Как фокусное расстояние и сенсор задают угол обзора
Угол обзора показывает, какую часть сцены камера помещает в кадр. Короткофокусный объектив захватывает широкий участок, длиннофокусный приближает детали и оставляет за границами кадра больше пространства. На полном кадре объектив 50 мм даёт горизонтальный угол около 39,6°, а 24 мм около 73,7°.
Калькулятор использует физический размер сенсора и настоящее фокусное расстояние объектива. Полнокадровый эквивалент вводить не нужно. Если камера имеет сенсор 23,5 × 15,6 мм, выберите APS-C 1,5× и укажите ровно те миллиметры, которые написаны на объективе.
Для прямолинейной, или ректилинейной, модели полный угол по одной стороне сенсора рассчитывается так:
Здесь α обозначает угол обзора, d ширину, высоту или диагональ сенсора, f фокусное расстояние. Калькулятор повторяет формулу трижды и показывает горизонтальный, вертикальный и диагональный углы. Диагональ сенсора он находит по теореме Пифагора.
Почему у одного объектива бывают разные углы обзора
Объектив строит изображение в своей плоскости, а сенсор вырезает из него прямоугольник. Большой сенсор захватывает более широкую часть изображения. Маленький сенсор берёт центральный фрагмент, будто фотографию обрезали после съёмки. Поэтому объектив 50 мм остаётся объективом 50 мм на любой камере, но угол кадра меняется.
Кроп-фактор помогает быстро сравнивать форматы с полным кадром. Для APS-C 1,5× объектив 35 мм даёт примерно такой же угол, как объектив 52,5 мм на полном кадре: 35 × 1,5 = 52,5. Это сравнение поля зрения, а не физическое изменение стекла. Фокусное расстояние, диаметр входного зрачка и маркировка объектива от установки на другую камеру не меняются.
Два сенсора с одинаковым названием могут немного различаться по размерам. APS-C у разных систем встречается примерно 23,5 × 15,6 мм и 22,3 × 14,9 мм. Для выбора объектива разница невелика, но калькулятор разделяет варианты 1,5× и 1,6×. Если известны точные размеры активной области, можно выбрать свой сенсор.
Как найти ширину и высоту сцены на заданной дистанции
Угол удобен для сравнения объективов, а физический размер кадра отвечает на бытовой вопрос: поместится ли человек, картина или фасад. При известной дистанции калькулятор строит воображаемый треугольник от объектива к краям кадра. Ширина сцены получается из горизонтального угла, высота из вертикального.
W обозначает размер сцены, s дистанцию до неё. В правой части показано сокращение для той же тонкой оптической модели. Все миллиметры сенсора и объектива сокращаются, поэтому результат получает единицу введённой дистанции.
Расстояние лучше измерять от камеры до плоскости объекта, а не до ближайшего выступа. Для группового портрета это примерно линия лиц, для картины плоскость стены. На малой дистанции реальный объектив меняет положение оптических групп, поэтому расчёт остаётся хорошей оценкой, но не чертежом с миллиметровой точностью.
Фокусное расстояние не меняет перспективу само по себе
Широкоугольный портрет часто увеличивает нос и отдаляет уши. Причина в позиции камеры. Чтобы лицо заполнило кадр широким объективом, фотограф подходит ближе. Расстояния от камеры до носа и до ушей начинают заметно различаться, поэтому их размеры в изображении меняются не одинаково.
Если снять сцену объективами 24 и 85 мм из одной точки, затем обрезать широкий кадр до того же участка, геометрическая перспектива совпадёт. У длинного объектива останется больше деталей, а оптические искажения могут различаться, но взаимное положение объектов задаёт точка съёмки. Поэтому выбор объектива обычно состоит из двух решений: где стоять и что должно попасть в границы кадра.
Эта связь полезна при планировании помещения. Сначала выбирают позицию, с которой стены и предметы выглядят естественно. Затем подбирают фокусное расстояние, которое помещает нужный участок. Простая попытка взять «самый широкий» объектив часто приносит в кадр лишний потолок, растянутые края и собственные ботинки.
