Crop faktor a přepočtené (ekvivalentní) zvětšení objektivů

Ohledně zvětšení objektivu (a schopnosti fotit makro fotografie) koluje spousta dohadů, pravd i polopravd nebo úplných nesmyslů. V dnešním článku zkusíme alespoň lehce proniknout pod pokličku tohoto na první pohled naprosto jasného parametru. Problémem je totiž to, že zvětšení se dá pochopit několika možnými způsoby, kdy každý má svůj smysl. A právě z tohoto důvodu může docházet k mnoha nedorozuměním.

Poučka hovoří o tom, že zvětšení objektivu je poměr velikosti vyfocené předlohy na čipu a skutečné velikosti předlohy. Na obrázku vosy je to jednoduše poměr m/M. Pokud má tedy vosa ve skutečnosti jeden centimetr a stejný jeden centimetr na čipu, má objektiv 1:1 zvětšení.
Pokud se vosa zobrazí na čipu ve velikosti 0,5 centimetru, je poměr 0,5:1, neboli 1:2 (resp. 0,5×). Objektiv zmenšuje. Z výše uvedeného je jasné, že crop faktor senzoru nehraje naprosto žádnou roli v tomto zvětšení. Jeden centimetr na čipu je jeden centimetr na čipu, ať je tento senzor jakýkoli. Objektiv má nezávisle na čipu 1:1 reálné zvětšení.
Na tomto obrázku vidíte obraz, jaký dostanete z full frame zrcadlovka s 1:1 makroobjektivem. Snímací čip má na délku 3,6 centimetru a objektiv byl schopen na tuto vzdálenost poslat 3,6 centimetrový objekt (pravítko). Poměr 3,6:3,6 je tedy 1:1, jeden centimetr na předloze (pravítku) je jeden centimetr na čipu. Co se ale stane, když tentýž objektiv dáme na APS-C čip?
Menší APS-C čip má zpravidla crop faktor 1,5 až 1,6, tedy rozměry přibližně 2,4×1,6 cm. Objektiv nám stále posílá stejný obraz, to se nemění. Jenže snímací plocha má na délku jen 2,4 centimetru, tudíž s 1:1 objektivem zaznamená jen 2,4 centimetru objektu.
Když srovnáte první a třetí obrázek, který je focen s tímtéž objektivem se stejným zvětšením, je ten s APS-C čipem viditelně přiblížený. Reálné zvětšení objektivu se nijak nezměnilo, to zůstává pořád 1:1, jeden centimetr na předloze se pořád promítá na jeden centimetr snímacího čipu. Zatímco ale full frame pobral 3,6 centimetru, APS-C kvůli menší ploše jen 2,4 centimetru, a tedy výraznější detail. V podstatě jde ale o výřez, který můžete stejně tak dosáhnout tím, že z full frame snímku vyřežete oněch 2,4 centimetru. Toto zvětšení je svým způsobem téměř něco jako digitální zoom.

Vezměme tedy vzdálenost 3,6 centimetru jako referenční bod. Vyfotit na full framu tuto vzdálenost znamená, že máte na objektivu 1:1 zvětšení. S tímtéž objektivem jsme na APS-C čipu vyfotili jen 2,4 cm, máme tedy 3,6:2,4, jinak řečeno 1,5:1 (1,5×) zvětšení. Připomínám, že tentokrát se nejedná o reálné zvětšení (to se nemění), ale o přepočteném zvětšení (příp. o 35mm ekvivalentu, tedy lidově řečeno ekvivalentním, efektivním, virtuálním - přesné označení pro toto zvětšení neexistuje). To se už s crop faktorem přepočítává a udává vlastně, jakou velikost záběru jste schopni s daným objektivem dosáhnout na čipu o dané velikosti. Zvětšení se tak může přepočítávat podobně jako ohniskové vzdálenosti. Přepočtená zvětšení udává v technických údajích objektivu např. Panasonic se svým Micro Four Thirds systémem.

V praxi je tu ale ještě jeden problém. Na APS-C čipu s menšími pixely roste možnost, že objektiv nebude schopen obraz tak přesně vykreslit (není prostě tak ostrý) a mnohem dříve tak nastupuje i difrakce obrazu. Dalším parametrem může být rozlišení. Pokud budeme mít např. 10MPx APS-C čip (s crop faktorem 1,5) a naproti tomu full frame senzor, který bude mít 1,5*1,5krát větší rozlišení, tedy 22,5 megapixelů, výřezem z jeho snímku o velikosti rozměru APS-C čipu dosáhneme přesně těch samých 10 megapixelů jako z APS-C čipu. Pokud bude mít full frame senzor jen o málo vyšší rozlišení (méně než 2,25krát), je dokonce teoreticky možné, že bude mít APS-C čip detailnější obraz. Nebo ne? Zde hovoříme o praktickém zvětšení, neboli skutečných detailech, který je schopen fotoaparát pobrat.
Zde vidíte fiktivní situaci. Stejná scéna, stejný objektiv, jen dvě různá těla s různými crop faktory a rozlišením. Full frame má snímač 6000×3750 pixelů, tedy 22,5 MPx (pixel má na délku 0,006 mm). APS-C čip má 4000×2500 px, tedy 10 MPx, jeho obraz vidíte v červeném rámečku (i zde má pixel na délku 0,006 mm). Pokud ale z velkého snímku z full frame čipu vyříznu tu plochu, kterou by vyfotil APS-C čip (tedy oněch 4000×2500 px), dosáhnu právě tutéž plochu a totéž rozlišení jako APS-C čip, a tedy i stejný obraz se stejnými detaily. Protože je plocha pixelů stejně velká (0,006×0,006 mm), úplně stejně se projeví i difrakce objektivu.

K tomu, aby toto platilo, je ale zapotřebí, aby měl full frame rozlišení větší o násobek druhé mocniny crop faktoru. Tedy u crop faktoru 1,5 musí mít full frame 1,5×1,5 = 2,25krát vyšší rozlišení, u Canonů s cropem 1,6 dokonce 1,6×1,6 = 2,56krát vyšší. Pokud bude mít full frame nižší rozlišení, jeho pixely budou větší a na APS-C výřezu jich bude méně (ve srovnání s APS-C čipem s vyšší pixelovou hustotou). Předpokládejme např. že full frame bude mít jen 10 megapixelů stejně jako APS-C, tedy 4000×2500 px. Na APS-C ploše tak tento čip bude mít 2666×1666 pixelů, tedy jen nějakých 4,4 MPx. Když tedy použijete dva 10MPx fotoaparáty, APS-C fotoaparát vám pořídí 10 megapixelů detailů objektu velkého 2,4 centimetru, zatímco full frame vyfotí širší záběr a jeho výřez tohoto 2,4cm objektu bude mít jen 4,4 MPx!

V následujícím testu jsme použili full frame zrcadlovku Canon EOS 5D Mark II a APS-C zrcadlovku Canon EOS 60D s objektivem Canon EF 35mm f/1,4L USM. Vyzkoušeli jsme také full frame Sony SLT-A99 a APS-C fotoaparát Sony SLT-A77 s objektivem Sony 70-400mm F4-5,6 SSM G.