Dette er del to av to i en artikkelserie om brikkestørrelser.
Del 1 finner du her. Les gjerne den først.
I denne artikkelen skal vi grave oss litt ned i fysikken som gjelder for bildebrikker og optikk. Vi kommer ikke til å ta for oss ulike merker eller kamerasystemet (annet enn som enkelteksempler).
Dette er en artikkel for teknologiinteresserte som vil lære mer om hvordan kameraet og fysikken rundt det fungerer. Denne artikkelen vil ikke gjøre deg til en bedre fotograf når det gjelder å se deg ut motivene og fange dem best mulig, men kan lære deg noe om mulighetene og begrensningene i utstyret ditt.
Definisjoner
Først begynner vi med noen definisjoner, bare for å avklare hva vi mener med ulike begreper:
• Bildebrikke: Den brikken som objektivet projiserer bildet til, registrerer dette, og sender det videre som elektriske signaler, altså den delen som har erstattet filmen vi brukte i gamle dager. Den kalles ofte for sensor, men siden det er en chip, eller brikke, med millioner av sensorer på, blir det riktigere å kalle den en bildebrikke.
• Fullformat: Bildebrikke på 36x24mm (samme størrelse som en vanlig rute på 135-film i gamle dager)
• Beskjæringsfaktor: ofte kalt "cropfaktor". Faktoren du må multiplisere brennvidden på kameraet for å vite hvilken brennvidde du må bruke på et fullformatkamera for å få samme bildevinkel (utsnitt). Egentlig er det forholdet mellom diagonalen på fullformatbrikken og diagonalen på brikken på det aktuelle kameraet.
• 2x beskjæring: Bildebrikke med halve diagonalen (altså ¼ av arealet) til fullformat, for eksempel MircoFourThirds som Olympus og Panasonic bruker.
• Mindre bildebrikke: Bildebrikke mindre enn 36x24mm
Beskjæringsfaktor og brennviddeekvivalenter
Når man snakker om ulik brikkestørrelse, dukker fort uttrykk av typen «25mm, tilsvarer 50 millimeter på fullformat» opp. Dette utrykket betyr egentlig bare at du får den samme bildevinkelen som med 50mm på fullformat, fordi brennvidden er en egenskap ved objektivet som ikke endres uansett hvilken brikkestørrelse det brukes sammen med. Men det er mer ved et objektiv enn bildevinkelen, og disse egenskapene vil i ulik grad variere med brikkestørrelsen:
1. Blender
2. Dybdeskarphet
3. Bokeh
4. Skarphet
5. Optiske feil
La oss se på disse punktene (og noen flere) litt nærmere.
Blenderåpning
Vi starter med noe av det letteste, men likevel noe av det vanskeligste, nemlig blenderåpningen. Det er den som egentlig skaper mange av forskjellene man opplever mellom store og små bildebrikker.
Blenderåpningen er ikke noe mer hokus-pokus enn den åpningen lyset slipper gjennom i objektivet. Størrelsen på den avgjør derfor hvor mye lys som kommer gjennom. Så langt er det greit.
Størrelsen på denne åpningen oppgis normalt som forholdet mellom brennvidden og diameteren på åpningen. Så hvis du har 50mm brennvidde og en diameter på blenderen på 25mm, har du 50/25=2. Dette skrives normalt som f/2, altså brennvidden (focal length) delt på 2.
Mengden lys som slippes inn avhenger av arealet på blenderen, så det er proporsjonalt med kvadratet av blenderen. Det betyr at hvis diameteren på blenderen blir dobbelt så stor, blir mengden lys som slipper inn fire ganger så stort. Det er derfor vi får litt pussige blendertall som f/1.0, f/1.4, f/2, f/2,8, f/4 osv. Du ser at tallene dobles for annet hvert nummer. Skarpe hoder ser også at tallene er (avrundet) hhv. kvadratroten av 1, 2, 4, 8 og 16. Altså: Dobler du diameteren på blenderen, firedobler du mengden lys som slipper inn.
Grunnen til at vi oppgir størrelsen på blenderen som en brøk som funksjon av brennvidden, er at da slipper man å forholde seg til brennvidden når man beregner eksponeringen. Det er nemlig så viselig innrettet at eksponeringen avhenger av hvor mye lys som kommer fra hvert objekt i bildet. Hvis du dobler brennvidden du har på kameraet ditt, og beholder blendertallet, dobles også diameteren på blenderen. Men når du dobler brennvidden, dobles også størrelsen på alle objektene i motivet, og dermed blir eksponeringen fortsatt riktig.
Hvis du for eksempel skal ta bilde av en fugl og bruker en 400mm f/2.8, og så bytter objektiv til en 200mm f/2.8 så beholdes blendertallet, men siden blenderåpningen er en funksjon av brennvidden og du halverer brennvidden, halverer du også diameteren på blenderen så en firedel av antallet fotoner slipper gjennom. Men samtidig blir fuglen halvparten så høy og halvparten så bred på bildet. Det betyr at lyset fra fuglen bare skal belyse ¼ av antallet piksler på bildebrikken, og eksponeringen blir derfor den samme.
Så hva har dette med størrelsen på bildebrikken å gjøre? Jo, når du går fra "fullformat" til for eksempel halvparten, 2x beskjæring, må du også halvere brennvidden for å få samme utsnitt. Halverer du brennvidden, men beholder blendertallet, blir diameteren på blenderen halvert, og dermed mottar bildebrikken ¼ av lyset som treffer fullformatbrikken.
I eksemplet vårt med fuglen, betyr det at du går fra 400mm f/2.8 på fullformat til 200mm f/2.8 på et kamera med 2x beskjæring vil du halvere diameteren på blenderen så ¼ av fotonene slipper igjennom, men du reduserer ikke størrelsen på motivet, slik at ¼ av fotonene må belyse like stor del av bildebrikken.
