¿Por qué se aplica el factor de recorte con lentes APS-C y por qué no son más brillantes que los FF con la misma apertura?

Tu lógica es sólida. Si sus suposiciones fueran correctas, entonces su conclusión sería correcta.

Déjame darle la vuelta a una de tus preguntas. Usted pregunta:

¿Por qué se aplica el factor de recorte con lentes APS-C, mientras que parece que el círculo de la imagen está comprimido en el sensor APS-C (lo que hace que el campo de visión sea más amplio)?

De hecho, el círculo de la imagen no está comprimido y no genera un campo de visión más amplio. Simplemente no se extiende tan lejos fuera del marco como lo haría el círculo proyectado por una lente diseñada para un formato más grande. Entonces, la primera parte es naturalmente cierta: la imagen real proyectada dentro de ese círculo es la misma para cualquier distancia focal, por lo que si toma menos, está recortando, o "se aplica el factor de recorte".

Debido a la supuesta compresión de luz, ¿por qué las lentes APS-C no son más brillantes en los sensores APS-C que las lentes FF en las mismas aperturas?

De nuevo, porque no hay ninguno. Por lo tanto, elimine esa mala suposición y reemplácela con "el círculo de la imagen es un parámetro de diseño que no está directamente relacionado con el tamaño del sensor". Para citar de nuevo:

Sé que el círculo de imagen de los lentes FF es más grande de lo que debe ser en los sensores APS-C, por lo que el FOV parece más estrecho.

Esto no es verdad. El FOV parece más angosto solo porque el sensor más pequeño capta menos del círculo de la imagen, independientemente de cuán grande sea ese círculo de la imagen. Hay más sobre esto en ¿La misma configuración de la cámara conduce a la misma exposición en sensores de diferentes tamaños? .

Sin embargo, hay adaptadores de lentes que funcionan básicamente de esta manera: "amplificadores de velocidad" (consulte ¿Cómo puede un amplificador de velocidad mejorar el rendimiento de luz de una lente? ). Estos "comprimen la luz" en un círculo más pequeño. Pero tenga en cuenta que al hacerlo, también cambian la distancia focal . Cuando calcule la exposición por área del resultado, teniendo en cuenta la nueva distancia focal y la nueva apertura efectiva, no será diferente de una lente de fotograma completo (¡o de gran formato!) de esa misma apertura efectiva.

El círculo de imagen producido por una lente es independiente de la distancia focal. Es la combinación de la distancia focal y el tamaño del sensor lo que determina el FOV efectivo. Por ejemplo, una lente de 90 mm diseñada para una cámara de visualización con película de 4x5 pulgadas tendrá un FOV de gran angular en esa cámara. Pero tome esa misma lente y móntela en una DSLR con un sensor APS-C y la combinación de lente/sensor producirá un FOV estrecho. Puede imaginar tomar un trozo de papel con un recorte del tamaño de un sensor APS-C y colocarlo sobre el negativo de 4x5. Eso es esencialmente lo que sucede con las cámaras con sensores de diferentes tamaños (aunque las lentes en sí pueden diseñarse con círculos de imagen más pequeños si los tamaños de los sensores son más pequeños, lo que puede simplificar el diseño de las lentes o pesar menos).

Lo mismo sucede con las DSLR entre FF y APS-C, puede montar la misma lente de 50 mm en una cámara FF y APS-C, donde la única diferencia es el tamaño del sensor, y el FOV de la cámara APS-C. será más estrecho que la cámara FF.

El tope f de una lente también es independiente del tamaño del sensor (idealmente... hay algo de caída de luz en los bordes). Esta es una analogía imperfecta, pero imagina encender una luz en un pequeño trozo de papel. Si cortas el papel por la mitad, ¿se duplicará la intensidad de la luz?

Si la lente fue diseñada para tener una transmisión de luz más alta, también tendría diferentes paradas f. Si la lente estuviera diseñada para estar más cerca de la cámara, tendría una distancia focal más baja (generalmente).

Estás malinterpretando algunas cosas que te están causando confusión. La única diferencia entre una lente diseñada para un sensor de cuadro completo y una lente diseñada para un sensor APS-c es que la lente APS-c recolecta menos luz ya que produce un círculo de imagen más pequeño. La luz por área de superficie del círculo de la imagen es la misma, pero el círculo es más pequeño. Una lente APS-c no necesariamente se coloca más cerca del sensor; de hecho, para la misma lente, un sensor APS-c y un sensor de cuadro completo estarán exactamente a la misma distancia, aunque algunas lentes APS-c hacen uso de la espejo más pequeño para permitir que se extiendan más hacia la cámara.

Además, la distancia focal, que es como se clasifican ampliamente las lentes, no tiene nada que ver con el factor de recorte. No hay compresión de una imagen APS-c en el sensor. Una lente APS-c recortará el círculo de la imagen y la razón por la que se produce el factor de recorte es que el sensor solo cubre una parte de un círculo de imagen de cuadro completo. Con una lente de marco completo, la luz se enfocaría fuera de los bordes del sensor ya que se recolecta más luz de la necesaria. En una lente APS-c de la misma distancia focal, la cantidad de aumento a una distancia determinada es la misma, sin embargo, solo recoge y proyecta la luz necesaria para cubrir el sensor.Si pusiera una lente APS-c de 35 mm en una cámara APS-c y mirara la imagen en el sensor, sería exactamente lo mismo que si pusiera una lente de cuadro completo, pero la lente de cuadro completo tendría una imagen círculo más grande que el sensor.

El hecho de que no haya compresión de la luz también es la razón por la que no es más brillante. Para empezar, la lente APS-c simplemente recoge menos luz. Es por eso que se dice que las cámaras FF tienen una ventaja en condiciones de poca luz, porque la lente de fotograma completo atrae más luz que la lente APS-c y el sensor FF puede aprovecharla toda.

Si bien la pregunta ya ha sido bien respondida, solo quería mencionar el término distancia focal de brida (también llamada distancia de brida a película), consulte, por ejemplo, Wikipedia. Básicamente, los fabricantes de cámaras como Nikon y Canon han desarrollado sus primeras DSLR utilizando sensores de imagen más pequeños que el área iluminada de la película 135. Como no querían desarrollar por completo nuevos objetivos, continuaron utilizando la misma distancia focal de la brida, siendo la distancia entre el sensor de película/digital y la brida de la cámara una bayoneta. Por lo tanto, si se monta una lente FF (con un círculo de imagen más grande en comparación con una lente para sensores recortados) en una cámara con sensor recortado, la luz del círculo de imagen más grande se "pierde".