¿Una lente de 50 mm en una Canon APS-C crop produciría exactamente la misma imagen que una lente de 80 mm en una cámara de fotograma completo?

¿Estas dos fotos serían idénticas (es decir, profundidad de campo, perspectiva, etc.)?

• Profundidad de campo: no exactamente, pero muy similar si además multiplicas el número f utilizado por el mismo factor de recorte . Si usa f/2.8 con su lente de 50 mm en una cámara APS-C, usaría f/4.48 en la lente de 80 mm con una cámara FF para obtener el mismo DoF general. Es posible que tenga la misma cantidad de DoF, suponiendo que ambas imágenes se verán en el mismo tamaño de pantalla y desde la misma distancia, pero la distribución delante y detrás de la distancia de enfoque real sería ligeramente diferente. Por otro lado, si usa f/1.4 con la lente de 80 mm en una cámara FF, necesitará una lente de 50 mm a f/0.875 en el cuerpo recortado 1.6X para obtener el mismo DoF.
• Perspectiva: Sí, siempre que la posición de la cámara sea idéntica, la perspectiva es la misma independientemente de la distancia focal, el tamaño del sensor o el campo de visión resultante. La perspectiva está determinada por una sola cosa: la posición del centro óptico de la cámara en relación con los diversos objetos en la escena .
• Distorsión geométrica: No. Algunas personas confunden perspectiva y distorsión geométrica, pero son dos cosas completamente diferentes . El primero está determinado por la posición de la cámara en relación con la escena. Este último está determinado por la proyección de la lente de un mundo tridimensional en un medio de grabación bidimensional. Incluso dos diseños diferentes de lentes de 50 mm para el mismo tamaño de sensor pueden usar diferentes modelos de proyección y tener diferentes características de distorsión.
• Desenfoque de fondo: el número y la forma de las hojas de apertura tienen una gran influencia en la apariencia del desenfoque de fondo (y primer plano). A las cualidades estéticas del fondo las llamamos desenfoque bokeh . Está influenciado por el diseño óptico de la lente, incluida la cantidad de corrección que se realiza para varias de las aberraciones clásicas que se presentan cada vez que se usa una lente con un grosor real para refractar la luz de más de una longitud de onda. También está influenciado por la forma y el número de hojas de apertura que pueden estar en el camino óptico. Dos lentes utilizados en la misma cámara con la misma distancia focal y fórmulas ópticas muy similares pueden generar áreas fuera de foco de manera diferente y su bokeh se verá muy diferente si sus iris de apertura se hacen de manera diferente.
• ISO, tiempo de obturación, etc.: No. Si cambia la apertura para obtener el mismo DoF, debe cambiar uno de los otros parámetros de exposición para mantener la misma exposición. Se debe cambiar el tiempo de obturación o el ISO o algunos de ambos para compensar.

Al final, no existe una equivalencia exacta cuando se usan sensores de diferentes tamaños. Además de los puntos anteriores, la equivalencia de DoF se descompone en distancias macro¹ y al calcular distancias hiperfocales (que se basan en DoF y cuánto del DoF está delante y cuánto está detrás del punto de enfoque real).

_{¹ Dado que los lentes se enfocan a distancias "macro" muy cercanas para brindar un aumento cercano a 1:1, sus distancias focales efectivas cambian lo suficiente como para que el uso de la distancia focal "establecida" de un lente ya no calcule con precisión la profundidad de campo que uno puede esperar. .}

Las imágenes de diferentes lentes se verán diferentes porque las lentes son diferentes . Sin embargo, dependiendo de su tolerancia a la diferencia, es posible que pueda lograr resultados lo suficientemente parecidos.

Para el propósito de la discusión, suponga que la misma lente puede producir la misma imagen, aunque sea físicamente imposible. Para aquellos a quienes les preocupa que las imágenes no coincidan perfectamente, las "imágenes idénticas" se definirán como "imágenes cuya diferencia se acerca a cero cuando la diferencia en las condiciones en las que se tomaron también se acerca a cero".

Esta respuesta también se centrará en recrear imágenes en formatos más grandes que se tomaron en formato más pequeño para evitar problemas con lentes que no existen. Sin embargo, pasar de más grande a más pequeño no sería un problema si alguien fabrica las lentes requeridas.

• Campo de visión : lo mismo después de multiplicar la distancia focal por el factor de recorte.

• Perspectiva : igual cuando la lente (pupila de entrada) está en la misma posición.