Pikselstørrelse
Så i utgangspunktet har vi ¼ av lyset å jobbe med, og en bildebrikke med ¼ av arealet. Dersom bildebrikken har samme pikselstørrelse som fullformatkameraet (men antallet piksler er ¼), genereres bildet på samme måte som på fullformatkameraet, men med ¼ av informasjonen. Alternativt kan antall piksler være det samme, da blir pikslene mindre, og mottar mindre lys hver. Dermed krever det kraftigere forsterkning av signalet (og samtidig forsterkes støyen) for å generere et riktig eksponert bilde, og resultatet blir et svakere signal/støy-forhold (SNR).
Det som er vanlig i kameraer med 2x beskjæring er en kombinasjon av disse, at det er litt færre piksler og at pikslene er litt mindre, så man får litt mindre detaljer, og litt svakere SNR.
Pikslene på en bildebrikke kan sammenliknes med vannbøtter. Jo større pikslene er, desto flere fotoner er det plass til. Når bøtta er full får du ikke puttet mer lys eller mer informasjon i den, og alt som «renner over» er tapt. Det betyr at større piksler gjør at hver av dem kan ta imot mer lys før de renner over, og dermed får du ikke like lett utbrente høylys i bildet.
Siden signalet er svakere med små piksler, må du forsterke det, og da forsterker du også støyen som er generert. Dermed får du mer støy i bildet. Det betyr at det blir vanskeligere å skille detaljer fra støy i de mørke områdene (de med svakest signal), og man trenger mer lys for å hente ut detaljer enn det man trenger fra bildebrikker med større piksler.
Siden fullformatbrikker normalt har større piksler, får man altså hentet mer detaljer både fra de lyse og de mørke områdene av bildet, og dermed et større dynamikkomfang. Feileksponerer du bildet, er det større mulighet for å hente dette inn igjen i etterbehandlingen, jo større piksler du har.
Diffraksjon
Et annet element rundt pikselstørrelse er diffraksjon. Kort fortalt, er diffraksjon en brytning av lyset ved kanten av blenderen som gjør at lysstråler som passerer der treffer andre steder enn de skal, og gir uskarphet til hele bildeflaten. Jo større omkretsen er i forhold til arealet på blenderen, desto større blir diffraksjonen. Med mindre bildebrikker, og dermed kortere brennvidder blir også blenderen mindre. Men blenderens omkrets blir lineært mindre, mens arealet reduseres med kvadratet av dette. Eller for å si det enklere – når du halverer diameteren på blenderen, halverer du også omkretsen, mens arealet blir en firedel. Dermed får du «mer omkrets» i forhold til arealet jo mindre blenderen blir.
Jo mindre piksler du opererer med, desto mindre blendertall må du ha for at du ikke skal se denne uskarpheten, men blender du nok ned, vil du kunne se den, uavhengig av pikselstørrelse. På kompaktkameraer med liten bildebrikke kan du ofte se det allerede på største blender.
I dag er dette et mindre problem, for kameraene har fått så mye regnekraft at de kan beregne hvordan disse lysstrålene statistisk fordeler seg over bildeflaten, og bruke det til å regne seg tilbake til hvordan bildet hadde vært uten diffraksjon, og «fikse» bildet ut fra det. Dette er avansert matematikk som benyttes i flere og flere kameraer, men selv om dette er en hjelp vil det oppstå feil i prosessen slik at det fortsatt aldri er til å komme fra at det beste er å starte med et system som har minst mulig diffraksjon i utgangspunktet.
Dybdeskarphet
Dybdeskarpheten i et bilde styres av tre faktorer, brennvidde, fokusavstand og blenderåpning.
Når du endrer brennvidden, og beholder blendertallet og fokusavstanden, endrer du dybdeskarpheten.
Dette er egentlig en sannhet med modifikasjoner, for når du endrer brennvidden, men beholder blendertallet, endrer du også den fysiske diameteren på blenderen. Beholder du den fysiske diameteren, beholder du også dybdeskarpheten, uavhengig av brennvidden.
Noen ganger ønsker man å ha så mye som mulig av bildet i fokus, andre ganger så lite som mulig.
Tar du et bilde med mobiltelefonen din, vil omtrent hele bildet være i fokus. Det er fordi diameteren på blenderen er ekstremt liten (typisk 1,4mm eller der omkring).
Små bildebrikker (som bruker korte brennvidder og dermed har liten diameter på blenderåpningen) gjør det derfor lettere å få stor dybdeskarphet. For store bildebrikker blir det motsatt.
Men dette er likevel ikke helt sant. For hvis du har en stor bildebrikke og vil ha stor dybdeskarphet, kan du blende ned. Hvis vi igjen tar eksempelet med fullformat sammenliknet med 2x beskjæring, kan du med fullformatkameraet blende ned 2 blendertrinn og få like stor dybdeskarphet som med 2x beskjæring. Siden vi så ovenfor at du med 2x beskjæring har ¼ av lyset å jobbe med, kan du blende ned to blendertrinn på fullformat, og da har du samme lysmengde og samme dybdeskarphet som på 2x beskjæring. Tilsvarende kan du øke blenderen med to trinn på kameraet med 2x beskjæring for å få tilsvarende liten dybdeskarphet som på fullformat.
Det siste er ikke alltid så lett. Skal du ta et portrett, og setter en 85mm f/1.4 på fullformatkameraet ditt, trenger du 42,5mm f/0,7 på 2x beskjæring. Så vidt jeg vet, finnes ikke noe sånt. Derfor er det ganske lett å få stor dybdeskarphet på et fullformatkamera, men ikke like lett å få liten dybdeskarphet på et kamera med mindre bildebrikke.
Dybdeskarpheten er også med på å styre bokeh-en. Bokeh er et navn på kvaliteten på bakgrunnsuskarpheten. Den er i stor grad subjektiv, og ikke noe vitenskapelig, målbart fenomen. Jo mindre dybdeskarpheten er, desto penere bokeh gir objektivet. Det er derfor lettere å få pen bokeh med større bildebrikke. I tillegg har det også endel å si hvordan objektivet er konstruert, men det blir likt, uavhengig av brikkestørrelse.
