Vergelijking: Compact - DSRL camera bij macro fotografie

Invloed van de sensor grootte op de scherpte van de foto.

De sensor van een compact toestel is kleiner, dus heb je minder sterke lenzen nodig om met eenzelfde klein voorwerp de volledige sensor en dus een foto te vullen.

In het geval van de Canon S40 t.o.v. Nikon D70 heb je bij :
* Canon S40 een 1:1.25 (=minder dan een 1:1 macro) sterke lens nodig om met een 9mm breed voorwerp (= sensorbreedte) een foto te vullen. (zie verder)
* Met de D70 heb je een 2.6:1 sterke macrolens nodig om met hetzelfde voorwerp om een foto te vullen.
Sterkere lenzen = meer glas = meer lensfouten = minder scherpe en contrastrijke foto's, dit pleit dus in het voordeel van een compact camera.
 

Invloed op de "scherpte diepte" of "DOF "

• Verschillen Compact- Crop camera:

* Compact camera's hebben een kleine brandpuntsafstand (vb Canon S40: 7.1-21.3mm) , door het feit dat de lens dicht bij de sensor staat.
* Sensor van een compact is veel kleiner (hoogte: 5.35mm) t.o.v. een Crop DSLR camera (Vb Nikon D70: 15.6mm) om hetzelfde voorwerp met  5.35mm hoogte op een crop camera weer te geven op een volledige foto is een macro 2.6:1 nodig i.p.v. een 1:1 voor een compact.

•  Wat is DOF ? (depth of field)

Het is de afstand voor en achter het gefotografeerde onderwerp waarvan de verstrooiingscirkel kleiner is dan 0.025mm op een kleinbeeldfilm (zie ook DOF in rubriek: Lenzen)
Hoe kleiner de verstrooiingscirkel hoe groter de scherptediepte

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De DOF vergroot met een kleinere brandpuntsafstand, dit wordt gedeeltelijk teniet gedaan door de kleinere voorwerpafstand, maar niet in dezelfde verhouding hierdoor  blijft er een duidelijk verschil ten voordele van de compact camera.

• DOF meting

Hier een foto genomen van een onder een helling liggend meetlatje, met helling  0.2mm/1 mm lengte (zie ook "Meten DOF")
De 1ste foto genomen met S40 met voorzetlenzen samen 1:1, de 2de foto genomen met D70 met sigma 105mm 1:1 macro + omgekeerde 50mm lens samen 2.6:1
10mm vult in beide gevallen de volledige sensor.

Foto canon S40 :scherptediepte: +/-0.4mm	Foto D70 scherpte diepte +/-0.1mm

 

De scherptediepte van de S40 is duidelijk groter dan de foto genomen met een  (D70) camera.

• DOF berekening

Bij de DOF  berekening ben ik uitgegaan van volgende gegevens:

Canon S40:
Brandpuntafstand 7.1-21.3    ingesteld op 21.3mm (=105mm Full frame)
Voorwerp afstand : 80cm hierbij kan met een A4  het scherm net volledig gevuld worden  

Nikon D70
Brandpunt afstand 18-70mm ingesteld op 70mm (=105mm Full frame)
Voorwerpafstand :80 cm hierbij kan een A4 het scherm net volledig gevuld worden.

Resultaat:

De DOF berekening geeft een scherptediepte die bij de S40 : 4x groter is dan D70  (27cm i.p.v. 7.65cm) en dit bij een verstrooiings cirkel die 4x kleiner is (0.006mm i.p.v. 0.02mm)
De Compact geeft dus duidelijk een veel grotere scherptediepte dan een 1.5 Crop.
 

• Invloed van brandpuntsafstand op de scherptediepte bij hetzelfde toestel.

Wanneer we bij een crop camera, een 50mm lens gebruiken heeft dit invloed op de scherptediepte t.o.v. 105mm of een 150mm lens ?        
     

foto ter beschikking gesteld door Rupselkopke  

Bij de berekening van de DOF ziet men geen invloed van de brandpuntsafstand op de scherptediepte omdat bij kleinere brandpuntsafstand , de lens tot voorwerpafstand evenredig kleiner wordt.
In de berekening wordt het één door het ander gecompenseerd.
Toch lijkt het alsof een 20mm lens (foto links) een grotere scherptediepte heeft dan een 150mm lens (foto midden).
Reden hiervan is dat bij kleinere brandpuntsafstand  de kijkhoek veel groter is .
Wat achter het voorwerp ligt wordt dus kleiner afgebeeld en samengedrukt, er staat veel meer op.
Daardoor lijkt het  dat de achtergrond scherper is, maar moest je die achtergrond uitvergroten dan zou je zien dat hij even scherp is als de achtergrond van de lens met grote brandpuntsafstand.
De scherptediepte is dus gelijk, maar de achtergrond bij de 300mm zoom is veel waziger omdat hij sterk uitvergroot wordt.

