Kameran näkökentän laskuri - Näkökentän laskentaohjelma

Mikä on kameran näkökenttälaskuri?

Kameran näkökenttälaskuri laskee, kuinka leveän näkymän kamera voi tallentaa. Se käyttää kahta lukua: kameran kennon kokoa ja objektiivin polttoväliä. Tulos on kulma, joka ilmoitetaan yleensä asteina vaaka-, pysty- ja diagonaalisuunnassa.

Näkökenttä on tärkeä, koska se määrittää, mitä kuva-alaan mahtuu. Laaja näkökenttä tallentaa laajan näkymän, kuten maiseman. Kapea näkökenttä tallentaa näkymästä pienen osan mutta saa kaukana olevat kohteet näyttämään suuremmilta.

Näkökentän laskeminen

Näkökenttä riippuu kahdesta asiasta: kennon mitasta (leveys tai korkeus millimetreinä) ja objektiivin polttovälistä (myös millimetreinä). Kaavassa käytetään arkustangenttifunktiota, joka merkitään muodossa arctan tai tan⁻¹:

$\theta = 2 \arctan\left(\frac{d}{2 f}\right)$

• θ on näkökenttä kulmana ilmaistuna.
• d on kennon mitta: leveys vaakasuuntaiselle näkökentälle ja korkeus pystysuuntaiselle näkökentälle.
• f on objektiivin polttoväli millimetreinä.
• Tulos saadaan radiaaneina ja muunnetaan näyttöä varten asteiksi.

Kaava olettaa äärettömään tarkennetun suoraviivaisen objektiivin, joka on tavallinen vertailutilanne. Lähellä olevaan kohteeseen tarkentaminen siirtää objektiivia kauemmas kennosta ja kaventaa todellista näkökenttää hieman.

Diagonaalinen näkökenttä lasketaan samalla kaavalla, mutta leveyden tai korkeuden sijasta käytetään kennon lävistäjän pituutta. Lävistäjä saadaan Pythagoraan lauseella:

$D = \sqrt{w² + h²}$

jossa D on kennon lävistäjä, w kennon leveys ja h kennon korkeus.

Kun tunnetaan vain leveys ja kuvasuhde, kennon korkeus saadaan jakamalla leveys kuvasuhteella:

$h = \frac{w}{a}$

jossa a on kuvasuhde.

Kuvasuhde 3:2 (kuvasuhteen arvo 1,5) on tavallinen useimmissa DSLR- ja peilittömien kameroiden kuvissa. Kuvasuhde 16:9 (1,778) on tavallinen videossa. Kuvasuhdetta 4:3 (1,333) käyttävät Micro Four Thirds -kamerat ja monet vanhemmat kompaktikamerat. Elokuvatuotannoissa käytetään joskus kuvasuhdetta 2,39:1 laajakangasmaisen vaikutelman saavuttamiseksi.

Tavalliset kennokoot

Kennon koko muuttaa näkökenttää, vaikka polttoväli pysyisi samana. Suurempi kenno tallentaa samalla objektiivilla laajemman kulman.

Laskuri luettelee koot muodossa leveys × korkeus:

• Keskikoko: 43,8 × 32,9 mm
• Täyskenno (35 mm): 36 × 24 mm
• APS-H: 28,7 × 19,0 mm
• APS-C (Nikon/Sony): 23,5 × 15,6 mm
• APS-C (Canon): 22,3 × 14,9 mm
• Micro Four Thirds: 17,3 × 13,0 mm
• 1 tuuma: 13,2 × 8,8 mm, käytössä huippuluokan kompaktikameroissa ja monissa droneissa
• 2/3 tuuma: 8,8 × 6,6 mm
• 1/1.7-inch: 7,6 × 5,7 mm
• 1/2.3-inch: 6,17 × 4,55 mm, tavallinen älypuhelimissa ja action-kameroissa

Muun kennon voi syöttää valitsemalla ”Mukautettu” ja kirjoittamalla sen leveyden ja korkeuden.

Täyskennon lävistäjän (43,3 mm) suhdetta kennon lävistäjään kutsutaan rajauskertoimeksi. Sitä käytetään objektiivien vertailuun eri kameroissa, ja sitä kuvataan alla olevissa usein kysytyissä kysymyksissä. APS-C (Nikon/Sony) -kennolla arvo on noin 1,5, APS-C (Canon) -kennolla noin 1,6 ja Micro Four Thirds -kennolla 2,0.

Laskuesimerkki

Tarkastellaan täyskennoista kameraa (36 × 24 mm kenno), johon on kiinnitetty 50 mm objektiivi.

Vaakasuuntainen näkökenttä: HFOV = 2 × arctan(36 / (2 × 50)) = 2 × arctan(0,36) ≈ 39,60°

Pystysuuntainen näkökenttä: VFOV = 2 × arctan(24 / (2 × 50)) = 2 × arctan(0,24) ≈ 26,99°

Diagonaalinen näkökenttä: Lävistäjä = √(36² + 24²) ≈ 43,27 mm DFOV = 2 × arctan(43,27 / 100) ≈ 46,79°

Täyskennolla käytettävää 50 mm objektiivia kutsutaan ”normaaliobjektiiviksi”, koska sen polttoväli on lähellä kennon lävistäjää 43,3 mm. Lävistäjää lyhyemmät objektiivit ovat laajakulmaobjektiiveja ja pidemmät teleobjektiiveja.

Pikaopas: täyskennon polttovälit

Lyhyempi polttoväli antaa aina laajemman näkökentän. Pidempi polttoväli kaventaa sitä aina.