Alt henger sammen
Hvis vi tar utgangspunkt i et fullformatkamera (A) og et kamera med 2x beskjæring (B), som begge har samme antall piksler, får vi følgende interessante sammenheng:
1) For å få samme bildevinkel må A ha dobbelt så lang brennvidde som B
2) Med dobbelt så lang brennvidde på A er det 4 ganger så mange fotoner som treffer bildebrikken
3) For å få samme dybdeskarphet med A må du blende ned to blendertrinn (dobbelt så høyt blendertall) sammenliknet med B. Da sitter du igjen med like mye lys som B. For også å ha samme lukkertid som B, må du skru opp ISO-verdien to trinn (fire ganger så høy ISO-verdi), som gir en 4 ganger så kraftig forsterkning av signalet, altså akkurat det samme som B har i utgangspunktet.
4) Så skal du ha identiske bilder fra A og B, må A ha dobbel brennvidde, dobbelt blendertall og fire ganger så høy ISO-verdi som B.
Ut fra pkt. 4) forstår vi at når noen påstår at for eksempel 100mm på fullformat tilsvarer 50mm på 2x beskjæring, så stemmer ikke det. Det stemmer bare for bildevinkelen. Det stemmer ikke for dybdeskarphet og lysmengde. 100mm f/2 på fullformat tilsvarer 50mm f/1 på 2x beskjæring.
Ovenfor tok vi utgangspunkt i at bildebrikkene hadde samme antall piksler. Hvis vi i stedet sier at de har samme størrelsen på pikslene, trenger man ikke forsterke signalet noe mer enn med fullformatbrikken, men man sitter igjen med bare ¼ av detaljene (informasjonen). Til gjengjeld har du det samme støynivået og det samme dynamikkomfanget.
Ut fra dette kan det se ut som alt man kan gjøre med et et kamera med 2x beskjæringsfaktor kan man også gjøre med et fullformatkamera. Og fullformatkameraet kan i tillegg gjøre mer.
Men så lett er det jo heller ikke.
Fordeler med liten bildebrikke
Til nå har vi håndtert det rent teoretiske, men foto er ikke bare teori. Det er ganske mye mer. Hvis du gjør som i punkt 4 over, får du da to identiske bilder? Ikke helt. Det viser seg nemlig at det er noen flere forskjeller.
Optikk
Jo mindre bildebrikke du har, desto lettere er det å lage optikk som er skarp i hjørnene, med lite feilbrytning. Det er lettere å lage optikk som er skarpest på største blender og det er lettere å lage god optikk med svært stor blender. Dersom god optikk med stor blender skal dekke en større bildebrikke, må objektivet lages større, tyngre og dyrere.
Disse tre elementene reduserer noe av forskjellen vi snakket om over. Har du et fullformatkamera og skal ta et særlig skarpt bilde med liten dybdeskarphet, er det ikke sikkert at du ønsker å bruke største blender, for den er aldri skarpest. Det er den ofte på optikk for mindre bildebrikker. Dermed er forskjellen på to blendertrinn, som vi stadfestet over, kanskje en del mindre.
Olympus har lansert en 17mm f/1.2. Den gir omtrent samme utsnitt som 35mm på fullformat. Det finnes omtrent ingen 35mm f/1.2 for "fullformat" (originalprodusentene eller de store tredjepartsprodusentene lager ingen). Det betyr at i noen tilfeller får du mer lyssterke objektiver til de mindre bildebrikkene, noe som ytterligere reduserer forskjellen. Den reduserte forskjellen gjelder lysmengden, ikke dynamikkomfanget (gitt samme pikseltall for de to bildebrikkene).
Det er sjelden du ser fullformatoptikk som er skarp i hjørnene på de største blenderne. Dette er generelt mye bedre på optikk for mindre bildebrikker. Det er ikke alltid hjørneskarpheten er viktigst, men det er et element å tenke på. Optikkprodusentene har i senere tid blitt mye flinkere til å korrigere for feilbrytninger i hjørnene, så der har forskjellen blitt mindre.
De små bildebrikkene har normalt mindre piksler. Mindre piksler krever at optikken klarer å gjengi mer detaljer pr. areal glass enn fullformatoptikken. I dag er dette stort sett ikke noe problem med ny optikk fordi særlig høykvalitetsobjektiver er konstruert med tanke på nye kameraer med flere piksler, men du kan få utfordringer med eldre objektiver.
Bildestabilisator
Hvis du tar bilder håndholdt av noen lunde stillestående motiver, er bildestabilisatoren et svært nyttig verktøy. Det er lettere å lage gode bildestabilisatorer for mindre bildebrikker, og i dag er det Olympus og Panasonic som har antakelig de beste løsningene her. Begge er produsenter som lager kameraer med 2x beskjæringsfaktor. Når lyset er svakt, og man ofte tyr til fullformatkameraer for å fange mest mulig lys, er bildestabilisatoren et interessant supplement, som kan utgjøre en mye større forskjell enn en større bildebrikke.
Husk at bildestabilisator ikke erstatter stor blenderåpning (eller stor bildebrikke) dersom du ønsker liten dybdeskarphet eller trenger korte lukkertider, og naturligvis ikke for motiver i bevegelse. Til utpreget lange eksponeringstider vil et stativ alltid gi best stabilitet.
Elektronisk lukker
Når du tar video og panorerer eller bruker elektronisk lukker og svært korte lukkertider på raskt bevegelige motiver kan du få bedre resultat på mindre bildebrikke. Dette skyldes at dataene leses ut linje for linje av bildebrikken, og det går raskere å lese dette ut av mindre bildebrikker. Derfor får man mindre rolling shutter og man får mindre av tilsvarende effekt på ekstremt korte lukkertider på motiver i rask bevegelse.