• Profundidad de campo : igual que la apertura multiplicada por el factor de recorte. Aquí está la fórmula para la profundidad de campo:

  DOF = 2 u ² NC / f ²

  N = número F de apertura
  C = círculo de confusión
  u = distancia al sujeto
  f = distancia focal

  Tenga en cuenta que cuando la distancia focal se multiplica por el factor de recorte, se eleva al cuadrado en el denominador. Para mantener constante el DOF, el numerador también debe multiplicarse por el cuadrado del factor de recorte. Los lugares para hacerlo están en el número F de apertura y el tamaño del círculo de confusión. Como vamos del sensor de recorte al fotograma completo, podemos multiplicar cada uno por el factor de recorte para obtener el mismo DOF.

• Desenfoque de fondo : también se puede mantener igual cuando tanto la distancia focal como la apertura se multiplican por el factor de recorte. Aquí hay una fórmula para el desenfoque de fondo:

  b = fm _s x _d / (N (s ± x _d ))

  b = desenfoque
  f = distancia focal
  N = número F de apertura
  m _s = aumento del sujeto (¿qué es esto?)
  x _d = distancia entre el sujeto y el fondo
  s = distancia del sujeto 

Sin embargo, las fórmulas ignoran la distorsión de la lente, la aberración y otros factores relacionados con el diseño de la lente.  Entonces, si bien es "posible" que diferentes lentes produzcan imágenes que compartan los mismos parámetros y apariencia al cambiar entre el sensor de recorte y el marco completo, por lo general no se verán iguales. Incluso las lentes con el "mismo" diseño tienen suficientes pequeñas diferencias para que se vean diferentes.

Suponiendo el mismo número de píxeles, serían idénticos en forma y profundidad de campo dando la misma apertura ( no el número de apertura sino la relación f:xy completa) y utilizando un valor ISO mayor por un factor de 2,56 en la cámara de recorte. Cuando usa el mismo ISO y el mismo número de apertura, la profundidad de campo crece por el factor de recorte.

Hay una razón por la cual las personas usan sensores más grandes para obtener más luz y/o menos profundidad de campo.

Respuesta simple No. Podría crear un campo de visión similar para fines de encuadre dada la misma distancia al sujeto. Además, no todos los vidrios son iguales, por lo que uno puede tener una ventaja sobre el otro en cuanto a claridad y nitidez. Una ventaja del sensor de recorte es que captura solo el centro de la lente si usa una lente de fotograma completo en un cuerpo de sensor de recorte. En este caso, es posible que la nitidez de las esquinas en 50 mm sea mejor que la de 80 mm en el fotograma completo.

Si todo fuera completamente igual, entonces el sensor de recorte estaría reuniendo menos luz en las mismas condiciones exactas, por lo que tendría que subir el ISO o reducir la velocidad del obturador (considerando que la lente ya estaba completamente abierta).

Las relaciones de casi equivalencia entre FF y cámara recortada son las siguientes:

FocalLength _FF = _Recorte de FocalLength * CropFactor

Fstop _FF = Fstop _cultivo * CropFactor

ISO _FF = _cultivo ISO * CropFactor ²

donde la mayoría de la gente conoce la primera ecuación, pero muchos olvidan la segunda y la última ecuación.

La primera ecuación explica cómo se debe modificar la distancia focal para tener en cuenta el factor de recorte para mantener el mismo campo de visión. Esto es lo que la mayoría de la gente sabe.

Ahora, si reduce la distancia focal pero mantiene el mismo F-stop, significa que la lente recogerá menos luz, porque el diámetro de la apertura es:

AperturaApertura = FocalLength / Fstop

...y para mantener la fracción igual, tanto el numerador como el denominador deben cambiarse multiplicándolos por el factor de recorte. Esto asegura que la apertura de la apertura y, por lo tanto, la capacidad de recolectar luz permanezca igual.

Ahora, la exposición y la ISO se definen de tal manera que la exposición es:

Exposición = ISO * Tiempo de exposición / Fstop ²

El tiempo de exposición es obviamente el mismo en las cámaras FF y crop si desea tomar la imagen equivalente. Ahora, como expliqué que para mantener la capacidad de recolección de luz, debe multiplicar Fstop por CropFactor. Por lo tanto, para mantener la exposición, debe multiplicar ISO por CropFactor ² . ¿Es esto un problema? No, porque los sensores FF son físicamente más grandes en términos de área por un factor de, lo adivinó, CropFactor ² , por lo que puede multiplicar ISO por CropFactor ² sin tener ningún efecto de ruido adverso, suponiendo que el tamaño del píxel aumenta, es decir, el número de megapíxeles es lo mismo.

