıştırılır, bazıları hava boşluklarıdır. Her biri hava aralıklı 12 lens grubu vardır. Yakınlaştırdığınızda hava boşluğu mesafesi değişir ve bu hareket lensin gücünün değişmesine neden olur. Yakınlaştırma mesafesi 4,3 mm'de geniş açıdan 357 mm'de telefotoya kadar.

Fotoğrafçılar lenslerini tartıştıklarında, zum aralığının 357 mm ile 4,3 mm'yi kapsadığı gerçeği çok az anlaşılmıştır. Bunun nedeni, lens performansını tanımlayan bir ölçüt olarak çok daha büyük bir film kamerasının kullanılmasıdır. Bu, yaklaşık 100 yıldır bizimle birlikte olan 35 mm film kamera. Popülerliği nedeniyle, sadece bu saygıdeğer kamera türleri için geçerli olan kamera lenslerinden bahsediyoruz. Ancak karşılaştırmalar yapabiliriz

Şöyle gider: Nikon Coolpix P900 süper minyatür bir kameradır, bu nedenle saygın 35mm kameranın boyutunun sadece% 18'i kadar minyatür görüntüler yapar. 35mm aslında 5.6X daha büyük. Bu nedenle 4.3 X 5.6 = 24 ve 357 X 5.6 = 2000 ile çarpıyoruz. Şimdi bu Coolplix'in zum aralığı 24mm - 2000mm gibi çalıştığını söyleyebiliriz. Şimdi 50 mm “normal” olarak kabul ediliyor. Daha kısa objektif “geniş açı” olarak adlandırılır. Daha uzun bir objektife telefoto denir. 2000 mm'ye eşdeğer olan tam yakınlaştırmada 50 mm “normal” olduğundan, nesneler 2000 ÷ 50 = 40X daha büyük görünür. Diğer bir deyişle, 1000 metre uzaklıktaki ağaçta bulunan bir kuş, sanki sadece 25 metre uzakta gibi görünecektir.

83x'e nasıl ulaşırlar?

Sensör boyutu (1 / 2,3 "), fiziksel uzunluk, açıklık kaybı (f / 2,8-8).

Samsung S9 + telefon 1 / 2.55 "sensör, Nikon P900 ve P1000 1 / 2.3" sensör kullanıyor.

Açıkçası piyasadaki en büyük hibrit zum (sanırım Nikon Coolpix P900) gerçek 24 mm'den 2 metreye kadar fiziksel uzunlukta değil, ancak üreticiler bu kadar yüksek (83x) seviyelere optik zum yapmak için ne tür optik sistemler kullanıyor?

Lens Odak Uzunluğu:

P900 : 4.3-357mm (35mm formatında 24-2000mm objektife eşdeğer görüş açısı) 67mm Filtre

Lens f /-sayısı: f / 2.8-6.5, Lens Yapısı: 12 grupta 16 eleman, Lens Zoom: 83x

P1000 : 4.3-539mm (35mm formatında 24-3000mm objektife eşdeğer görüş açısı) 77mm Filtre

Lens f /-sayısı: f / 2.8-8, Lens Yapısı: 12 grupta 17 eleman, Lens Zoom: 125x

Uzunluk, gövde ile, yakınlaştırılmamış: 7.2 içinde. (181.3 mm). Tamamen yakınlaştırılmış iki katına çıkar.

Bu yüksek zoom hibrid kameralar, normal DSLR süper telefoto lenslere kıyasla nispeten ucuzdur, bu nedenle aynı pahalı optik elemanları kullanmış gibi görünmemektedir. En iyi 600mm DSLR lensler yaklaşık 12x için yaklaşık iki kat daha uzunken 83x'i paketlemeyi başarıyorlar, bu yüzden nasıl yaptıklarını, süreçte ne kadar ışık kaybolduğunu merak ediyorum.

Nikon AF-S 200-500mm f / 5.6E ED VR, 95mm filtre. Yaklaşık. Boyutlar (D x Uzunluk): 4,2 x. 10.5 . Bu lens yakınlaştırıldığında uzunluğunu iki katına çıkarmaz, ne de karanlık veya uzun bir yakınlaştırma kadar uzun değildir; ayrıca 1300 $, P1000 U $ 1000'den fazla veya P900 U 600 $ 'ın iki katı fiyat.

Lens f / -sayısı: f / 5.6, Lens Yapısı: 12 grupta 19 eleman, Lens Zoom: 200/35 = 5.71 ve 500/35 = 14.29 bu şekilde karşılaştırmak istiyorsanız.