Størrelse og vekt
Noen vil ha store, stødige kameraer med god ergonomi, knapper på alle de rette stedene og et fantastisk godt grep. Andre skal bære utstyret lenge av gangen og synes at det er viktig å spare noen kilo og liter. Her er det ikke noe som er rett og galt, ingen fasitsvar på hva som er best.
Skal du bære utstyret langt er størrelse og vekt viktig, og selv for dem som ikke skal det, er det lettere å ta med seg kompakt og lett utstyr når man går ut av døra. Hvis det gjør at du bruker utstyret mer og kommer hjem med flere bilder, er valget enkelt.
Mindre bildebrikke tar mindre plass, optikken har kortere brennvidder og tegner en mindre bildesirkel som gjør at den også tar mindre plass, og alt veier mindre.
Pris og muligheter
De mindre bildebrikkene tilbyr lavere pris på en del områder. Det gjelder både kameraene i seg selv (selv om denne forskjellen har blitt mindre i senere tid) og for optikk til motivtyper som ellers blir utilgjengelige for folk flest. Olympus har for eksempel en fantastisk god 300mm f/4. Produsenten påstår, feilaktig, at det tilsvarer en 600 f/4 på fullformat, men vi vet nå at det tilsvarer en 600mm f/8 på fullformat. Forskjellen er at det ikke finnes noen 600 f/8 for fullformat (unntatt kanskje en 300mm f/4 med 2x telekonverter). Olympus sin løsning blir derfor mindre og billigere enn fullformatalternativene (eller vesentlig bedre hvis du sammenlikner med 300mm f/4 + telekonverter).
På den annen side finnes det heller ingenting som er ekvivalent med 600 f/4 på "fullformat" til 2x beskjæring. Da måtte man hatt en 300mm f/2, og det tror jeg ville blitt voldsomme greier både når det gjelder vekt og pris.
Så hva betyr alt dette i praksis?
Dersom du skal fotografere i meget krevende lysforhold, vil overnevnte faktorer ha betydning. I grei belysning vil ofte andre ting være viktigere. Uten ekstremt toneomfang i motivet vil det ha mer å si om du liker fargene kameraet gir, eller om kameraet passer i hendene dine eller andre elementer som ikke omfattes av denne artikkelen overhodet. Dette var bare en teoretisk gjennomgang av en del faktorer som påvirker ytelsen.
Konklusjon
Alle forhold som påvirker lysmengde, signal/støy-forhold og dybdeskarphet henger sammen, slik at hvis du går for en mindre bildebrikke, må du bruke kortere brennvidder for samme utsnitt, men du må ha lavere blendertall (som gir samme diameter på blenderen) for å få samme dybdeskarphet. Det vil samtidig gi like stor lysmengde for de to bildebrikkene, og dermed i teorien like bilder, dersom bildebrikkene har samme oppløsning.
Dersom du skal ha den ypperste bildekvaliteten er det i de aller fleste tilfeller størst mulig bildebrikke og store piksler som gjelder, men som vi har sett er det faktorer som virker til fordel for mindre bildebrikker i en del tilfeller. Størrelse, vekt og pris er faktorer bare du kan vurdere ut fra dine egne forutsetninger, og der er det ingen fasitsvar, men som alltid er det dårligste kameraet det som ligger igjen hjemme.
Noen sluttkommentarer
Hvor vidt du ser forskjellen på bildene fra et fullformatkamera og et kamera med mindre bildebrikke kommer an på øynene som ser – hvor trent du er for å se den typen forskjeller. Det kommer også an på motivet – med normalt lys og normalt kontrastomfang er det liten forskjell å se. Når du presser kameraet mot grensene, vil forskjellene bli større.
Det har alltid (så lenge vi har hatt digitalkameraer) vært profesjonelle fotografer som har brukt kameraer med mindre bildebrikke. Enten fordi det ikke har vært passende kameraer med større brikke, av økonomiske grunner eller av praktiske grunner. Det er med andre ord ikke noe «uprofesjonelt» med kameraer med mindre bildebrikke. Det varierer med hva man fotograferer hva som er best eller bra nok.
En del av forskjellene i dynamikkomfang og støynivå gjelder når man sammenlikner bildebrikker av samme generasjon. Dersom vi sammenlikner en ny brikke med 2x beskjæring med en eldre fullformatbrikke blir forskjellene mye mindre eller helt borte.
Du får kameraer med bildebrikker i en rekke ulike størrelser. Vi har, i denne artikkelen, valgt å sammenlikne fullformat med kameraer med 2x beskjæringsfaktor, rett og slett fordi det gjør matematikken lettere. Det vanligste formatet er antakelig 1,5x og 1,6x beskjæringsfaktor. Du får også kameraer med mindre brikker enn 2x og større brikker enn fullformat. Alle forhold beskrevet i denne artikkelen er gyldige også for disse.
Har jeg glemt noe vesentlig? Diskutér fritt, men vær saklig.
Del 1 finner du her. Les gjerne den først.
I denne artikkelen skal vi grave oss litt ned i fysikken som gjelder for bildebrikker og optikk. Vi kommer ikke til å ta for oss ulike merker eller kamerasystemet (annet enn som enkelteksempler).
Dette er en artikkel for teknologiinteresserte som vil lære mer om hvordan kameraet og fysikken rundt det fungerer. Denne artikkelen vil ikke gjøre deg til en bedre fotograf når det gjelder å se deg ut motivene og fange dem best mulig, men kan lære deg noe om mulighetene og begrensningene i utstyret ditt.
Definisjoner
Først begynner vi med noen definisjoner, bare for å avklare hva vi mener med ulike begreper:
• Bildebrikke: Den brikken som objektivet projiserer bildet til, registrerer dette, og sender det videre som elektriske signaler, altså den delen som har erstattet filmen vi brukte i gamle dager. Den kalles ofte for sensor, men siden det er en chip, eller brikke, med millioner av sensorer på, blir det riktigere å kalle den en bildebrikke.
