Por que as lentes modernas de 50 mm são tão complexas?



Lentes como a Nikon Z 50mm F1.2 S são maiores, mais pesadas, mais caras e mais complexas do que as lentes F1.2 mais antigas. Mas por que?



Primeiro, um pouco de história da óptica



Na época em que os navios eram construídos com madeira, as pessoas já tinham instrumentos óticos confiáveis. Uma dessas ferramentas era uma lente de distância focal fixa feita de acordo com o design de "lente gaussiana dupla". Antes do início do século XX, os designers de lentes já haviam criado cinco dos seis tipos de lentes que se tornaram a base para as que usamos hoje. (A lente de retrofoco remonta à década de 1920, e as lentes de zoom, se você estiver curioso, são basicamente trigêmeos Cook modificados.)



Desde o final do século 19, uma lente Gaussiana dupla tem sido o design principal para lentes de distância focal fixa de alta abertura. Com o passar dos anos, os designers adicionaram novos grupos para obter mais luz, corrigir aberrações e melhorar as lentes em geral. Mas até os tempos modernos, a base para as lentes de distância focal fixa permaneceu o "duplo Gauss". Pense em qualquer lente principal conhecida e provavelmente será feita em um design de "Gauss duplo": Speed ​​Panchro, Planar, Xenon, Summicron, Takumar, Ultron e assim por diante.







Acima: lente Petzval, plano, lente Gaussiana dupla. Embaixo: trigêmeo de Cook, lente telefoto, lente teleobjetiva reversa (retrofoco).





A maioria dos esquemas Gaussianos duplos possui características de importância prática (observe que eu disse a maioria , não todos). É mais fácil projetar uma lente gaussiana dupla com um ângulo de visão equivalente à distância focal de 40-60 mm de câmeras full-frame. Portanto, a esfera de 50 mm é geralmente dominada por lentes gaussianas duplas, e lentes com distâncias focais maiores ou menores geralmente se tornam teleobjetivas ou lentes retrofocais. Em segundo lugar, as aberrações em lentes gaussianas duplas são mais fáceis de controlar em F2.8 ou menor. Uma lente Gaussiana dupla F2.8 decente de 50 mm pode ser feita com apenas cinco elementos, enquanto as aberturas maiores requerem mais elementos para corrigir as aberrações (veja o diagrama acima).



Mas as lentes mudam



Na última década, as lentes de 50 mm se tornaram mais sofisticadas. Compare a Canon 50mm F1.2 (direita) de 30 anos com a Sigma 50mm F1.4 Art mais recente e Zeiss Otus 55mm F1.4 (esquerda).





Diagramas de lentes (da esquerda para a direita) Zeiss 55mm Otus, Sigma 50mm F1.4 Art e Canon 50mm EF F1.2L.



Recentemente, três grandes fabricantes introduziram lentes F1.2 de 50 mm com um design ainda mais sofisticado, variando de 13 a 18 elementos, com vários componentes asféricos e ED. É muito difícil ver qualquer influência do circuito de lente dupla gaussiana neles.





Esquemas de lentes (da esquerda para a direita): Sony FE 50mm f1.2 GM, Nikkor Z 50mm f1.2 S e Canon RF 50mm f1.2L.



Os designers de lentes não estão adicionando todo esse novo vidro para aumentar o preço e fazer o circuito parecer mais legal. Esses designs mais novos, mais caros e complexos são projetados para superar as limitações que enfrentamos com as lentes de abertura ultra-larga com distância focal fixa de 50 mm. Pelo menos eles vão resolver esses problemas em teoria e minhas expectativas. E sabemos como geralmente terminam as expectativas.



Vamos falar sobre lentes de abertura ultra-ampla



Falando em expectativas, por muitos anos, os fotógrafos gastaram fortunas em lentes F1.2 na esperança de que apesar da nitidez reduzida quando a abertura está totalmente aberta, pelo menos quando a abertura for reduzida, elas serão tão boas quanto as lentes 50mm mais baratas. Afinal, reduzir o furo pode resolver todos os problemas, certo?



Infelizmente, as coisas não funcionaram dessa forma, pelo menos para lentes gaussianas duplas com aberturas maiores que F1.4. É claro que diminuir a abertura relativa os torna mais nítidos, especialmente no centro. Mas longe do centro, eles nunca foram muito claros; em vez disso, eles se tornaram aceitáveis. Por exemplo, abaixo está uma comparação do clássico 50 mm EF F1.2L da Canon e o mais recente Sigma 50 mm F1.4 Art, testado em F5.6. Como você pode ver, o Sigma supera a Canon.