Sigma 300-800mm F5.6 HSM APO CONV EX DG D, 46mm arka filtre, Yaklaşık. Boyutlar (D x Uzunluk): 6.2 x 21.3 . Lens Yapısı: 16 Grupta 18 Element. Lens Zoom: 300/35 = 8.57 ve 800/35 = 22.86 ile bu şekilde karşılaştırmak istiyorsanız. Fiyat 8000 $ (Ağustos 2018'de mevcut).

Bu tüketici lenslerini profesyonel bir lens olan Fujifilm UA107x8.4BESM ile karşılaştırın.

Fujifilm UA107x8.4BESM 8.4-900mm ve dahili 2x genişletici 16.8-1800mm ile 214x . Bir futbol maçı sırasında, 100 metre uzaklıktaki bir kamera 5 metreden daha kısa mesafede görünecektir. Filtre boyutu: 250mm (10 inç) üzerinde, HT-EBC kaplama ve stabilize. 8.4-340mm'de af / 1.7 diyaframa sahiptir, 900mm'de 4.5'e düşer, 2x ile f3.4-f9'a düşer.

Yükseklik x Genişlik x Uzunluk: 258x264x610mm. Bu, yakınlaştırıldığında ve çeşitli ön ayar, odak ve yakınlaştırma seçeneklerine sahip olduğunda uzunluğu değiştirmez. İçin kullanılabilir 9.6 x 5.4mm (2/3" ) tam çerçeveye kıyasla yaklaşık 4x kırpma faktörü vardır. Bir sensör boyutu için tasarlanan sadece u $ 198.750 artı nakliye.

... süreçte ne kadar ışık kaybolduğu vb.

DSLR üzerinden bir köprü kamera seçerek ışığınızın neredeyse yarısını, önemli görüntü kalitesini ve çok uzunluğunu ve ağırlığını kaybedersiniz; diğer birçok hususla birlikte.

P900 eserleriyle ilgili başka bir iş parçacığı, 83x "optik" zoom iddia ettikleri şeyin bazı elektronik işlemler içerip içermediğini merak ediyor.

Optik dedikleri zaman bu demek oluyor, P900 ve P1000'de 4x dijital zoom var.

Temel olarak oldukça basit bir zum fikri ile başlayalım. Örneğin, üç unsurla başlayabiliriz. Ve arka ve büyütme elemanları ve orta bir indirgeme elemanıdır. Büyüteçler ışık ışınlarını bir araya getirir. İndirgeme elemanı bunları birbirinden ayırır.

Yani, orta elemanı arka eleman tarafından arkaya kadar hareket ettirirsek, ışık ön elemandan geçer, böylece ışık ışınları bir araya gelmeye başlar. Muhafaza, onları birbirinden ayıran indirgeme elemanına ulaşana kadar oldukça bir şekilde bir araya geliyor - ancak arka eleman tarafından doğru olduğundan, arka elemana ulaşmadan ve gelmeye başlamadan çok fazla yayılmıyorlar tekrar birlikte. Yani, arka eleman temel olarak ön elemandan gelen hemen hemen her şeyi alır ve oldukça geniş açılı bir görünüm vererek, sensöre odaklanır.

Öte yandan, bu orta elemanı doğrudan ön eleman tarafından hareket ettirirsek, ışık ön elemandan geçer, küçük bir miktar bir araya gelir, sonra indirgeme elemanından geçer, böylece hemen geri yayılmaya başlar. Arka elemana dönmeden önce biraz yayılır. Bu nedenle, ön elemandan gelen resmin sadece bir kısmı arka elemana çarpıyor ve resmin sadece o küçük kısmı sensöre odaklanıyor, bu yüzden çok daha dar bir görüş elde ediyoruz. Bu tasarımla, yakınlaştırma oranı ön ve arka elemanlar arasındaki mesafe ile sınırlıdır - 83x yakınlaştırmaya ulaşmak için fiziksel olarak çok uzun bir lense ihtiyacımız var.

Daha yüksek bir yakınlaştırma oranına ulaşmak için, temel fikri birkaç kez tekrarlıyoruz. Örneğin, bu üç elemanın her birinin yerine üç elemanlık bir dizi konulduğunu düşünelim, bu yüzden sadece orta grubu önden arkaya hareket ettirmekle kalmıyor, aynı zamanda her birinin sağladığı büyütme veya küçültme seviyesini de değiştiriyoruz.

