¿El equivalente de gran angular en el sensor de recorte distorsiona la imagen?

Aquí está la respuesta corta: una lente gran angular en un sensor de recorte sesga la imagen exactamente de la misma manera que lo hace en el centro del cuadro en un sensor de cuadro completo . A su vez, esto significa que el uso de una lente gran angular (distancia focal pequeña) en un sensor de recorte produce la misma distorsión de perspectiva que el uso de una lente más estrecha (distancia focal más grande) en un sensor de fotograma completo, con el aumento de la distancia focal directamente correspondiente a la reducción del tamaño del cuadro.

Pero no crees que esto sea correcto, así que profundicemos más. :)

Creo que esto está bien cubierto por las respuestas existentes, pero creo que tiene algunos conceptos erróneos básicos que son demasiado grandes para cubrir en los comentarios, así que lo intentaré aquí. Nota para otros lectores: si está confundido acerca de este tema pero no necesariamente tiene exactamente el mismo proceso de pensamiento por el que pasa esta pregunta, realmente sugiero comenzar con uno de los enlaces que proporciono a continuación (o que se proporcionan en los comentarios al pregunta anterior). Pero si siente que está confundido por las mismas cosas exactas, siga leyendo.

Primero, ¿mi cámara con sensor de recorte realmente convierte mis lentes en una distancia focal más larga? es un buen lugar para comenzar. Sé que todavía no lo crees, pero parte de la premisa de que mi respuesta es correcta y luego averiguaremos por qué .

A continuación, consideremos la distorsión de gran angular y qué la causa. Echa un vistazo a la pregunta ¿Qué significa realmente que los teleobjetivos "aplanan" las escenas? y particularmente la hermosa animación de la tetera de Wikipedia:

Esta es una "distorsión de gran angular", literalmente, solo una cuestión de perspectiva. No se pierda que en este ejemplo, la cámara se mueve hacia atrás para mantener el mismo encuadre.

Pero , las lentes a menudo muestran otros tipos de distorsión. Este es un problema no relacionado debido a la construcción de la lente, donde la imagen proyectada no es el ideal rectilíneo. Consulte ¿Qué son las distorsiones de barril y de cojín y cómo se corrigen? Esto suele ser particularmente prominente en lentes de gran angular porque las lentes de gran angular son físicamente difíciles de diseñar. Eso es parte de por qué existen las lentes de ojo de pez: básicamente abandonan el ideal de una proyección rectilínea y usan otras proyecciones con nombres como "ángulo equisólido". Pero lo importante es que esto es diferente de la "distorsión de gran angular". De hecho, el centro de esa proyección podría tener un aspecto más natural que los bordes (ver¿Por qué mi adaptador de ojo de pez no produce distorsión de ojo de pez en mi DSLR APS-C? ), pero en general es una pista falsa.

Entonces, ahora es el momento de entrar en ¿Qué es el "ángulo de visión" en fotografía? . Veo que le preocupa que el modelo 2D que muestro no represente la realidad 3D. Esa es una preocupación bastante justa, pero el punto clave es que esto no es un mapeo de 3D a 2D (como lo es una fotografía, o la parte superior de la animación anterior). Simplemente está tomando la vista superior, como en la segunda parte de la animación. Esto corresponde directamente a la situación 3D. (Si eso no tiene sentido para usted, dígame por qué no y lo aclararemos).

Otra preocupación que tiene con la respuesta del ángulo de visión es la forma en que ignoré la distancia desde la parte posterior de la lente hasta el sensor. Las lentes de las cámaras modernas son complicadas, compuestas de muchos elementos de lentes diferentes, pero se reducen matemáticamente al modelo de un solo punto (al menos para esta pregunta). Más en ¿Qué es exactamente la distancia focal cuando también hay una distancia focal de brida? y ¿Cuál es el punto de referencia a partir del cual se calcula la distancia focal de una lente?