• Hoe zit het bij macrolenzen?

Ook hier blijft de DOF gelijk onafhankelijk van de brandpuntsafstand van de lens.
Een macrolens met vaste brandpuntsafstand heeft meestal bij de 1:1 macrostand een brandpuntsafstand die korter is dan de originele brandpuntsafstand.
De brandpuntsafstand bij 1:1 macro kan je berekenen = minimum scherpstelafstand (in mm bij 1:1 macro)/4
Vb een 105mm macrolens met minimum scherpstelafstand =31,2cm ,de brandpuntsafstand van die lens is bij 1:1 macro: 312mm/4= 78mm
Dit is de brandpuntsafstand die je moet gebruiken bij de berekening van de DOF in macrostand. Zie ook: "macro fotografie"

Meer over DOF bij macro:
http://toothwalker.org
http://www.mhohner.de

• Verschil in DOF tussen en Full frame camera (vb Canon 5D)     en een 1.5 crop DSLR camera (vb Nikon D70)

Bij een full frame DSLR camera is de sensor groter (36 x24mm) t.o.v. een DSLR 1.5 crop (vb D70) met sensorgrootte 23.7x15.6 mm
De sensor staat bij beide camera's op dezelfde afstand t.o.v. de lens.

Hoe zit het met het verschil in DOF voor beide camera's ?

Om de sensor vol te schrijven met eenzelfde beeldgrootte moet de breking bij een full-frame groter zijn (kleiner brandpuntsafstand).
Resultaat is, dat bij full-frame de scherpstel afstand kleiner is (ook de kijkhoek is groter) .
Een ander voorwerp dat zich voor of achter het voorwerp bevind waarop scherpgesteld wordt, zal met de Full frame verder van de sensor geprojecteerd worden (resp. achter of vóór de sensor).
Dit voorwerp zal dus minder gefocusseerd zijn (scherpte diepte kleiner - verstrooiingscirkel groter),dan bij een crop.
Een crop DSLR camera zal dus meer scherptediepte geven bij macrofoto's, dan een Full frame camera.

Berekening van de DOF

Bij de berekening van de DOF werd uitgegaan van dezelfde vergroting, daarom werd de voorwerpafstand bij de D70 op 30 cm (crop1.5) gezet t.o.v. 20cm voor de full frame Canon5D.(we hadden ook de brandpuntsafstand van de crop met factor 1.5 kunnen verkleinen =66.66mm)
We zien dat voor een FF, de DOF maar de helft is van de D70 voor dezelfde vergroting!
Hierbij is de Circle of confusion  1.5x  groter. (de sensor is 1.5x kleiner)
Bij F/8 heeft de D70 nog steeds dezelfde DOF als de 5D bij F/16, dat betekend een volle stop lichtwinst t.o.v. een full frame, we kunnen met de D70 dus eventueel op dubbele sluitersnelheid fotograferen (om bewegingsonscherpte te vermijden ) met als resultaat eenzelfde DOF als de Full frame.

Invloed van de sensor grootte op de macro vergroting

Een Canon S40 compact camera heeft een sensor die 7.2x 5.35mm groot is en heeft een max. resolutie van 2272x1704pix = 4,1 M pix
Een Nikon D70 DSLR camera heeft een sensor grootte van 23.7 x x15.6mm en een max. resolutie van 3000 x2000pix =6M pixels

De Canon S40  (4M pixels) met een 1/1.8inch CCD  (7.2 x 5.35mm) heeft dus maar een voorwerp hoogte van 5.35mm nodig om met een macro lens van 1:1  een foto te vullen.
Een Nikon D70 zal met een 1:1 macrolens zal een foto slechts kunnen volledig vullen met een voorwerp van 15.6mm
Om hetzelfde voorwerp even groot op een foto te hebben, heeft een DSLR Nikon D70 (6M pixels) een 15.6/5.35= 2.91  dus een 2.9:1 sterke macrolens nodig om dezelfde foto te maken.(die foto zal wel meer pixels hebben 6M i.p.v. 4Mpix)

