वास्तविक फोकल लंबाई का परीक्षण कैसे करें?


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मैट ग्रुम की टिप्पणी से लेकर मेरे पिछले प्रश्न तक , मुझे पता चला कि निर्माता लापरवाही से लेंस के वास्तविक फोकल लम्बाई को कुछ अच्छी संख्या में ले जा सकते हैं जो बॉक्स पर प्रिंट हो जाता है और EXIF ​​में संग्रहीत हो जाता है। उसी प्रश्न के उत्तर से, ऐसा लगता है कि एपर्चर का उपयोग करने के लिए मुझे एक लेंस की वास्तविक फोकल लंबाई जानने की आवश्यकता होगी ।

मैंने यह भी सुना है कि अधिकांश लेंस फोकल लंबाई को बदल देंगे जब बहुत करीब ध्यान केंद्रित किया जाएगा।

मैं परीक्षण के बारे में कैसे जाऊँगा कि किसी दूरी पर ध्यान केंद्रित करने पर मेरे लेंस की फोकल लंबाई वास्तव में क्या उपयोग कर रही है? EXIF स्पष्ट रूप से यहाँ मेरी मदद नहीं करेगा, क्योंकि डेटा वहाँ निर्माता द्वारा रखा गया है।


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हां, फोकस दूरी के साथ फोकल-लेंथ में बदलाव होता है। न केवल करीब ध्यान केंद्रित करने के लिए, वहां नोटिस करना आसान है। जब अनन्तता पर ध्यान केंद्रित किया जाता है तो आम तौर पर निर्माता फोकल लम्बाई का उद्धरण देते हैं। हाँ, अधिकांश निर्माता एक पूर्ण मिलीमीटर के लिए संख्या को गोल करते हैं, केवल टोकिना और ओलंपस को छोड़कर जो एक ers मिलीमीटर के लिए गोल होता है। सिग्मा में अर्ध-मिलीमीटर फोकल-लंबाई वाला एक लेंस है।
इटई

@ इताई निकॉन में भी 10.5mm
Imre

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यह लंबे लेंस की तुलना में व्यापक कोण पर अधिक अंतर करता है। अंतर 10 और 10.5 का अंतर 200 और 210 के बीच का अंतर है।
मैट्रम


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कैनन 100 मिमी एफ / 2.8 मैक्रो और कैनन 100 मिमी एफ / 2.8 एल आईएस मैक्रो के बीच तुलनात्मक शॉट्स के लिए लुक आउट के उदाहरण के लिए - दोनों को "100 मिमी" के रूप में बेचा जाने के बावजूद, उनकी फोकल लंबाई अलग-अलग हैं!
मैट ग्रम

जवाबों:


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एक लेंस की प्रभावी फोकल लंबाई की गणना करने के लिए एक गणितीय / माप विधि है, जो इसके कोण को मापता है।

सूत्र देखने के कोण के लिए के रूप में दिया जाता है
यहां छवि विवरण दर्ज करें

प्रभावी फोकल लंबाई (एफ) की गणना करने के लिए, सूत्र नीचे आता है:
f = d / (2 * tan (α / 2)) -> समीकरण 1

जहां d मापा दिशा में सेंसर के आकार का प्रतिनिधित्व करता है। यदि आप एक पूर्ण फ्रेम कैमरा का उपयोग कर रहे हैं तो d 24 होगा।

आइए अब हमारे पास α को मापने के लिए निम्नलिखित सेटअप है

यहां छवि विवरण दर्ज करें

आपके पास जमीन से ऊँचाई H पर बैठा कैमरा है और स्केल से X की दूरी है। अब एक तस्वीर लें और आपको अधिकतम ऊंचाई को पढ़ने में सक्षम होना चाहिए जिसे लेंस देख सकता है (यह एच + वाई होगा)।
अब X और Y को जानते हुए, हम इस लिंक का उपयोग करके देखने के आधे कोण (अर्थात α / 2) की गणना कर सकते हैं (X विपरीत दिशा में होगा और Y समीपवर्ती पक्ष)

अब जब आपने α / 2 का पता लगा लिया है, तो इसे लेंस की प्रभावी फोकल लंबाई की गणना करने के लिए समीकरण 1 पर उपयोग करें।