• Fullformat: Bildebrikke på 36x24mm (samme størrelse som en vanlig rute på 135-film i gamle dager)
• Beskjæringsfaktor: ofte kalt "cropfaktor". Faktoren du må multiplisere brennvidden på kameraet for å vite hvilken brennvidde du må bruke på et fullformatkamera for å få samme bildevinkel (utsnitt). Egentlig er det forholdet mellom diagonalen på fullformatbrikken og diagonalen på brikken på det aktuelle kameraet.
• 2x beskjæring: Bildebrikke med halve diagonalen (altså ¼ av arealet) til fullformat, for eksempel MircoFourThirds som Olympus og Panasonic bruker.
• Mindre bildebrikke: Bildebrikke mindre enn 36x24mm
Her ser du den relative størrelsesforskjellen på ulike bildebrikker.
Beskjæringsfaktor og brennviddeekvivalenter
Når man snakker om ulik brikkestørrelse, dukker fort uttrykk av typen «25mm, tilsvarer 50 millimeter på fullformat» opp. Dette utrykket betyr egentlig bare at du får den samme bildevinkelen som med 50mm på fullformat, fordi brennvidden er en egenskap ved objektivet som ikke endres uansett hvilken brikkestørrelse det brukes sammen med. Men det er mer ved et objektiv enn bildevinkelen, og disse egenskapene vil i ulik grad variere med brikkestørrelsen:
1. Blender
2. Dybdeskarphet
3. Bokeh
4. Skarphet
5. Optiske feil
La oss se på disse punktene (og noen flere) litt nærmere.
Blenderåpning
Vi starter med noe av det letteste, men likevel noe av det vanskeligste, nemlig blenderåpningen. Det er den som egentlig skaper mange av forskjellene man opplever mellom store og små bildebrikker.
Blenderåpningen er ikke noe mer hokus-pokus enn den åpningen lyset slipper gjennom i objektivet. Størrelsen på den avgjør derfor hvor mye lys som kommer gjennom. Så langt er det greit.
Størrelsen på denne åpningen oppgis normalt som forholdet mellom brennvidden og diameteren på åpningen. Så hvis du har 50mm brennvidde og en diameter på blenderen på 25mm, har du 50/25=2. Dette skrives normalt som f/2, altså brennvidden (focal length) delt på 2.
Mengden lys som slippes inn avhenger av arealet på blenderen, så det er proporsjonalt med kvadratet av blenderen. Det betyr at hvis diameteren på blenderen blir dobbelt så stor, blir mengden lys som slipper inn fire ganger så stort. Det er derfor vi får litt pussige blendertall som f/1.0, f/1.4, f/2, f/2,8, f/4 osv. Du ser at tallene dobles for annet hvert nummer. Skarpe hoder ser også at tallene er (avrundet) hhv. kvadratroten av 1, 2, 4, 8 og 16. Altså: Dobler du diameteren på blenderen, firedobler du mengden lys som slipper inn.
Grunnen til at vi oppgir størrelsen på blenderen som en brøk som funksjon av brennvidden, er at da slipper man å forholde seg til brennvidden når man beregner eksponeringen. Det er nemlig så viselig innrettet at eksponeringen avhenger av hvor mye lys som kommer fra hvert objekt i bildet. Hvis du dobler brennvidden du har på kameraet ditt, og beholder blendertallet, dobles også diameteren på blenderen. Men når du dobler brennvidden, dobles også størrelsen på alle objektene i motivet, og dermed blir eksponeringen fortsatt riktig.
Hvis du for eksempel skal ta bilde av en fugl og bruker en 400mm f/2.8, og så bytter objektiv til en 200mm f/2.8 så beholdes blendertallet, men siden blenderåpningen er en funksjon av brennvidden og du halverer brennvidden, halverer du også diameteren på blenderen så en firedel av antallet fotoner slipper gjennom. Men samtidig blir fuglen halvparten så høy og halvparten så bred på bildet. Det betyr at lyset fra fuglen bare skal belyse ¼ av antallet piksler på bildebrikken, og eksponeringen blir derfor den samme.
Så hva har dette med størrelsen på bildebrikken å gjøre? Jo, når du går fra "fullformat" til for eksempel halvparten, 2x beskjæring, må du også halvere brennvidden for å få samme utsnitt. Halverer du brennvidden, men beholder blendertallet, blir diameteren på blenderen halvert, og dermed mottar bildebrikken ¼ av lyset som treffer fullformatbrikken.
I eksemplet vårt med fuglen, betyr det at du går fra 400mm f/2.8 på fullformat til 200mm f/2.8 på et kamera med 2x beskjæring vil du halvere diameteren på blenderen så ¼ av fotonene slipper igjennom, men du reduserer ikke størrelsen på motivet, slik at ¼ av fotonene må belyse like stor del av bildebrikken.
Pikselstørrelse
Så i utgangspunktet har vi ¼ av lyset å jobbe med, og en bildebrikke med ¼ av arealet. Dersom bildebrikken har samme pikselstørrelse som fullformatkameraet (men antallet piksler er ¼), genereres bildet på samme måte som på fullformatkameraet, men med ¼ av informasjonen. Alternativt kan antall piksler være det samme, da blir pikslene mindre, og mottar mindre lys hver. Dermed krever det kraftigere forsterkning av signalet (og samtidig forsterkes støyen) for å generere et riktig eksponert bilde, og resultatet blir et svakere signal/støy-forhold (SNR).
Større bøtter gir plass til mer lys og dermed større kontrastomfang og mer detaljer i høylys og mørke
Det som er vanlig i kameraer med 2x beskjæring er en kombinasjon av disse, at det er litt færre piksler og at pikslene er litt mindre, så man får litt mindre detaljer, og litt svakere SNR.
Pikslene på en bildebrikke kan sammenliknes med vannbøtter. Jo større pikslene er, desto flere fotoner er det plass til. Når bøtta er full får du ikke puttet mer lys eller mer informasjon i den, og alt som «renner over» er tapt. Det betyr at større piksler gjør at hver av dem kan ta imot mer lys før de renner over, og dermed får du ikke like lett utbrente høylys i bildet.