Orijinalin 3: 1 zoom oranı verdiğini varsayalım. Her elemanın kendisi 3: 1 oranını veren üç elemandan oluşan bir grupla değiştirildiğinde, genel oranımız teorik olarak 3x3x3 = 27x gibi bir şey olacaktır. Dördüncü benzer bir grup ekleyin ve 80x aralığındayız (ya da öylesine).

Düşük kaliteli bir kamera için bile kaliteyi yeterli düzeyde elde etmek için bundan biraz daha fazlasını yapmanız gerekir. Oldukça ucuz bir lens bile, renk sapmalarını azaltmak için farklı elemanlarda farklı türlerde cam kullanacaktır, muhtemelen küresel sapmayı kontrol etmek için bazı asferik elemanlar vb.

Bununla birlikte, tüm yakınlaştırmaların temel fikri çoğunlukla (en az) bir büyütme elemanına ve bir azaltma elemanına sahip olmak ve bunları birbirine göre hareket ettirmek gibi oldukça basit bir duruma gelir. Yüksek zoom oranlarına ulaşmak çoğunlukla bu temel fikri birkaç kez tekrarlamak ve sapmaları, bozulmaları, vb. En azından bir şekilde kontrol altında tutmak için daha fazlasını yapmak anlamına gelir.

Sorgunuzda tek bir sorudan biraz daha fazlası var. Birincisine odaklanmak:

Açıkçası ... [Nikon] Nikon Coolpix P900 ... fiziksel olarak gerçek 24 mm'den 2 metreye kadar değişmiyor, ancak üreticiler bu kadar yüksek (83x) seviyelere optik yakınlaştırma yapmak için ne tür optik sistemler kullanıyor?

İlk olarak, 35mm eşdeğeri odak uzunluklarını (24mm – 2000mm) P900'ün lensinin 4.3mm – 357mm arasında değişen gerçek odak uzunluklarıyla karıştırmayın. Bununla ilgili daha fazla bilgi için , Kırpma faktörü nedir ve odak uzaklığı ile nasıl bir ilişkisi var?

Yine de haklısınız, açıkçası P900'ün lensinin fiziksel uzunluğu 4.3 mm veya 357 mm kadar kısa değil. Bu yüzden temel soruyu ele almamız gerekiyor , odak uzaklığı nedir?

• Odak uzaklığı nedir ve fotoğraflarımı nasıl etkiler?
• Odaklanma ve yakınlaştırma arasındaki teknik fark nedir?

P900'ün geniş açılı odak uzunluğunu, P900'ün geniş ucuyla aynı büyütme oranına sahip tek simetrik lens camıyla (büyüteç gibi) değiştirebilirseniz, bu tek elemanlı lense giren paralel ışık ışınları 4.3 mm'lik bir noktaya odaklanır neredeyse bir inç altıda biri, merceğin ötesinde. Yani ne odak uzaklığı araçları.

P900'ün gerçek lensi o kadar kısa değil. Tüm gerçek dünya lenslerinde birden fazla optik eleman bulunur. Bu elemanlar, ışık ışınlarını birkaç kez bükmek ve "bükmek" (ayrıştırmak) için birlikte çalışır. Bu çoklu elemanların (ve eleman gruplarının ) noktası :

• tüm lens düzeneğini netlemek için içeri veya dışarı hareket ettirmek yerine lensin odaklanmasına izin vermek için (bu öğeler odak grup (lar) ı içerir);
• lensin zum yapmasına izin vermek - yani odak uzunluğunu değiştirmek;
• renk sapmaları gibi farklı sapmaları kontrol etmek (farklı kırılma özelliklerine sahip malzemeler aracılığıyla ışık bükmenin doğal bir sonucudur).

Bu nedenle lens tasarımcıları, lensi dar çalışma koşullarından daha kullanışlı hale getirmek için birçok öğe ekler. Bu, lens düzeneğine uzunluk ekler, ancak geniş açılı lensler söz konusu olduğunda, gerçek dünya lensinin fiziksel uzunluğundan daha kısa odak uzaklığına sahip basit bir tek öğeli lense optik olarak "eşdeğerdir" (bu kelimeyi gevşek kullanarak).

Benzer şekilde, P900'ün zum aralığının diğer ucunda, 357 mm odak uzunluğunda, lens fiziksel olarak 357 mm'den daha azdır. Çünkü merceğin bir telefoto grubu vardır , bir merceğin ince merceğinden fiziksel olarak daha kısa olmasını sağlayan bir grup öğe - eşdeğer odak uzunluğu dikte eder. Ayrıca bkz. Telefoto lens ile zoom lens arasındaki fark nedir?