मूल्य केवल आपके माप के रूप में सटीक है।

संपादित करें 1:
मातृत्व के प्रश्न के संदर्भ में: क्या निर्माता-कथित सेंसर आयाम पर्याप्त हैं?
इन लिंक में कैमरा के सेंसर के आकार के संदर्भ में: यहां और यहां
हम तार्किक रूप से यह मान सकते हैं कि कैमरा निर्माता या कम से कम कैनन और निकॉन अपने सेंसर के आकार को 1 मिमी के 1/10 से गोल करते हैं। सेंसर के आकार को राउंड करने की स्थिति में +/- 0.05 मिमी त्रुटि होने की संभावना है।
आइए हम 3 प्रकार के लेंसों पर विचार करें:
1. वाइड एंगल लेंस (13 मिमी कहो, देखने का कोण: 85.4)
2. सामान्य लेंस (50 मिमी, देखने का कोण 27.0)
3. टेलीफोटो लेंस (300 मिमी, देखने का कोण: 4.58)

सेंसर के आकार में 0.05 मिमी परिवर्तन के प्रभाव हैं:
वाइड एंगल लेंस = 0.05 / (2 * टैन (85.4 / 2)) = 0.04613 मिमी एपेक्स के लिए परिवर्तन।
जो 0.35% (यानी 0.04613 / 13) * 100 के अंतर को दर्शाता है

सामान्य लेंस के लिए परिवर्तन = 0.05 / (2 * टैन (27/2)) = 0.012 मिमी लगभग।
जो 0.024% (यानी 0.012 / 50) * 100 का अंतर दर्शाता है

टेलीफोटो लेंस के लिए परिवर्तन = 0.05 / (2 * टैन (4.58 / 2)) = 0.0019 मिमी लगभग।
जो 0.0006% के अंतर को दर्शाता है (अर्थात (0.0019 / 300) * 100)

हम इस प्रकार देख सकते हैं कि 13 मिमी चौड़े कोण लेंस के साथ और निर्माताओं के माप में 0.05 मिमी त्रुटि लेने के साथ, फोकल लंबाई में परिवर्तन केवल 0.35% है।

मुझे उम्मीद है कि मेरा गणित सही है।

संपादन 2:
एक्सएंडएच के लिए माप के बारे में इमर के प्रश्न के संदर्भ में,
एच को जमीन से सेंसर के क्षैतिज केंद्र तक मापा जाना चाहिए।
X सेंसर और दीवार के बीच की दूरी है।


यह सही लगता है अगर कोई मुख्य रूप से देखने के कोण में फोकल लंबाई की रुचि से बाहर की गणना करना चाहता है। लेकिन @ इमर ने वास्तविक एपर्चर की गणना के उद्देश्यों के बारे में जानना चाहा है। इसका मतलब यह है कि इमेजिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले सेंसर के हिस्से के सटीक आयामों को जानना महत्वपूर्ण है। वह कैसे पाता है ? क्या निर्माता-कथित सेंसर आयाम पर्याप्त हैं?
mattdm

आपके प्रश्न के लिए मेरे उत्तर का संपादन किया।
विव

मुझे लगता है कि एच को जमीन से लेंस के क्षैतिज केंद्र तक मापा जाना चाहिए। कैमरा / लेंस पर X किस बिंदु को संदर्भित करता है?
इमरे

अपने सवाल Imre के लिए मेरे जवाब अद्यतन।
विव

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एक मानक लेंस, मानक कैमरा, यानी सेटअप को पिन-होल कैमरा के रूप में मॉडल किया जा सकता है । यह झुकाव / शिफ्ट के साथ काम नहीं करता है, और शायद वाइड-एंगल लेंस के साथ नहीं (यदि आप उन लोगों के बारे में जानना चाहते हैं, तो हम इसे काम कर सकते हैं)।

कंप्यूटर दृष्टि में, अक्सर कैमरों के आंतरिक गुणों की गणना की जाती है। आंतरिक क्योंकि वे कैमरे के भीतर कैमरे की सेटिंग्स को संदर्भित करते हैं। बाह्य गुण अभिविन्यास और स्थिति हैं। आंतरिक गुण कई हैं, उनमें से आवर्धन। मेरा समाधान है:

  • दिए गए सेटिंग्स पर कैमरा और लेंस को कैलिब्रेट करने के लिए कंप्यूटर विजन (CV) से एक मानक टूल का उपयोग करें ।
  • अपने कैमरे के लिए पिक्सेल आकार देखें।
  • आवर्धन को फोकल लंबाई में बदलने के लिए किसी और से पूछें। (मुझे नहीं पता कि यह कैसे काम करता है)