Siden signalet er svakere med små piksler, må du forsterke det, og da forsterker du også støyen som er generert. Dermed får du mer støy i bildet. Det betyr at det blir vanskeligere å skille detaljer fra støy i de mørke områdene (de med svakest signal), og man trenger mer lys for å hente ut detaljer enn det man trenger fra bildebrikker med større piksler.
Siden fullformatbrikker normalt har større piksler, får man altså hentet mer detaljer både fra de lyse og de mørke områdene av bildet, og dermed et større dynamikkomfang. Feileksponerer du bildet, er det større mulighet for å hente dette inn igjen i etterbehandlingen, jo større piksler du har.
Diffraksjon
Et annet element rundt pikselstørrelse er diffraksjon. Kort fortalt, er diffraksjon en brytning av lyset ved kanten av blenderen som gjør at lysstråler som passerer der treffer andre steder enn de skal, og gir uskarphet til hele bildeflaten. Jo større omkretsen er i forhold til arealet på blenderen, desto større blir diffraksjonen. Med mindre bildebrikker, og dermed kortere brennvidder blir også blenderen mindre. Men blenderens omkrets blir lineært mindre, mens arealet reduseres med kvadratet av dette. Eller for å si det enklere – når du halverer diameteren på blenderen, halverer du også omkretsen, mens arealet blir en firedel. Dermed får du «mer omkrets» i forhold til arealet jo mindre blenderen blir.
Diffraksjonen ses tydelig på disse bildene, tatt på f/5.6 (t.v.) og f/16. Begge forstørret til 100% og tatt med et kamera med 1,6x beskjæring.
Jo mindre piksler du opererer med, desto mindre blendertall må du ha for at du ikke skal se denne uskarpheten, men blender du nok ned, vil du kunne se den, uavhengig av pikselstørrelse. På kompaktkameraer med liten bildebrikke kan du ofte se det allerede på største blender.
I dag er dette et mindre problem, for kameraene har fått så mye regnekraft at de kan beregne hvordan disse lysstrålene statistisk fordeler seg over bildeflaten, og bruke det til å regne seg tilbake til hvordan bildet hadde vært uten diffraksjon, og «fikse» bildet ut fra det. Dette er avansert matematikk som benyttes i flere og flere kameraer, men selv om dette er en hjelp vil det oppstå feil i prosessen slik at det fortsatt aldri er til å komme fra at det beste er å starte med et system som har minst mulig diffraksjon i utgangspunktet.
Dybdeskarphet
Dybdeskarpheten i et bilde styres av tre faktorer, brennvidde, fokusavstand og blenderåpning.
Når du endrer brennvidden, og beholder blendertallet og fokusavstanden, endrer du dybdeskarpheten.
Dette er egentlig en sannhet med modifikasjoner, for når du endrer brennvidden, men beholder blendertallet, endrer du også den fysiske diameteren på blenderen. Beholder du den fysiske diameteren, beholder du også dybdeskarpheten, uavhengig av brennvidden.
Noen ganger ønsker man å ha så mye som mulig av bildet i fokus, andre ganger så lite som mulig.
Tar du et bilde med mobiltelefonen din, vil omtrent hele bildet være i fokus. Det er fordi diameteren på blenderen er ekstremt liten (typisk 1,4mm eller der omkring).
Små bildebrikker (som bruker korte brennvidder og dermed har liten diameter på blenderåpningen) gjør det derfor lettere å få stor dybdeskarphet. For store bildebrikker blir det motsatt.
Men dette er likevel ikke helt sant. For hvis du har en stor bildebrikke og vil ha stor dybdeskarphet, kan du blende ned. Hvis vi igjen tar eksempelet med fullformat sammenliknet med 2x beskjæring, kan du med fullformatkameraet blende ned 2 blendertrinn og få like stor dybdeskarphet som med 2x beskjæring. Siden vi så ovenfor at du med 2x beskjæring har ¼ av lyset å jobbe med, kan du blende ned to blendertrinn på fullformat, og da har du samme lysmengde og samme dybdeskarphet som på 2x beskjæring. Tilsvarende kan du øke blenderen med to trinn på kameraet med 2x beskjæring for å få tilsvarende liten dybdeskarphet som på fullformat.
Forskjellen på dybdeskarphteten med samme blendertall på fullformat (t.v.) og 2x beskjæring. (Klikk på bildet for større versjon)
Det siste er ikke alltid så lett. Skal du ta et portrett, og setter en 85mm f/1.4 på fullformatkameraet ditt, trenger du 42,5mm f/0,7 på 2x beskjæring. Så vidt jeg vet, finnes ikke noe sånt. Derfor er det ganske lett å få stor dybdeskarphet på et fullformatkamera, men ikke like lett å få liten dybdeskarphet på et kamera med mindre bildebrikke.
Dybdeskarpheten er også med på å styre bokeh-en. Bokeh er et navn på kvaliteten på bakgrunnsuskarpheten. Den er i stor grad subjektiv, og ikke noe vitenskapelig, målbart fenomen. Jo mindre dybdeskarpheten er, desto penere bokeh gir objektivet. Det er derfor lettere å få pen bokeh med større bildebrikke. I tillegg har det også endel å si hvordan objektivet er konstruert, men det blir likt, uavhengig av brikkestørrelse.
Alt henger sammen
Hvis vi tar utgangspunkt i et fullformatkamera (A) og et kamera med 2x beskjæring (B), som begge har samme antall piksler, får vi følgende interessante sammenheng:
1) For å få samme bildevinkel må A ha dobbelt så lang brennvidde som B
2) Med dobbelt så lang brennvidde på A er det 4 ganger så mange fotoner som treffer bildebrikken
3) For å få samme dybdeskarphet med A må du blende ned to blendertrinn (dobbelt så høyt blendertall) sammenliknet med B. Da sitter du igjen med like mye lys som B. For også å ha samme lukkertid som B, må du skru opp ISO-verdien to trinn (fire ganger så høy ISO-verdi), som gir en 4 ganger så kraftig forsterkning av signalet, altså akkurat det samme som B har i utgangspunktet.