Laskurin käyttö

1. Valitse kennokoko luettelosta tai valitse ”Mukautettu” ja syötä tarkka leveys ja korkeus millimetreinä.
2. Syötä polttoväli millimetreinä.
3. Johda korkeus kuvasuhteesta, jos kennon korkeutta ei tunneta. Tämä vaihtoehto näkyy vain mukautetulle kennolle: valitse ”Laske korkeus kuvasuhteesta” ja valitse 3:2, 4:3, 16:9, 1:1 tai 2,39:1. Laskuri määrittää tällöin korkeudeksi leveys ÷ kuvasuhde.
4. Lue tulokset: ensin kennon mitat, sitten vaaka-, pysty- ja diagonaalinen näkökenttä valitun yksikön mukaan asteina tai radiaaneina.

Jokaisen mitan on oltava positiivinen luku. Nollan tai sitä pienempi polttoväli, nollan tai sitä pienempi kennon leveys tai korkeus sekä kaikki arvot, jotka eivät ole reaalilukuja, hylätään, ja laskuri näyttää tuloksen sijasta ilmoituksen.

Miksi näkökentällä on merkitystä

Valokuvaajat käyttävät näkökenttää objektiivin valintaan ennen kuvausta. Laajakulmaobjektiivi (14-35mm täyskennolla) mahduttaa kuvaan suuremman osan huoneesta tai maisemasta. Teleobjektiivi (85 mm tai pidempi) erottaa kaukana olevan kohteen ja litistää taustan perspektiiviä.

Elokuvaajat laskevat näkökentän otoksia suunnitellessaan, jotta kameran sijainti ja objektiivi sopivat haluttuun rajaukseen. Turvallisuusjärjestelmien asentajat selvittävät sen avulla, kuinka suuren osan huoneesta tai pysäköintialueesta yksi kamera kattaa. Dronelentäjät käyttävät sitä lentoreittien suunnitteluun, jotta kartoitettava alue katetaan kokonaan ilman aukkoja.

Myös kennon koko muuttaa näitä lukuja. Pienempi kenno kaventaa tietyn objektiivin näkökenttää, minkä vuoksi sama 50 mm objektiivi vastaa APS-C-kamerassa pidempää teleobjektiivia kuin täyskennoisessa kamerassa.

Usein kysyttyä

Mikä on näkökenttä valokuvauksessa?

Näkökenttä on kulma, jonka objektiivi ja kenno yhdessä tallentavat, ja se mitataan asteina. Laajakulma, kuten 74°, kattaa laajan näkymän. Kapea kulma, kuten 10°, kattaa näkymästä pienen osan mutta suurentaa kaukana olevia kohteita.

Miten kennon koko vaikuttaa näkökenttään?

Suurempi kenno tallentaa suuremman osan objektiivin projisoimasta kuvasta, jolloin näkökenttä on laajempi. Pienempi kenno rajaa samaa projisoitua kuvaa ja kaventaa näkökenttää. Siksi 50 mm objektiivin näkökenttä on täyskennoisessa kamerassa erilainen kuin APS-C-kamerassa.

Mikä on rajauskerroin?

Rajauskerroin on täyskennon lävistäjä 43,3 mm jaettuna kennon lävistäjällä. APS-C (Nikon/Sony) -kennon rajauskerroin on noin 1,5×, APS-C (Canon) -kennon noin 1,6× ja Micro Four Thirds -kennon noin 2×. Objektiivin polttovälin kertominen rajauskertoimella antaa täyskennoa vastaavan polttovälin, mikä helpottaa objektiivien vertailua eri kamerajärjestelmien välillä. Sitä ei pidä käyttää kennon todellisten mittojen sijaan laskettaessa kyseisen kameran todellista näkökenttää.

Millä polttovälillä saadaan ”normaali” näkökenttä?

Normaaliobjektiivin polttoväli on lähellä kennon lävistäjää, joten kuva ei näytä venytetyltä eikä litistyneeltä. Täyskennolla lävistäjä on 43,3 mm, ja yleinen 50 mm objektiivi on riittävän lähellä: sen vaakasuuntainen näkökenttä on noin 39,6° ja diagonaalinen näkökenttä noin 46,8°. Pienemmillä kennoilla tarvitaan lyhyempi objektiivi vastaavan näkymän saamiseksi, koska lävistäjä on lyhyempi.

Miten kuvasuhde muuttaa näkökenttää?

Kuvasuhde määrittää kennon leveyden ja korkeuden välisen suhteen, mikä muuttaa pystysuuntaista näkökenttää, kun leveys on vakio. Leveä kuvasuhde, kuten 16:9, antaa samalla leveydellä ja polttovälillä vähemmän pystysuuntaista kattavuutta kuin 4:3, koska kenno on suhteellisesti matalampi.

Voiko näkökenttää muuttaa kuvan ottamisen jälkeen?

Kuvan rajaaminen kaventaa sen tehollista näkökenttää, mutta sitä ei voi laajentaa objektiivin alun perin tallentamaa näkökenttää suuremmaksi. Panoraamojen yhdistämisen kaltaiset tekniikat voivat yhdistää useita kuvia laajemmaksi näkökentäksi, mutta tämä edellyttää useiden kuvien ottamista kuvaushetkellä eikä onnistu pelkästään jälkikäsittelyllä.

Lähteet

1. "Angle of view." Wikipedia, Wikimedia Foundation. https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_view
2. Ray, Sidney F. Applied Photographic Optics. Focal Press, 2002.
3. Jacobson, Ralph E. The Manual of Photography. Focal Press, 2000.