Een voorbeeld:
Stel, we willen een goede macrofoto van 15x10cm die 300 pix/inch (1 inch=2.54cm) resolutie heeft.
Dit is (15/2.54 x300) x (10/2.54x300) = 1780 x1180 = 2,1 M pixels (zie ook de rubriek:"Basisregels")

• Bij een Canon S40 heb je horizontaal 2272 pix op 7.2mm chip breedte en verticaal 1704 pix op 5.35mm hoogte.
  Totaal +/- 4M pixels. Wil je een foto met 2.1M pixels dan zal dus minimum een chip oppervlakte van 5.64 x 3.7mm moeten bedekt zijn met het voorwerp.
   Met een 1:1 macro lens kan je dus met een voorwerp van 5.64x3.7mm, (na croppen of digitaal inzoomen) een volledige 10x15cm foto vullen met 300pix/inch.
   
• Bij Nikon D70 heb je horizontaal 3000 pix op 23.7mm chip breedte en verticaal 2000pix op 15.6mm hoogte. Totaal 6M pix.
  Wil je een foto met 2.1M pixels dan zal een chip oppervlakte van 14.1 x 9.2mm moeten bedekt zijn met het voorwerp.
  Met een 1:1 macrolens kan je dus met een voorwerp van 14.1x 9.2mm (na croppen ) een volledige 10x15cm foto vullen met 300pix/inch.

Samenvatting:

• Willen we eenzelfde foto (300pix/inch)  maken  van een 3.7mm hoog voorwerp, dan zal dat voor Canon lukken met een 1:1 macrolens.
  Voor de D70 zal om eenzelfde 3.7mm hoog voorwerp een volledige foto te vullen met evenveel pixels een 2.5:1 sterke macrolens nodig zijn in vergelijking met 1:1 met de S40, niettegenstaande het hoger aantal pixels van de Nikon D70 t.o.v. de S40.
• Hoe hoger resolutie van de CCD (totale pixels per beeld) hoe meer met foto bewerkingssoftware kan gekropt of digitaal ingezoomd worden, met een nog aanvaardbare resolutie als gevolg.
• Eigenlijk gaat het om de pixel-densiteit van de chip.
  Voor hetzelfde resultaat zou de D70: 38M pixels moeten hebben t.o.v. 4Mpix bij de S40. Dan zou met de Nikon een crop kunnen gemaakt worden met evenveel pixel en dezelfde voorwerp grootte als de S40.
  Hogere pixel densiteit geeft normaal wel meer ruis, wat dan wel in het nadeel werkt van een Compact, hogere ISO waarden zijn hier nauwelijks bruikbaar.

Testmateriaal

Een foto van een 1mm grote vogelvlo genomen met een Compact camera S40 met voorzetlenzen. (schaal verdeling is 0.1mm)

Een vogelvlo gefotografeerd met Nikon D70 met 105mm macro 1:1  + omgekeerde 50mm lens = samen 2.6:1 nadien gekropt.

Een vogelvlo is voor mij een ideaal referentie materiaal om mijn macro opstelling te testen. Omdat dit zowat het kleinste voorwerp is wat een normale macro opstelling aan kan. De vlooien vang ik in de zomer op een nestkastje van meesjes in de tuin.

Conclusie

• Met een compact zijn veel minder sterke lenzen nodig om dezelfde beeldgrootte te kunnen fotograferen dan een DSLR
• Door de minder sterke breking zal voor (zeer) kleine voorwerpen een compact scherpere beelden geven  dan een DSLR
• De scherpte diepte is bij een compact ongeveer factor 4 groter t.o.v. een DSLR camera.
• De scherpte diepte is bij een DSLR 1.5 Crop is  ongeveer factor 2 groter t.o.v. een Full frame DSLR camera.
• Door de hogere pixel densiteit zal een compact wel meer ruis geven, er kan dus enkel met de lagere ISO waarden een goed resultaat verkregen worden.
• Voor eenzelfde toestel en eenzelfde 1:1 macro vergroting heeft een lens met korte brandpuntsafstand eenzelfde scherptediepte als een lens met grotere brandpuntsafstand.
• Een compact heeft een grotere DOF maar  zet ook de achtergrond scherp op in beeld, dat is nadelig voor  een mooie bokeh (zie lenzen)
• Bij eenzelfde scherptediepte heb je één  lichtstop voordeel met een 1.5 crop  t.o.v. een full frame, waardoor je macro's op hogere sluitersnelheid kunt fotograferen, wat een voordeel is als je uit de hand werkt, ofwel kan je de ISO  1 stop lager zetten wat ruisvoordeel geeft.

© Beertje  20-11-2010