Le nombre f est utilisé pour exprimer la quantité de lumière qu'un objectif peut capturer, de sorte que les 85 mm f / 1,8 et 24 mm f / 1,8 peuvent capturer la même quantité. Ici, f est la distance focale, et f / 1,8 signifie que le diamètre d'ouverture maximum est de 47,2 mm dans le premier exemple et de 13,3 mm dans le second.

Ce que vous devez considérer ici, c'est que l'objectif 85 mm a un champ de vision beaucoup plus étroit, il doit donc collecter la même quantité de lumière à partir d'une zone beaucoup plus petite - pour compenser la vue étroite, l'ouverture doit être plus grande.

De combien le l'ouverture doit être plus grande est corrélée linéairement à la distance focale. On pourrait dire qu'un objectif 24 mm avec une ouverture de 13,3 mm peut capter autant de lumière qu'un objectif 85 mm avec une ouverture de 47,2 mm, mais parler du nombre F rend cela beaucoup plus facile à remarquer.

La terminologie prête à confusion, n'est-ce pas?

Le nombre f d'un objectif f / 1.8 est simplement 1,8 . Cela est donné par N et non par f . f est la distance focale.

f / 1,8 signifie littéralement "distance focale divisée par N ". Donc, si vous faites référence à f / 1.8, ce n'est pas le nombre f, c'est la distance focale divisée par le nombre F.

Pour expliquer les équations plus en détail:

La deuxième équation dit que la distance focale f divisée par le diamètre d'ouverture d est le nombre f N . Ou f / N = d . Donc f / 1,8 signifie littéralement "distance focale divisée par 1,8 (égal au diamètre).

Si vous regardez l'équation du haut depuis f / N = d , alors f / 2N doit être d / 2 (et d / 2 est la moitié du diamètre, de même que le rayon de l'ouverture). Et nous savons que la zone d'un cercle est pi r au carré . Donc, pi fois f / 2N au carré est simplement la zone de l'ouverture de l'ouverture.

Ainsi, une équation vous indique le diamètre de l'ouverture de l'ouverture, et l'autre utilise la géométrie de base pour calculer la surface de l'ouverture de l'ouverture, qui est un cercle.

Je pense que la confusion vient de deux choses différentes que les explications regroupent à tort comme "quantité de lumière".

La vraie quantité de lumière qu'un objectif laisse entrer n'est qu'une fonction de la zone d'ouverture. Puisque l'aire va avec le diamètre au carré, cela est proportionnel au carré du diamètre.

Cependant, ce qui est le plus pertinent pour l'exposition, ce n'est pas la quantité totale de lumière qu'un objectif peut recueillir, mais la luminosité de l'image focalisée qu'il produit. C'est là que la distance focale entre en jeu. Disons que vous avez un objectif de 100 mm avec une ouverture de 25 mm de diamètre (ou une ouverture réglable réglée sur 25 mm). Maintenant, comparez cela à un objectif de 200 mm. Si l'objectif 200 mm a également une ouverture de 25 mm, il laissera entrer la même quantité de lumière. Cependant, cette même quantité de lumière provenant du sujet est maintenant focalisée deux fois plus grande, prenant ainsi 4 fois la zone. Cela signifie que l'objectif de 200 mm avec une ouverture de 25 mm crée une image 1/4 plus lumineuse (2 diaphragmes vers le bas) par rapport à l'objectif de 100 mm avec la même ouverture de 25 mm.

Notez que la luminosité de l'image focalisée descend avec le carré de la distance focale, mais monte avec le carré du diamètre d'ouverture. Cela signifie que si nous prenions le rapport des deux, nous aurions une mesure normalisée de la luminosité de l'image focalisée à des fins d'exposition. Ce rapport est exactement ce que sont les f-stops. Ceux-ci sont généralement écrits sous la forme f / n, comme f / 8.0 ou f / 11 par exemple. C'est juste une expression. L'équation complète est:

  aperture = focallength / n  

Dans le premier exemple d'objectif de 100 mm avec une ouverture de 25 mm, c'est-à-dire:

  25mm = 100mm / 4  

Puisque cela devient fastidieux à écrire et à dire tout le temps et que le but est de ne pas avoir à se soucier de la distance focale absolue et de l'ouverture sont, ceci est abrégé en "f / 4", avec "f" faisant référence à la distance focale de l'objectif et "4" étant le rapport de cette distance focale au diamètre d'ouverture. Le deuxième exemple était:

  25mm = 200mm / 8

ou "f / 8". Outre des pertes de lumière mineures et d'autres effets subtils que vous pouvez ignorer la plupart du temps, un objectif avec son ouverture réglée sur f / 8 va faire la même image focalisée sur la luminosité qu'un autre objectif à f / 8 quelle que soit la distance focale. Cela explique également pourquoi les lentilles longues ont tendance à avoir un diamètre plus grand. Un objectif de 50 mm n'a besoin que d'une ouverture de 12,5 mm pour atteindre f / 4. Un objectif de 300 mm, par contre, nécessite une ouverture de 75 mm de diamètre pour obtenir la même image de luminosité du même sujet. Cela signifie que la physique de base dit qu'un objectif de 300 mm doit avoir au moins 3 pouces de diamètre pour atteindre f / 4.