Entonces, vamos a comprobar:

1. Campo de visión: mantenido
2. Capacidad de recolección de luz: mantenida
3. Nivel de ruido: mantenido
4. Exposición: mantenida

Ahora, hay otros dos factores que podrían afectar su elección de equipo. Son la profundidad de campo (DOF) y el desenfoque de fondo.

Como explicó @xiota, la fórmula DOF es:

DOF = 2 SubjDistance ² Fstop CoC / FocalLength ²

La distancia del sujeto permanece igual, Fstop se multiplica por CropFactor, CoC (círculo de confusión) también se multiplica por el factor de recorte porque las dimensiones del sensor son más grandes por un factor de CropFactor. El denominador también se multiplica por CropFactor ² , por lo que la profundidad de campo (DOF) permanece igual.

Sin embargo, también hay otro aspecto, el desenfoque del fondo. Tengo entendido que el desenfoque de fondo es:

Desenfoque = FocalLength SubjMagnification BgDistance / (Fstop (SubjDistance ± BgDistance))

Si SubjMagnification no tiene unidades, el numerador tiene unidades de longitud al cuadrado. El denominador tiene unidades de longitud. Entonces, el desenfoque tiene unidades de longitud.

Veamos qué sucede con una cámara FF. FocalLength se multiplica por el factor de recorte, pero también Fstop se multiplica por el factor de recorte. La ampliación del sujeto es aparentemente el tamaño del sensor dividido por el tamaño del sujeto. El tamaño del sujeto sigue siendo el mismo, pero el tamaño del sensor es más pequeño o más grande por un factor de CropFactor. Entonces, en FF, SubjMagnification se multiplica por CropFactor. Entonces, Blur se multiplica por CropFactor. Por lo tanto, el tamaño del disco borroso aumenta, pero también lo hace el tamaño del sensor, ¡así que el disco borroso ocupa el mismo porcentaje del sensor!

Por lo tanto, vamos a comprobar las características de fondo:

5. Profundidad de campo: mantenida
6. Desenfoque de fondo: mantenido

Entonces, sí, las fotos serían idénticas si usas una lente equivalente. Sin embargo, tenga en cuenta que probablemente pueda encontrar una lente de 80 mm f/1.2 muy fácilmente (bueno, está bien, podría ser de 85 mm pero lo suficientemente cerca), pero encontrar una lente de 50 mm f/0.75 puede ser un poco difícil. Por lo tanto, si desea tener mucho desenfoque de fondo, poca profundidad de campo y poco ruido, hay algunos beneficios en el uso de fotograma completo: ¡probablemente no pueda encontrar la lente que desea para una cámara recortada!

Si vamos aún más pequeños y consideramos los sensores de los teléfonos móviles (factor de recorte de 7-8), necesitaría una lente de 10-11 mm con un diafragma de aproximadamente f/0,15 - f/0,17. ¡Estoy seguro de que no encontrarás una lente así!

Hagamos una verificación rápida de la validez de las relaciones de casi equivalencia. El zoom Canon 17-55 mm f/2.8 IS USM pesa 645 gramos. En fotograma completo, sería 27-88 mm f/4,5. Puedes encontrar lentes de 24-70 mm f/4 IS USM que pesan 600 gramos y lentes de 24-105 mm f/4 IS USM que pesan 669 gramos. El tamaño de la rosca del filtro es de 77 mm en todas las lentes. Así que supongo que deben ser casi equivalentes, con aproximadamente la misma cantidad de vidrio.

Sin embargo, el peso USM no IS de 24-70 mm f/2.8 es de 953 gramos, por lo que claramente tiene más vidrio.

Además, considere, por ejemplo, Coolpix P1000. Se anuncia con un zoom de 125x, 4,3 - 539 mm, equivalente a 24-3000 mm. El F-stop es f/2.8 - f/8, pero no hay una especificación "equivalente a" para F-stop, que el fabricante olvidó convenientemente. ¿Has visto un objetivo de 3000 mm f/8? No lo he hecho, pero sonaría enorme, con al menos 3000 mm/8 = 375 mm de diámetro. El fabricante debería haber recordado decir que f/2.8 - f/8 es equivalente a f/15.6 - f/44.5. Esto demuestra que las personas suelen olvidar la relación de equivalencia para el F-stop, recordando solo la relación para la distancia focal.