tu tambien dices

Si la lente es la misma, toma la misma cantidad de información del mundo, lo que hace que un rayo de un cierto grado de la última lente se proyecte en un espacio más pequeño, no hay proyección del sensor, por lo que trazar la línea desde la el sensor no tiene sentido para mi

Traté de cubrir esto en la respuesta del ángulo de visión, y no estoy seguro de qué no estaba claro, así que lo repetiré. Cada lente tiene un círculo de imagen que es más grande que el sensor (o, más exactamente, aquellos que no muestran negro en las esquinas y los bordes; consulta ¿Cómo produce una lente circular tomas rectangulares? ). Ese círculo de imagen es la "cantidad de información" que la lente toma del mundo. Sin embargo, la cámara solo "toma" la parte que realmente toca el sensor, por lo que el campo de visión de la foto real solo considera esa parte. Por eso dibujamos el cono desde el borde. Si te ayuda, también puedes dibujar algunos de los otros rayos y considerar lo que les sucede. (En este modelo, permanecen en línea recta a medida que atraviesan la lente).

También dices Mi confusión es cómo la lente realmente está captando la imagen adicional . Bueno, así es como: la lente siempre toma la misma cantidad y proyecta la misma cantidad, pero estamos grabando un rectángulo más grande o más pequeño.

Finalmente, ciertamente podría configurar una demostración de esto en OpenGL que mostraría exactamente lo que estoy diciendo. Si estás mostrando algo diferente, es porque tu modelo está cambiando algo que no se corresponde con lo que sucede cuando cambiamos las distancias focales o el tamaño del sensor en una cámara. Averigua qué es eso y corrígelo.

Ah, y un apéndice: tu ejemplo inicial de matemáticas tiene un error. Una lente de 14 mm en un sensor de 1,6 aumentos tiene un campo de visión equivalente a una lente de 22,4 mm (normalmente redondeada, porque las distancias focales reales no son tan precisas) en una cámara con sensor de fotograma completo. (Eso es porque 14 mm × 1,6 = 22,4 mm, para deletrearlo). Eso significa que para el mismo encuadre, te paras en el mismo lugar con una lente de 14 mm en APS-C o una lente de 22 mm en fotograma completo, por lo que la perspectiva es lo mismo Alternativamente, si tiene una lente de 14 mm en ambas cámaras, puede pararse en el mismo lugar y luego recortar el resultado de cuadro completo en 1.6 × (linealmente) y obtener efectivamente la misma foto .

El ejemplo de 14 mm → 28 mm que das coincidiría, por supuesto, con un sensor de recorte de 2 aumentos, como Micro Four Thirds.

La perspectiva está determinada por una cosa y solo una cosa: la distancia del sujeto . Período.

Si tomó una imagen con una lente gran angular rectilínea como la de 17 mm, que produce un ángulo de visión diagonal de 104° en una cámara de cuadro completo/35 mm y recortó la imagen resultante para que solo se vea el centro 3,08333°, tenga exactamente la misma perspectiva que si hubiera tomado la foto con una lente de 800 mm que ofrece un ángulo de visión diagonal de 3,08333°.

¿Por qué no usamos todos lentes de gran angular para cada toma que tomamos y luego recortamos la imagen para "acercarnos" a la cantidad de imagen que queremos usar? Principalmente la densidad de píxeles (o el tamaño de los granos en una emulsión de película). Si usamos la D800 de 36MP de muy alta resolución en el ejemplo anterior, cuando recortamos todo menos el centro de la imagen tomada con una lente de 17 mm para dar un ángulo de visión de 800 mm, solo estaríamos usando el centro 0.01625MP. Es decir, ¡estaríamos usando el centro 156x104 píxeles! ¡Solo estaríamos usando 1/2214 del área de superficie del sensor!

Creo que el área de confusión radica en comprender cómo una imagen proyectada por una lente rectilínea difiere de una imagen proyectada por una lente ojo de pez, incluso si ambas tienen la misma distancia focal. La lente de ojo de pez no intenta corregir la distorsión geométrica que las lentes rectilíneas intentan corregir (y en la mayoría de los casos lo logran en gran medida).