कैलिब्रेशन

CV में कैलिब्रेट करना ज्यादातर शतरंज बोर्ड पैटर्न का उपयोग करके किया जाता है। आप विभिन्न पदों और दूरियों से उस पैटर्न की कई (~ 10) तस्वीरें लेते हैं। एल्गोरिथम तब निम्न तरीके से काम करता है:

यह बताएं कि आप बोर्ड पर प्रत्येक कोने की स्थिति जानते हैं, कैमरे के मॉडल के लिए मापदंडों का एक सेट खोजें जो छवियों में बोर्ड पर सभी बिंदुओं को देखकर सबसे अच्छा समझाता है।

सिद्धांत रूप में मैं इसके लिए OpenCV की सिफारिश करूंगा, इसके लिए एक उदाहरण कोड है। लेकिन यह शायद बहुत व्यावहारिक नहीं है (आपको इसके लिए OpenCV को स्थापित करना होगा, और संभवतः थोड़ा कोड बदलना होगा।)। वहाँ शायद वहाँ अन्य समाधान है कि यह कर रहे हैं।

फोकल लंबाई की गणना

अंशांकन चरण का परिणाम K मैट्रिक्स (आंतरिक मैट्रिक्स कहा जाता है) है। यह कैमरा के कोऑर्डिनेट सिस्टम में इमेज-प्लेन पर सजातीय 2-स्पेस पॉइंट के लिए 3-स्पेस पॉइंट को मैप करता है।

$     \alpha 0      p_x
 K =  0      \alpha p_y
      0      0      1 $ (Multiple View Geometry, p. 157, 2nd Ed, 2003, Hartley & Zisserman)

हम केवल यहाँ \ अल्फा के बारे में परवाह है। p_x पिक्सेल में आधे सेंसर की चौड़ाई के बारे में है, इसी तरह p_y के लिए, यह संबंधित है जहां प्रिंसिपल रे इमेज प्लेन को इंटरसेप्ट करता है। दिलचस्प बात यह है कि मेरा सस्ता फोन कैमरा एक अच्छे डीएसएलआर, या एक महंगे वेब कैमरा, या एक आईफोन 4 कैमरा की तुलना में बहुत अधिक उल्लंघन करता है।

\ अल्फा तो फोकल लंबाई से संबंधित है। \ अल्फा = एफ एम। m छवि निर्देशांक में प्रति इकाई दूरी पर पिक्सेल की संख्या है। f फोकल लंबाई है। लेकिन ध्यान दें: यह पिनहोल कैमरा मॉडल में है, इसलिए छवि विमान और कैमरे के पिन-होल के बीच की दूरी। मुझे यकीन नहीं है कि फ़ोकल लेंथ फ़ोटोग्राफ़र्स इसे कैसे समझेंगे।

विकल्प

किसी ने एक अलग दृष्टिकोण के बारे में एक लिंक पोस्ट किया: http://www.bobatkins.com/photography/technical/measuring_focal_length.html लेख में "एक आसान तरीका" पर नीचे एक अलग विधि प्रस्तावित है। दो सितारों को देखते हुए, सितारों की स्थिति को देखें और उनके बीच के कोण की गणना करें। फिर देखें कि आपका कैमरा सेटअप उस कोण को कैसे मापता है। पूर्ण रन-थ्रू के लिए लिंक पढ़ें।

इसका नकारात्मक पक्ष यह है कि यह किसी भी फोकल दूरी के साथ काम नहीं करेगा, लेकिन केवल अनंत पर ध्यान केंद्रित करेगा। दूसरी ओर, मेरा दृष्टिकोण अनंत पर काम नहीं करेगा। या 500 मी को अनन्तता मानें, एक मकई का खेत खरीदें और उसमें एक शतरंज बोर्ड का पैटर्न तैयार करें, विमान किराए पर लें और जालम से फोटो लें ...


