在不显着降低图像质量的情况下可以提高多少倍镜头放大率?


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目前,我仅拥有一个1倍放大微距镜头(35mm F / 2.8),但我正在与租赁的佳能MP-E 65mm镜头一起玩,该镜头可以达到5倍。如此放大的摄影是一个与众不同的世界!

问题是,我可以通过延长管或其他微距转接器增加35mm微距的放大倍数而又不损失图像质量吗?如果可能的话,要超出2-3倍会怎样?


您无法在无法失去图像质量的情况下,完全将其提高到1x / 1:1以上。
dpollitt 2012年

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@dpollit我想你可以的,只要镜头能分辨得比成像介质所能捕获的更多。
Imre 2012年

Answers:


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您应该在整套延长管上进行精细堆叠。您将增加衍射,但是您还将以更大的倍数放大被摄体,可能会放大几倍...因此,细微的细节仍将比低放大倍率下突出,因为衍射的影响仍然小于放大后的细节(到某个点...衍射将比细节放大倍数增长更快,但是,在到达易变形的圆盘大于原始细节之前,其他事情会限制您继续扩展的能力。)昆虫眼睛的小面变得巨大,并且可以以足够的放大倍率看到每个FACET的精细细节,以至于它们跨越了大的像素簇……在那儿,透气的衍射盘可能仅跨越了几个像素。

为了进行实验,可以说假设的昆虫实际上是我们的主题。假设我们正在使用18mp APS-C相机以1:1放大率进行拍摄。可以说,我们被摄对象的眼睛的小平面跨越8x8像素区域(非常小!)

如果您要拍摄35mm 1:1 @ f / 5.6,并拍打25mm延长管。放大倍数为扩展/焦距,因此您增加25mm / 35mm或0.714倍以上。放大倍率会影响您所拍摄的有效光圈值。在1.0倍放大率下,您已经体验到了一些效果,并且您的有效光圈为f / 11。使用附加的放大倍率,您的有效光圈f/5.6 * (1 + 1.714)或f / 15。现在,您的受检者的眼睛小平面大小约为26x26像素,并且衍射影响到大约4像素区域。

同样,扩展长度50mm将是1.43 倍附加放大倍率(50/35),因此有效的光圈值为f/5.6 * (1 + 2.43)f或f / 19。可以看到该水平的衍射,它将对IQ产生适度的影响,但不会像光学像差在f / 2.8时那么差。它仍然没有影响图像的最终质量,但是...随着您的主题也越来越详细。您的对象的眼小面现在约为43x43像素,并且衍射影响了大约6像素区域。

让我们更进一步地进行实验...您必须将速度降低到f / 22才能获得足够的自由度,并且必须将其放大5倍。这使您的有效光圈为f/22 * (1 + 5)f / 132。在这一点上,对于18mp APS-C传感器(非常高分辨率,约116 lp / mm ...线对/毫米),衍射的影响将跨越约150像素区域。您可能倾向于认为衍射效应现在消除了您很难获得的所有细节。不过,事实并非一定如此。您以5倍的放大倍数,几乎是三个数量级比之前的2.43倍放大倍数大,这些细微的细节跨越了26x26像素区域。相同的细节现在应该跨越250x250像素以上的区域。衍射已经增加,可能会模糊掉细节,但会影响约50个像素区域。您仍然可以提取更多的细节,而不是因为衍射而丢失。

要回答您的基本问题:在丢失细节之前可以放大多少?在1.0倍的放大倍率下,通风盘的尺寸将比原始细节的尺寸稍快一些。这是由于衍射的不均匀性,以及随着衍射效应的增长其自身干扰/放大的方式。衍射也取决于光的波长...因此,尽管到目前为止,我已经使用黄绿色光(564nm)的波长进行了计算,但是可见光的范围从大约340nm紫色到790nm深红色。深红色的光将比其他波长衍射更多,并且会产生更大的衍射。您最终可能会达到极限,其中衍射对IQ的影响足够大,您将无法获得任何进一步的好处。这个极限很远 超出其他机械限制使您无法再扩展的程度。