Ce que f représente dans les valeurs f-stop

f représente la distance focale de l'objectif. Une lentille f / 1,8 a le diamètre de la pupille d'entrée de D = f / 1,8. Un objectif de 85 mm à ouverture f / 1,8 aura un diamètre de pupille d'entrée de 85 / 1,8 = 47,2 mm. Une lentille de 24 mm aura un diamètre de pupille de 24 / 1,8 = 13,3 mm. Puisque la quantité de lumière traversant la lentille est proportionnelle à la surface de la pupille d'entrée et que cette dernière est proportionnelle au carré de son diamètre, la lentille de 85 mm va apparemment collecter

(47,2 / 13,3) ^ 2 = (85/24) ^ 2 = 12,5

fois plus de lumière. Cependant, cette considération n'est vraie que pour la quantité de lumière, collectée à partir de chaque point individuel de l'objet, et non pour la quantité totale de lumière arrivant de l'espace objet.

Idem f -nombre, même exposition (indépendamment de f ou D)

Une chose que je trouvais également déroutante est que la quantité de lumière collectée à le capteur avec la même vitesse d'obturation par différents objectifs avec le même nombre f est le même. Comment se passe-t-il si un objectif est clairement plus grand que l'autre?

Voici une illustration de ce qui se passe dans l'appareil photo:

Pour plus de simplicité, l'objet est supposé être à l'infini, de sorte que tous les rayons du même point d'objet viennent parallèlement les uns aux autres. Les rayons rouges pleins pénètrent dans l'objectif parallèlement à son axe et sont tous focalisés au centre de la monture. Les rayons bleus en pointillé sont parallèles entre eux mais non parallèles à l'axe. Ils se concentrent tous sur le bord du cadre. Ainsi, la taille du cadre ainsi que la distance focale de l'objectif déterminent le champ de vision de l'objectif.

(Notez que depuis que j'ai rendu la distance de l'objet infinie, le champ de vision dans l'espace objet est un angulaire.)

Si nous changeons l'objectif pour celui avec une distance focale plus longue tout en gardant la même taille de cadre, le champ de vision de l'objectif diminue:

Ainsi, alors que l'objectif recueille toujours la même quantité de lumière de chaque point de l'espace objet, la taille de cet espace est plus petite, de sorte que la quantité totale de lumière atteignant le film ou le détecteur est réduite .

Cette réduction est proportionnelle à l'augmentation de la distance focale, c'est-à-dire que la quantité de lumière avec le même D est réduite d'un facteur (f2 / f1) ^ 2. (Il est au carré car il faut prendre en compte la réduction du champ de vision dans les deux sens.)

Si nous augmentons maintenant D de f2 / f1, nous le ferons à nouveau collectez l'ancienne quantité de lumière (puisqu'elle est proportionnelle à D ^ 2). Le nombre f deviendra: D2 / f2 = [D1 * (f2 / f1)] / f2 = D1 / f1. Ainsi, si nous voulons collecter la même quantité de lumière tout en changeant la distance focale, nous devons garder le nombre f constant.

La taille du cadre compte

Le dernier paramètre qui nous intéresse est la taille du cadre. Prenez un appareil photo compact avec le même objectif à nombre f qu'un reflex plein format. Si la taille de l'objectif et du capteur est réduite proportionnellement à la distance focale, les deux caméras auront le même champ de vision. L'appareil photo compact collectera moins de lumière que le SLR car son objectif est plus petit. Cependant, il donnera toujours la même valeur d'exposition sur le capteur car l'exposition est la quantité de lumière par unité de surface .

Si les deux caméras ont la même résolution, l'exposition sera la même mais la quantité réelle de lumière sur chaque pixel sera plus grande avec le plus gros appareil photo reflex, ce qui réduira le bruit.

Tout objectif à f / 2,8 doit fournir la même quantité de lumière à la caméra. Cependant, certains objectifs doivent travailler plus dur pour y arriver.

Ce n'est pas techniquement précis, mais j'ai trouvé que le meilleur moyen de comprendre le nombre de diaphragme était trop de le considérer comme représentant la quantité de lumière perdu. Ainsi, à f / 2,8, vous perdez seulement 2,8 x la quantité de lumière, tandis qu'à f / 11, vous perdez 11 x la quantité de lumière. *

Un téléobjectif, de par sa nature, traite moins de lumière qu'un objectif grand angle. Ainsi, plus l'objectif doit travailler dur pour éviter de perdre de la lumière, plus vous avez besoin de verre pour capturer autant de lumière que possible, vous pouvez donc avoir un 55-250 f / 4-5.6 qui pèse environ 1 livre et mesure 6-8 pouces, tandis qu'un 70-200 mm f / 2,8 pèse 6 livres et mesure plus de 12 pouces de long.

* Ce n'est pas ainsi que cela fonctionne d'un point de vue mathématique, mais cela peut vous aider avec une compréhension pratique pratique.