Hoe Lens Simulator werkt

Lens Simulator is een gratis webapp voor scherptediepte, bokeh en optische raytracing.

Wat hij doet

Instellingen

Elke camera heeft een sensor, een brandpuntsafstand en een f-getal. De sensoren lopen van 1 inch (13,2 × 8,8 mm) en Micro Four Thirds (17,3 × 13 mm) via APS-C (23,6 × 15,7 mm), full frame (36 × 24 mm) en digitaal middenformaat (43,8 × 32,9 mm) tot grootformaat 8×10. Bij andere sensoren toont het paneel ook de kleinbeeldequivalente brandpuntsafstand en het f-getal. Brandpuntsafstanden lopen van 8 tot 800 mm, diafragma's van f/0.95 tot f/32.

Dezelfde onderwerpgrootte

Een vergelijking houdt de persoon even groot in beeld. De simulator berekent de beeldhoek uit brandpuntsafstand en sensorbreedte en zet de camera waar het onderwerp hetzelfde deel van het beeld vult. Een langer objectief staat daardoor verder naar achteren. Die andere standplaats, niet de brandpuntsafstand zelf, verandert het perspectief en laat de achtergrond groter lijken. Compressie zet de afstanden op een rij.

Hoe het beeld ontstaat

Het beeld is een raytrace door een 3D-scène, geen foto met een vervagingsfilter. Elke camera is een ideale lens of een gesimuleerd objectiefprofiel. De ideale lens is een dunne lens: een ronde schijf waarvan de diameter de brandpuntsafstand gedeeld door het f-getal is. Een objectiefprofiel is opgebouwd uit gepubliceerde optische patenten van Nikon, Canon, Sony, Leica en Fujifilm, en de stralen lopen door dat glas, het diafragma en de scherpstelgroepen. Veel stralen worden in de tijd opgeteld: hoe langer je wacht, hoe beter het gesimuleerde beeld.

Deze profielen zijn berekeningen uit openbare patentinformatie. Er kunnen fouten in zitten. Niets garandeert dat de rekensom klopt, of dat het patent het objectief is dat gemaakt werd.

De scherptedieptegetallen

Het zijaanzicht en de regel eronder zijn de gangbare schatting van de dunne lens voor de scherpe zone. De verstrooiingscirkel c is één pixel van een beeld van 800 pixels breed: de sensorbreedte gedeeld door 800, ongeveer 0,045 mm op full frame en 0,030 mm op APS-C. De hyperfocale afstand is H = f² / (N c) + f. Voor een scherpstelafstand d is de nabije grens H d / (H + d − f) en de verre grens H d / (H − d + f), of oneindig zodra d H bereikt. Het beeld van een patentobjectief is de raytrace, dus de tekening in die zone kan afwijken van de ideale lens bij dezelfde instellingen. De pagina scherptediepte gebruikt de afdrukstandaard, 0,030 mm op full frame. Dezelfde instellingen tekenen in deze weergave een groene band die ongeveer 1,5 keer breder is, omdat één pixel van het beeld van 800 pixels 0,045 mm is.

Wat een bepaald objectief toevoegt

De ideale lens laat zien hoe onscherp de achtergrond wordt uit brandpuntsafstand, diafragma en sensorgrootte. Een echt objectief traceert een gepubliceerde rekening. Het beeld draagt dan dat objectief: de vorm van de lamellen, kattenogen naar de hoeken, vignettering, de gloed van sferische aberratie bij volle opening, en focus breathing als je dichterbij stapt. Twee 85mm-f/1.4-objectieven kunnen een achtergrond ongeveer even onscherp maken en er toch anders uitzien. Bokeh vergelijkt die getraceerde schijven: kattenogen, lamellen en sferische aberratie.

Nauwkeurigheid, en wat een zoom verandert

De ideale lens is de geometrie van de dunne lens. Een beeld van een echt objectief volgt één gepubliceerd patent. Het is een berekening, geen meting van een objectief dat je kunt kopen. Een verkeerd gelezen recept, of een verschil tussen het patent en het verkochte objectief, verschijnt in het beeld. Coatings, exemplaarvariatie en de geperste structuur van een asfeer zitten er niet in.

Zoomen zonder je voeten te verzetten verandert het perspectief niet. Persoon en achtergrond groeien evenveel: een strakkere uitsnede van hetzelfde beeld. Wat men telecompressie noemt, verandert pas als de camera beweegt. Compressie zet beide naast elkaar.

De bron is het patentnummer op de objectiefpagina. Die pagina is de berekening, geen meting van een objectief dat je kunt kopen.

Grenzen