Şimdi, 83x'e (veya Nikon'un yakın zamanda açıkladığı P1000'deki 125x zoom gibi) yakınlaştırma aralıklarını özellikle nasıl elde ettikleri kadarıyla ... Sihirli. İkisinden de biraz?

Bu yüksek zoom hibrid kameralar, normal DSLR süper telefoto lenslere kıyasla nispeten ucuzdur, bu nedenle aynı pahalı optik elemanları kullanmış gibi görünmemektedir. En iyi 600mm DSLR lensler yaklaşık 12x için yaklaşık iki kat daha uzunken 83x'i paketlemeyi başarıyorlar, bu yüzden nasıl yaptıklarını, süreçte ne kadar ışık kaybolduğunu merak ediyorum.

Yakınlaştırma miktarını lens uzunluğuyla karşılaştırırken ilgili gibi karşılaştırmayı unutmayın. Bu durumda, Kare küp yasası (Wikipedia) devreye girer: bir nesne boyut olarak S faktörü ile ölçeklendiğinden, yüzey alanı S ² ölçeklenir ve hacmi S ³ ölçeklenir .

P900'ün 5,6 kırpma faktörü vardır, yani 1 / 2,3 inç sensörlü P900 gibi kameralar ve 35 mm tam kare kameralar arasındaki doğrusal ölçek faktörü S = 5,6'dır (P900'den 35 mm FF'ye). optik sistemler (optiklerin geometrisi söz konusu olduğunda), ölçeklendirilmiş P900 tipi 83x lens, ancak 35 mm FF gövde için yapılmış:

• kabaca 5,6 kat daha büyük çapa sahiptir ve

• P900 lens ağırlığının yaklaşık 5.6³ = 175 katı ağırlığında! ¹

  Not 1: Lens muhtemelen o kadar ağır olmaz; basit bir S- ölçeklendirme, odaklama motorları, lens tüpleri, odaklama sarmalları ve kontrolleri vb. dahil olmak üzere tüm bileşenleri, duvar kalınlıklarını 5,6 kez ölçeklendirir. Bu gerekli değil, tıraş için bol miktarda ağırlık olurdu. Ancak, optik açıdan (optik formülü değiştirmeden), camın ağırlığı S scale ile ölçeklenir .

Ve ~ 20cm merceğin uzunluğunun bile S tarafından yaklaşık 112cm'ye kadar arttığını unutmayın - bu bir metreden uzun.

Maliyetin nasıl ölçekleneceğini bilmek bile istemiyorum, ancak yeni P1000'in 1000 dolarlık maliyeti 175x, 35mm tam kare gövdeler için olsaydı, böyle gülünç bir canavar canavar için tamamen sıra dışı olmazdı.

• Sigma 200-500mm ƒ / 2.8 APO EX DG Ultra Telefoto $ 26,000 olduğunu. 2,5x zum için. Ciddi anlamda. ( Amazon incelemeleri kesinlikle ciddi olmasa da )
• Canon EF 1200mm 5.6 / 5.6 L USM lens, 100 bin dolara listelenen sabit bir telefotodur. B&H Photo Video, 2015 yılında kullanılmış olanı 180.000 dolara sattı , işte böyle.
• Canon'un CINE-SERVO 50-1000mm T5.0-8.9 EF , Canon EF montajı için sadece 70 bin dolarlık 20x zoom sinema lensidir. Ayrıca dahili seçilebilir 1.5x genişleticiye (telekonverter) sahiptir. Belki amaca yönelik sinema lenslerini fotoğrafik bir içeriğe dahil etmek adil değil, ama EF montajı, bu yüzden DSLR fotoğrafçılığı için iyi, değil mi?

Bundan sonra, astronomik fiyatlar için giden birkaç farklı tipte lens vardı, ama saçmalamayalım (!).

Dolayısıyla, ölçeklendirmenin belirgin doğrusal olmayan maliyet faydaları vardır. Ancak P900 ve P1000, üst düzey profesyonel veya prosumer pazarını hedeflemediğinden, aşağıdakiler gibi ek maliyet tasarrufu kararları verebilirler:

• bazı lens elemanlarında daha düşük kaliteli optik cam kullanılması;
• optik kaplamaların sayısının azaltılması (düşük dağılımlı ve yansıma önleyici gibi);
• hava sızdırmazlığını ortadan kaldırmak;
• daha az garanti kapsamı sağlamak;
• ve şirketler piyasa segmentasyonuna girdiklerinde diğer tüm olağan şüpheliler.