Função de transferência de modulação (MTF) para lentes Canon 50mm EF 50mm F1.2L (esquerda) e Sigma 50mm F1.4 Art (direita).



O gráfico da curvatura do campo demonstra que esta não é a sua influência (embora alguma curvatura esteja presente). Em vez disso, essas lentes têm aberrações que não foram muito reduzidas pela diminuição da razão de abertura (astigmatismo de terceira e quinta ordem, coma elíptico e outras aberrações de alta ordem com aberturas menores não são tão bem eliminadas).





Esses diagramas mostram que, embora a abertura seja reduzida, as partes externas da lente não são tão nítidas e há um alto grau de astigmatismo.



Essa era a situação. A lente de abertura ultra-larga de US $ 1.500 produziu fotos impressionantes em F1.2, mas quando a abertura foi reduzida para F5.6 ou F8, a lente de US $ 300 F1.8 foi geralmente mais nítida. Eu usei a Canon EF 50mm F1.2L como exemplo, mas essencialmente o mesmo se aplica a todas as lentes ultra-wide (F1.2 ou mais larga), incluindo o preço de US $ 3.000.



Testando o novo Sony FE 50mm F1.2 GM



A Sony me enviou cinco novas lentes FE 50mm F1.2 GM para testes preliminares . Este é um teste incompleto porque existem apenas cinco lentes, mas isso deve ser o suficiente para nos fornecer algumas informações. Embora eu não tenha testado a Canon e a Nikon de 50 mm, seu design sugere que os resultados devem ser aproximadamente os mesmos.



Testes de furos totalmente abertos



Em comparação com a antiga EF Canon 50mm F1.2, você pode ver que os últimos 30 anos de design de lentes não foram em vão. Sony (à direita) é significativamente melhor.





Canon EF 50mm F1.2L @ F1.2 | Sony FE 50mm F1.2 GM @ F1.2



Aqui está uma métrica que dá uma ideia de como a Sony é boa: em F1.2 ela tem resolução melhor do que o excelente Sigma 50mm F1.4 Art em F1.4.





Arte Sigma 50mm F1.4 em F1.4 | Sony FE 50mm F1.2 GM em F1.2



Então esta é a vantagem do novo design: Quando totalmente aberto, é tão bom quanto o excelente 50mm F1.4. Isso definitivamente “vale o dinheiro” para muitos fotógrafos. Mas eu ainda estava curioso - quanto aumenta a nitidez da abertura?



Comparações de furo reduzido



Vamos começar com o óbvio: vamos comparar uma lente F1.2 GM com uma lente Sony Planar 50mm F1.4 ZA, ambas em F5.6. A ZA não é uma lente excelente, mas muitos usuários FE trabalharam com ela. Quando o buraco é reduzido, o diagrama MTF abaixo mostra seu alto astigmatismo. Eu esperava que a GM fosse melhor do que ele; e assim aconteceu.





Sony FE 50mm F1.2 GM em F5.6 | Sony FE 50mm F1.4 ZA a F5.6



Agora vamos fazer uma comparação mais complexa, entre um dos GMs e o Sigma 50mm F1.4 Art (troquei no gráfico com o Sony à direita). Existem pequenas diferenças, mas se você quiser dizer que um é definitivamente melhor do que o outro, prefiro ficar calado, porque você se enganará. O Sigma é um pouco melhor nas bordas, a Sony está no centro e a Sony tem um pouco menos astigmatismo. Mas as diferenças são muito pequenas, a ponto de ficarem dentro do desvio de amostragem e ficarem invisíveis nas fotos.





Arte Sigma 50mm F1.4 em F5.6 | Sony FE 50mm F1.2 GM em F5.6



Isso é exatamente o que eu esperava ver. Anteriormente, se você comprasse uma lente F1.2 ou de abertura maior, esperaria que a imagem ficasse fora de foco quando a abertura estivesse aberta e, mesmo com uma abertura menor, não seria tão nítida quanto uma lente mais lenta e mais lenta lente. Os designs modernos (e mais sofisticados) permitem que as lentes F1.2 sejam incrivelmente nítidas em abertura total e tão nítidas quanto as lentes com aberturas menores em aberturas menores. E isso é, de fato, muito importante.



Claro, permissão não é tudo. Provavelmente nem é a coisa mais importante. Mas o importante é que pelo menos as lentes F1.2 não tinham esses indicadores até recentemente.



E espero que agora você esteja começando a entender por que essas novas lentes são feitas de tantos elementos (embora, na verdade, essa não seja a única razão).






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