4) Så skal du ha identiske bilder fra A og B, må A ha dobbel brennvidde, dobbelt blendertall og fire ganger så høy ISO-verdi som B.
Ut fra pkt. 4) forstår vi at når noen påstår at for eksempel 100mm på fullformat tilsvarer 50mm på 2x beskjæring, så stemmer ikke det. Det stemmer bare for bildevinkelen. Det stemmer ikke for dybdeskarphet og lysmengde. 100mm f/2 på fullformat tilsvarer 50mm f/1 på 2x beskjæring.
Ovenfor tok vi utgangspunkt i at bildebrikkene hadde samme antall piksler. Hvis vi i stedet sier at de har samme størrelsen på pikslene, trenger man ikke forsterke signalet noe mer enn med fullformatbrikken, men man sitter igjen med bare ¼ av detaljene (informasjonen). Til gjengjeld har du det samme støynivået og det samme dynamikkomfanget.
Ut fra dette kan det se ut som alt man kan gjøre med et et kamera med 2x beskjæringsfaktor kan man også gjøre med et fullformatkamera. Og fullformatkameraet kan i tillegg gjøre mer.
Men så lett er det jo heller ikke.
Fordeler med liten bildebrikke
Til nå har vi håndtert det rent teoretiske, men foto er ikke bare teori. Det er ganske mye mer. Hvis du gjør som i punkt 4 over, får du da to identiske bilder? Ikke helt. Det viser seg nemlig at det er noen flere forskjeller.
Optikk
Jo mindre bildebrikke du har, desto lettere er det å lage optikk som er skarp i hjørnene, med lite feilbrytning. Det er lettere å lage optikk som er skarpest på største blender og det er lettere å lage god optikk med svært stor blender. Dersom god optikk med stor blender skal dekke en større bildebrikke, må objektivet lages større, tyngre og dyrere.
Disse tre elementene reduserer noe av forskjellen vi snakket om over. Har du et fullformatkamera og skal ta et særlig skarpt bilde med liten dybdeskarphet, er det ikke sikkert at du ønsker å bruke største blender, for den er aldri skarpest. Det er den ofte på optikk for mindre bildebrikker. Dermed er forskjellen på to blendertrinn, som vi stadfestet over, kanskje en del mindre.
Olympus har lansert en 17mm f/1.2. Den gir omtrent samme utsnitt som 35mm på fullformat. Det finnes omtrent ingen 35mm f/1.2 for "fullformat" (originalprodusentene eller de store tredjepartsprodusentene lager ingen). Det betyr at i noen tilfeller får du mer lyssterke objektiver til de mindre bildebrikkene, noe som ytterligere reduserer forskjellen. Den reduserte forskjellen gjelder lysmengden, ikke dynamikkomfanget (gitt samme pikseltall for de to bildebrikkene).
Det er sjelden du ser fullformatoptikk som er skarp i hjørnene på de største blenderne. Dette er generelt mye bedre på optikk for mindre bildebrikker. Det er ikke alltid hjørneskarpheten er viktigst, men det er et element å tenke på. Optikkprodusentene har i senere tid blitt mye flinkere til å korrigere for feilbrytninger i hjørnene, så der har forskjellen blitt mindre.
De små bildebrikkene har normalt mindre piksler. Mindre piksler krever at optikken klarer å gjengi mer detaljer pr. areal glass enn fullformatoptikken. I dag er dette stort sett ikke noe problem med ny optikk fordi særlig høykvalitetsobjektiver er konstruert med tanke på nye kameraer med flere piksler, men du kan få utfordringer med eldre objektiver.
Bildestabilisator
Hvis du tar bilder håndholdt av noen lunde stillestående motiver, er bildestabilisatoren et svært nyttig verktøy. Det er lettere å lage gode bildestabilisatorer for mindre bildebrikker, og i dag er det Olympus og Panasonic som har antakelig de beste løsningene her. Begge er produsenter som lager kameraer med 2x beskjæringsfaktor. Når lyset er svakt, og man ofte tyr til fullformatkameraer for å fange mest mulig lys, er bildestabilisatoren et interessant supplement, som kan utgjøre en mye større forskjell enn en større bildebrikke.
Husk at bildestabilisator ikke erstatter stor blenderåpning (eller stor bildebrikke) dersom du ønsker liten dybdeskarphet eller trenger korte lukkertider, og naturligvis ikke for motiver i bevegelse. Til utpreget lange eksponeringstider vil et stativ alltid gi best stabilitet.
Elektronisk lukker
Når du tar video og panorerer eller bruker elektronisk lukker og svært korte lukkertider på raskt bevegelige motiver kan du få bedre resultat på mindre bildebrikke. Dette skyldes at dataene leses ut linje for linje av bildebrikken, og det går raskere å lese dette ut av mindre bildebrikker. Derfor får man mindre rolling shutter og man får mindre av tilsvarende effekt på ekstremt korte lukkertider på motiver i rask bevegelse.
Størrelse og vekt
Noen vil ha store, stødige kameraer med god ergonomi, knapper på alle de rette stedene og et fantastisk godt grep. Andre skal bære utstyret lenge av gangen og synes at det er viktig å spare noen kilo og liter. Her er det ikke noe som er rett og galt, ingen fasitsvar på hva som er best.
Skal du bære utstyret langt er størrelse og vekt viktig, og selv for dem som ikke skal det, er det lettere å ta med seg kompakt og lett utstyr når man går ut av døra. Hvis det gjør at du bruker utstyret mer og kommer hjem med flere bilder, er valget enkelt.
Mindre bildebrikke tar mindre plass, optikken har kortere brennvidder og tegner en mindre bildesirkel som gjør at den også tar mindre plass, og alt veier mindre.
Objektivet til venstre gir samme bildevinkel på fullformat (og har samme blendertall) som det til høyre gir på MicroFourThirds.