Ориентация кадра и видео меняют полезную область сенсора
При повороте камеры на 90° физический сенсор остаётся тем же, но его стороны меняются ролями. У полного кадра с объективом 50 мм горизонтальный угол в альбомной ориентации равен 39,6°, вертикальный 27,0°. В портретной ориентации ширина кадра получает угол 27,0°, а высота 39,6°. Диагональ остаётся прежней.
Формат фотографии тоже может обрезать сенсор. Полнокадровый снимок 3:2 использует область 36 × 24 мм. Видео 16:9 при той же ширине 36 мм занимает высоту примерно 20,25 мм. Горизонтальный угол не меняется, а вертикальный у 50 мм уменьшается примерно с 27,0 до 22,9°. Если камера дополнительно делает электронную стабилизацию, она оставляет по краям запас и сужает оба угла.
Кроп в видео не всегда равен привычному кроп-фактору фотокамеры. Одна модель считывает всю ширину сенсора, другая использует центральную область, третья сначала получает полное изображение и обрезает его для стабилизации. Для точной подготовки съёмки введите фактически используемые ширину и высоту области. Их обычно указывают в техническом описании режима или измеряют по контрольному кадру.
Цифровой зум работает похожим образом: камера сохраняет всё меньшую центральную часть и растягивает её до прежнего числа пикселей. Угол становится уже, но объектив не собирает больше деталей. Настоящее увеличение разрешения даёт длиннее фокусное расстояние, более плотный сенсор или меньшая дистанция, а цифровая обрезка только меняет границы готового файла.
Панорама решает обратную задачу. Несколько кадров с поворотом камеры можно соединить в поле зрения шире одного снимка. Итоговый угол зависит от шага поворота, числа кадров и перекрытия. Калькулятор показывает один кадр, поэтому панораму лучше сначала спланировать по его углу, а затем добавить перекрытие для надёжной склейки.
Примеры для портрета, интерьера и небольшой камеры
Полный кадр, 50 мм, дистанция 3 м. Горизонтальный угол равен 39,6°, вертикальный 27,0°, диагональный 46,8°. В кадр помещается участок примерно 2,16 × 1,44 м. Этого хватает для ростового портрета с небольшим запасом.
Полный кадр, 24 мм, дистанция 5 м. Горизонтальный угол вырастает до 73,7°, а размер сцены до 7,5 × 5 м. Объектив удобен для комнаты или здания, но предметы у краёв могут заметно растягиваться из-за перспективы и коррекции геометрии.
APS-C 1,5×, 35 мм, дистанция 2 м. Сенсор 23,5 × 15,6 мм даёт горизонтальный угол около 37,1°. В кадр входит участок 1,34 × 0,89 м. По охвату это близко к 50-миллиметровому объективу на полном кадре.
Micro 4/3, 25 мм, дистанция 1,5 м. Горизонтальный угол составляет 38,2°, ширина сцены около 1,04 м. Такой комплект тоже попадает в знакомую область «нормального» угла, хотя физическое фокусное расстояние вдвое меньше полнокадровых 50 мм.
Сенсор типа 1″, объектив 8,8 мм, дистанция 1 м. При размере 13,2 × 8,8 мм угол совпадает с 24 мм на полном кадре: примерно 73,7° по горизонтали. В кадре окажется участок 1,5 × 1 м.
Полный кадр, 85 мм, дистанция 2 м. Горизонтальный угол сужается примерно до 23,9°, а ширина сцены до 84,7 см. Для поясного портрета это удобно, но в тесной комнате отойти достаточно далеко уже может не получиться.
Где расчёт расходится с реальным объективом
Формула описывает идеальный ректилинейный объектив. Он старается сохранять прямые линии прямыми. Рыбий глаз использует другую проекцию, намеренно изгибает линии и может давать диагональный угол около 180°, который обычная формула не воспроизводит.
Производитель округляет маркировку фокусного расстояния, а зум может немного не доходить до подписанного значения. При фокусировке на близкий объект часть объективов меняет реальный угол. Эффект называют дыханием фокуса. Особенно он заметен в видео, когда границы кадра двигаются во время перевода фокуса.
Коррекция дисторсии тоже обрезает края изображения. Камера или редактор растягивает геометрию, затем удаляет пустые участки. Итоговый угол становится немного уже сырой оптической проекции. Для расстановки камер наблюдения, машинного зрения или съёмки с точностью до сантиметра используйте паспортный угол конкретной модели и проверочный кадр.