आपको यहां आवर्धन और फोकल लंबाई पर कुछ उपयोगी विवरण मिल सकते हैं: pierretoscani.com/echo_focal_length.html#FocalLength04 यदि यह मदद नहीं करता है, तो आप फोकल लंबाई को आवर्धन में बदलने के लिए एक सूत्र की तलाश कर सकते हैं, और सूत्र को उल्टा कर सकते हैं और एक आवर्धन के माध्यम से चला सकते हैं। यह (हालांकि इस तरह के अधिकांश सूत्र मैंने कुछ त्वरित खोजों के साथ पाए हैं, वास्तव में किसी न किसी तरह से हैं, और अक्सर यह गलत अनुमान पर आधारित है कि 35 मिमी फिल्म के लिए एक 50 मिमी लेंस "सामान्य" है, जो वास्तव में मामला नहीं है (विवरण के लिए टिप्पणियां देखें) ।)
jrista

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ऑब्जेक्ट और छवि आकार का उपयोग करके लेंस के आवर्धन एम की गणना करें। एम और ऑब्जेक्ट दूरी के साथ लेंस की फोकल लंबाई की गणना की जा सकती है।


यह मानते हुए कि यह मेरी हाई-स्कूल ज्यामिति कक्षा का आकार बीस साल है, मैं इसे कैसे करूँगा?
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उदाहरण के तौर पे। मैं कैमरे से 10 मीटर (d_o) दो मीटर (S_o) स्टिक की छवि बनाता हूं। छवि से दो मीटर की छड़ी 1000 पिक्सेल चौड़ी है। प्रत्येक पिक्सेल 10 माइक्रो मीटर है जो छवि आकार 0.01 मीटर (S_i) देता है। आवर्धन M = S_i / S_o = 0.01 / 2 = 0.005 है। मुझे लगता है कि M = f / (f-d_o), आप एक प्रकाशिकी पुस्तक के साथ पुष्टि करना चाह सकते हैं। फोकल लेंथ एफ की गणना की जा सकती है।
जेएमडी

मैंने सिर्फ f = 55 मिमी के लिए सेट एक कैनन लेंस का परीक्षण किया, और मापा फोकल लंबाई 52 मिमी +/- 0.75 मिमी थी।
जेएमडी

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JMD, समुदाय में आपका स्वागत है। आप अपनी टिप्पणियों को उत्तर के शरीर में ले जाना चाह सकते हैं।
ysap

यह तभी काम करता है जब वस्तु दूर हो। अन्यथा आपको लेंस के दो प्रमुख बिंदुओं के बीच की दूरी को ध्यान में रखना होगा। अधिकांश समय आप यह नहीं जानते कि यह दूरी क्या है।
एडगर बोनट

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मैंने बॉब एटकिंस की "आसान विधि" को देखा, लेकिन यह आपको कुछ एस्ट्रो डेटा को काम करने के लिए छोड़ देता है।

उनकी पद्धति का मेरा संस्करण सभी एस्ट्रो प्रदान करता है कि कैसे जानकारी और लिंक, चरण-दर-चरण निर्देशों के साथ, और नौसिखियों को लागू करने के लिए काफी आसान होना चाहिए।

http://www.pentaxforums.com/forums/pentax-lens-articles/169225-using-2-stars-determine-actual-focal-length-lens-distance.html


नमस्ते, और स्टैक एक्सचेंज में आपका स्वागत है। क्या आप कम से कम अपनी विधि का सारांश यहाँ पोस्ट करना चाहेंगे? पेंटाक्स फ़ोरम में अतीत में कम से कम एक बार कुछ बदल गया है, ताकि आने वाले सभी लिंक टूट गए।
Mattdm 14

मैं व्यक्तिगत वेपनेस से बाहर भाग गया। डिलीट की गई फाइलें, जो उस पेंटाक्फोर्म्स लेख से जुड़ी थीं, को बहाल कर दिया गया है।
dosdan

-1

आप लेंस को एक किताब की तरह बाकी हिस्सों पर सेट कर सकते हैं और इस तरह एक क्रूड ऑप्टिकल बेंच बना सकते हैं। अच्छी तरह से एक लक्ष्य रोशन। श्रेष्ठ एक शासक है। लेंस को समायोजित करें ताकि शासक की छवि एक श्वेत पत्र स्क्रीन पर गिर जाए।

शासक की छवि "जीवन-आकार" होने तक दूरी के साथ बेला। आप जानते हैं, 1: 1 अन्यथा "आवर्धन एक" कहा जाता है। एक और शासक का उपयोग करना, अनुमानित नियम की छवि पर चिह्नों के बीच की दूरी को मापें। दो समान शासकों का उपयोग करने से मदद मिलती है। अब आवश्यक 1: 1 आवर्धन स्थापित करें।

अब लक्ष्य और स्क्रीन के बीच की दूरी को मापें। इस मान को 4 से विभाजित करें। यह उत्तर लेंस की फोकल लंबाई देता है।

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