Pris og muligheter
De mindre bildebrikkene tilbyr lavere pris på en del områder. Det gjelder både kameraene i seg selv (selv om denne forskjellen har blitt mindre i senere tid) og for optikk til motivtyper som ellers blir utilgjengelige for folk flest. Olympus har for eksempel en fantastisk god 300mm f/4. Produsenten påstår, feilaktig, at det tilsvarer en 600 f/4 på fullformat, men vi vet nå at det tilsvarer en 600mm f/8 på fullformat. Forskjellen er at det ikke finnes noen 600 f/8 for fullformat (unntatt kanskje en 300mm f/4 med 2x telekonverter). Olympus sin løsning blir derfor mindre og billigere enn fullformatalternativene (eller vesentlig bedre hvis du sammenlikner med 300mm f/4 + telekonverter).
På den annen side finnes det heller ingenting som er ekvivalent med 600 f/4 på "fullformat" til 2x beskjæring. Da måtte man hatt en 300mm f/2, og det tror jeg ville blitt voldsomme greier både når det gjelder vekt og pris.
Så hva betyr alt dette i praksis?
Dersom du skal fotografere i meget krevende lysforhold, vil overnevnte faktorer ha betydning. I grei belysning vil ofte andre ting være viktigere. Uten ekstremt toneomfang i motivet vil det ha mer å si om du liker fargene kameraet gir, eller om kameraet passer i hendene dine eller andre elementer som ikke omfattes av denne artikkelen overhodet. Dette var bare en teoretisk gjennomgang av en del faktorer som påvirker ytelsen.
Konklusjon
Alle forhold som påvirker lysmengde, signal/støy-forhold og dybdeskarphet henger sammen, slik at hvis du går for en mindre bildebrikke, må du bruke kortere brennvidder for samme utsnitt, men du må ha lavere blendertall (som gir samme diameter på blenderen) for å få samme dybdeskarphet. Det vil samtidig gi like stor lysmengde for de to bildebrikkene, og dermed i teorien like bilder, dersom bildebrikkene har samme oppløsning.
Dersom du skal ha den ypperste bildekvaliteten er det i de aller fleste tilfeller størst mulig bildebrikke og store piksler som gjelder, men som vi har sett er det faktorer som virker til fordel for mindre bildebrikker i en del tilfeller. Størrelse, vekt og pris er faktorer bare du kan vurdere ut fra dine egne forutsetninger, og der er det ingen fasitsvar, men som alltid er det dårligste kameraet det som ligger igjen hjemme.
Noen sluttkommentarer
Hvor vidt du ser forskjellen på bildene fra et fullformatkamera og et kamera med mindre bildebrikke kommer an på øynene som ser – hvor trent du er for å se den typen forskjeller. Det kommer også an på motivet – med normalt lys og normalt kontrastomfang er det liten forskjell å se. Når du presser kameraet mot grensene, vil forskjellene bli større.
Det har alltid (så lenge vi har hatt digitalkameraer) vært profesjonelle fotografer som har brukt kameraer med mindre bildebrikke. Enten fordi det ikke har vært passende kameraer med større brikke, av økonomiske grunner eller av praktiske grunner. Det er med andre ord ikke noe «uprofesjonelt» med kameraer med mindre bildebrikke. Det varierer med hva man fotograferer hva som er best eller bra nok.
En del av forskjellene i dynamikkomfang og støynivå gjelder når man sammenlikner bildebrikker av samme generasjon. Dersom vi sammenlikner en ny brikke med 2x beskjæring med en eldre fullformatbrikke blir forskjellene mye mindre eller helt borte.
Du får kameraer med bildebrikker i en rekke ulike størrelser. Vi har, i denne artikkelen, valgt å sammenlikne fullformat med kameraer med 2x beskjæringsfaktor, rett og slett fordi det gjør matematikken lettere. Det vanligste formatet er antakelig 1,5x og 1,6x beskjæringsfaktor. Du får også kameraer med mindre brikker enn 2x og større brikker enn fullformat. Alle forhold beskrevet i denne artikkelen er gyldige også for disse.
Har jeg glemt noe vesentlig? Diskutér fritt, men vær saklig.
Til generell profesjonell oppdragsbruk med teknisk høye krav så antar jeg at micro 4/3 (13x17 eller 13x18mm) er det minste som holder mål.
Har man ubegrenset med penger så kan det bli flere formater, men ulempen med å ha flere kameraer er fingertrøbbel. Man blir ikke like godt trent med alle kameraene sine, og har man bare ett så blir man optimalt kjent med dette kameraet.
Hilsen
Thomas
Med det samme jeg er her, jeg fikk en Dell xps 13 nå rett før jul som jeg prøver ut. Lightroom er fantastisk, men Adobe Camera Raw blir så smått, med små verktøy og filtre. Var hos Elkjøp i dag og de mente det har å gjøre med den høye oppløsningen i HD-skjermen, og at det ikke vil hjelpe mye med 15", som jeg hadde før. På min gamle laptop var ACR like greit å jobbe med som Lr, men det kom nok av at det var en lavoppløst skjerm.
Er det noen som vet om det finnes noen måte å få større verktøy i ACR på? Er dette et problem kun i Windows 10, eller har Linux og macOS samme problem for ACR?
Men når det gjelder tematikken som du omtaler her, savner jeg en diskusjon om “etendue” (A-Omega-tallet). Mens f-tallet fokuserer på lyset som treffer sensoren, sier etendue noe om evnen til å samle lys fra et objekt. Dette er relevant når lys er en avgjørende skranke, og ikke minst, når man sammenligner systemer med ulik sensorstørrelse.
Roger Clark har arbeidet med tema som er relevant for denne diskusjonen i en mannsalder, og har publisert en rekke artikler på nett, se for eksempler her:
http://www.clarkvision.com/articles/low.light.photography....f-ratios/
Kanskje vi kan forvente en del 3 i denne serien?
Ha en fortsatt god juleferie!