Угол обзора связан с другими задачами оптики. Калькулятор глубины резкости покажет, какой диапазон дистанций выглядит приемлемо резким. Калькулятор гиперфокального расстояния поможет пейзажному фотографу совместить резкий передний план и дальний фон. Если нужно подобрать физический размер экрана, а не кадра камеры, используйте калькулятор диагонали телевизора.
Частые вопросы
Ответы уточняют выбор сенсора, настоящее фокусное расстояние и ограничения геометрической модели.
Какой угол обзора у объектива 50 мм на полном кадре?
Примерно 39,6° по горизонтали, 27,0° по вертикали и 46,8° по диагонали для сенсора 36 × 24 мм. Реальный объектив может немного отличаться из-за округления фокусного расстояния и коррекции искажений.
Нужно ли умножать фокусное расстояние на кроп-фактор?
Нет. В калькулятор вводят настоящее значение с объектива и выбирают физический размер сенсора. Умножение на кроп-фактор нужно только для быстрого сравнения поля зрения с полным кадром.
Чем горизонтальный угол отличается от диагонального?
Горизонтальный угол относится к ширине кадра, вертикальный к высоте, диагональный к линии между противоположными углами. В рекламе объектива могут указывать любой из них, поэтому числа нужно сравнивать с одинаковой подписью.
Почему у APS-C угол уже, чем у полного кадра?
Меньший сенсор захватывает центральную часть изображения, которое строит объектив. Фокусное расстояние не меняется, но границы записанного кадра становятся уже.
Можно ли рассчитать, сколько метров войдёт в кадр?
Да. Укажите дистанцию до плоскости объекта. Калькулятор покажет ширину и высоту сцены. На близких расстояниях и у объективов с сильным дыханием фокуса результат будет ориентировочным.
Подходит ли формула для объектива рыбий глаз?
Нет. Рыбий глаз использует специальную проекцию и изгибает прямые линии. Для него нужен паспортный угол обзора и описание конкретной проекции производителя.
Меняет ли объектив перспективу?
Перспективу задаёт положение камеры относительно сцены. Объектив меняет границы кадра. Разная перспектива появляется, когда ради похожего масштаба фотограф с другим объективом подходит ближе или отходит дальше.
Почему фактический кадр немного уже расчётного?
Причиной могут быть округлённое фокусное расстояние, фокусировка вблизи, дыхание фокуса и программная коррекция дисторсии с обрезкой краёв.
Похожие калькуляторы
Возможно вам пригодятся ещё несколько калькуляторов по данной теме:
- Калькулятор глубины резкости. Укажите объектив, диафрагму и дистанцию, чтобы найти границы резкости.
- Калькулятор гиперфокального расстояния. Введите фокусное расстояние, диафрагму и формат сенсора для расчёта.
- Калькулятор выдержки для съёмки звёзд. Введите объектив и параметры сенсора, чтобы получить выдержку без треков.
- Визуальный редактор HTML. Редактируйте бесплатно и онлайн HTML-код, и сразу же смотрите внешний вид текста и страницы в режиме предпросмотра (WYSIWYG).
- Генератор паролей. Создайте сложный и надёжный пароль бесплатно с помощью онлайн-генератора из 8, 10, 12 или большего числа рандомных (случайных) символов.
- Генератор QR-кода. Вставьте ссылку или текст. Готовый QR-код можно скопировать или скачать как PNG.
- Сумма прописью. Переведите сумму в виде цифр в сумму прописью - текстом. Сделайте расшифровку правильно для договоров и других документов.
- Хрономер: время чтения текста. Оцените, сколько времени займёт чтение или произнесение текста вслух. Просто введите текст в форму, и хронометраж рассчитается автоматически.
- Рандомайзер: генератор случайных чисел. Выберите случайное число в нужном диапазоне для любых целей, в частности для розыгрышей и онлайн-лотерей в соцсетях.
- Случайный выбор из списка. Добавьте варианты по одному в строке, укажите количество и выберите режим повторов.
Есть что добавить?
Напишите своё мнение, комментарий или предложение.