在普通摄影中,光圈减小得越多,衍射对图像的影响就越大。由于停下来时图像中的细节不会变大,因此随着碟片的增加,丢失的细节也会更多。当涉及到微距摄影时,当您增加扩展范围时您会放大细节 ...同时也增加了衍射,原始图像细节总是大于通风的圆盘。随着扩展,您将失去一些细节(将使越来越精细的细节曝光,并且超过3倍放大率时,与开始时的1.0倍相比,衍射将开始影响更精细细节的可见性。)衍射效应将使您无法继续通过其他放大倍数获得有用的增益。但是您可以将放大倍数推得很远。在一般情况下,您更容易遇到焦平面最终太近或实际上位于透镜内部的问题,然后才真正遇到衍射以真正有害的方式影响智商的问题。


相当详细的解释!根据@Irme的回答,我怀疑您假设使用的是完美的镜头,这意味着分辨率不受衍射以外的任何限制。是这样吗
Itai 2012年

@Itai:不一定。在f / 5.6及以下,光学像差趋于减轻,并且衍射已经对智商造成更大的损失。这就是为什么我不使用更宽的光圈的原因,因为它很难保证任何比f / 4-5.6都宽的光圈,在某些情况下,即使这样,透镜的像差束缚也比衍射束缚稍多。上面的数字确实假设衍射受到限制,实际上大多数透镜在这些孔处都是这种情况。
jrista

@Itai:另外一点信息。在f / 5.6时,镜头的空间分辨率最大为123lp / mm。佳能最高密度的传感器18mp APS-C分辨率最高为116lp / mm。从衍射的角度来看,您可能必须将光圈降低至f / 6.5左右才能使镜头与传感器匹配。除此之外,镜头的衍射极限将比传感器更大。尽管大多数传感器甚至无法解决那么多的空间分辨率,但大多数全画幅传感器的分辨率约为70-80lp / mm。目前,我认为唯一能解决更多问题的是Sony的24mp APS-C ...但它有它自己的问题
jrista

您可以在表1的LL处找到方便的衍射极限透镜分辨率图表。使用MTF 50%色谱柱... MTF 9%色谱柱与人类能够解决的绝对最大视力有关,这比传感器或除最佳,最专业的镜头之外的所有传感器都能分辨的要好得多。
jrista

感谢所有更新。这很有意义,但我可能会感到困惑。您是说可以通过扩展管来增加放大倍率,而不会失去很多质量,直到焦距不再位于镜头之外?
Itai 2012年

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首先,增加伸缩管将使镜头的前部与机身更远,同时使聚焦平面更近。在镜头无法在聚焦平面和相机机身之间物理适配之前,可以扩展的数量是有限制的。一个35mm的微距镜头已经可以非常近地对焦,因此镜头的物理长度限制了您可以扩展的程度。

使用延长管时,您要将镜头移离成像表面(胶片或传感器)。较大的距离意味着投影的图像圆会更大,而您使用的是较小的部分-因此要获得相同的分辨率,您的镜头现在必须以更高的精度投影图像。35mm 1:1微距镜头的本征延伸为70mm;您必须另外添加价值70毫米的延长管才能将其放大一倍,但这还需要两倍的分辨率才能获得相同的投影质量。

因此,当您的镜头分辨率除以扩展因子而低于所需图像分辨率时,就会开始降低图像质量。从那里开始,您可以改用裁剪。

同样,反向环形摄影受反向镜头的分辨率能力限制(该分辨率针对像传感器一样的分辨率进行了优化,而不是2-3倍)。在没有专门设计的光学元件的情况下获得高放大倍率既非常便宜又简单(打印作物并接受较低的分辨率),或者是不可能的。


这是一种有趣的观察方式。那么35mm扩展一半的焦距是多少?有一点需要扩展的地方,在物理上是不可能实现聚焦的,因为它会在镜头内部?
Itai 2012年

我不知道如何计算聚焦距离的变化,所以我提出了新的问题。到目前为止,我仅从实践中知道扩展确实会使焦平面更近,因此不可避免地必须有一个点与前玻璃相交。
Imre 2012年

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