Üst cevabı nedir nokta ve sürgünler düşük ışık koşullarında iyidir? (1) hızlı bir lens / geniş diyafram açıklığının (2) makul ISO 400+ kullanımı ve (3) bir araya getirildiğinde büyük bir sensörün düşük ışıkta çekimde kritik önem taşıdığını söylüyor.
İlk önce anladım (daha fazla ışığa izin veriyor), ikinci anladım ("film" ışığa karşı daha duyarlı). Üzgünüm üçüncü faktörü anlamıyorum.
Yanıtlar:
Hem büyük hem de küçük sensör aynı megapiksellere sahip olduğunda farkı anlamak en kolaydır. Bir tane daha küçük APS-C sensörlü ve bir Tam Kare sensörlü bir çift hipotetik kameramız varsa ve her ikisinin de 8 megapiksel olduğunu varsayalım, fark piksel yoğunluğuna iner .
Bir APS-C sensör yaklaşık 24x15 mm, Tam Kare (FF) sensör ise 36x24 mm'dir. Alan açısından, APS-C sensörü yaklaşık 360 mm ^ 2 ve FF 864 mm ^ 2'dir . Şimdi, fonksiyonel piksel olan bir sensörün gerçek alanını hesaplamak, gerçek dünyadaki bir noktadan oldukça karmaşık olabilir, bu yüzden şu an için ideal sensörleri alacağız , ki burada sensörün toplam yüzey alanı, işlevsel piksellere tahsis edilmiştir, bu piksellerin mümkün olduğunca verimli kullanıldığını ve ışığı etkileyen tüm diğer faktörlerin (odak uzaklığı, açıklık, vb.) eşdeğer olduğunu varsayalım. Buna bakıldığında, varsayımsal kameralarımızın her ikisi de 8mp olduğu göz önüne alındığında , her pikselin boyutunun net olduğu açıktır.APS-C sensörü için FF sensörü için her pikselin boyutundan daha küçük. Tam olarak:
APS-C:
360mm ^ 2/8,000,000px = 0,000045mm ^ 2 / px
-> 0,000045 mm ^ 2 * (1000 µm / mm) ^ 2 = 45 µm ^ 2 (kare mikron)
-> sqrt (45 µm ^ 2) = 6,7 umFF:
864mm ^ 2/8,000,000px = 0.000108mm ^ 2 / px
-> 0.000108 mm ^ 2 * (1000 µm / mm) ^ 2 = 108 µm ^ 2 (mikron)
-> sqrt (108 µm ^ 2) = 10.4 µm
Daha basit, normalize edilmiş "piksel boyutu" terimlerini veya her pikselin genişliğini veya yüksekliğini (genellikle fotoğraf dişli web sitelerinde belirtilir), biz:
APS-C Piksel Boyutu = 6.7µm piksel
FF Piksel Boyutu = 10.4µm piksel
Piksel boyutu açısından, bir FF 8mp kamera bir APS-C 8mp kameradan 1.55x daha büyük piksellere sahiptir. Bununla birlikte, piksel boyutundaki tek boyutlu bir fark, tüm hikayeyi anlatmaz. Pikseller üzerinde ışık topladıkları iki boyutlu bir alana sahiptir, bu nedenle her FF pikselinin alanıyla her APS-C pikselinin arasındaki farkı alarak tüm hikayeyi anlatır:
108 µm ^ 2/45 µm ^ 2 = 2,4
(İdealize edilmiş) bir FF kamera, (İdealleştirilmiş) bir APS-C kameranın ışık toplama gücüne 2.4x veya yaklaşık 1 stop değerine sahiptir! Düşük ışıkta çekim yaparken daha büyük bir sensörün daha yararlı olmasının nedeni budur ... herhangi bir zaman diliminde daha fazla ışık toplama gücüne sahiptirler.
Alternatif bir ifadeyle, daha büyük bir piksel , herhangi bir zaman diliminde daha küçük bir pikselden daha fazla foton isabeti yakalayabilir ('duyarlılık' anlamım).
Şimdi, her şeyden önce örnek ve hesaplamalar "idealize" sensörleri veya mükemmel verimli olan sensörleri varsayar. Gerçek dünya algılayıcıları idealize edilmez, elmadan elmaya moda ile karşılaştırılması kolay değildir. Gerçek dünya sensörleri, yüzeylerine çizilen her bir pikseli maksimum verimlilikte kullanmaz, daha pahalı sensörler, aralarında daha hafif, daha küçük, işlevsel olmayan boşluklar toplamaya yardımcı olan mikrolenzler gibi daha gelişmiş bir "teknolojiye" sahip olma eğilimindedir. sütun / sırayı hareket ettiren her piksel, arkadan aydınlatmalı kablolama işlemi fotoya duyarlı elemanların altındaki kabloları etkinleştirir ve okur (normal tasarımlar fotoya duyarlı elemanların üzerinde kablo döşemesi yapar (ve buna müdahale eder) vb. Ek olarak, tam kare sensörler sık sık Küçük sensörlerden daha yüksek megapiksel sayıma sahip, daha da karmaşık hale getirecek.
İki gerçek sensörün gerçek dünyadan bir örneği, Canon 7D APS-C sensörünü Canon 5D Mark II FF sensörüyle karşılaştırmak olabilir. 7D sensörü 18mp, 5D sensörü ise 21.1mp. Pek çok sensör kaba megapiksel cinsinden derecelendirilir ve genellikle kalibrasyon amacıyla kullanılan, sensör filtre mekaniği tarafından engellenen, vb. Gibi birçok sınır pikselinin kullanıldığından, pazarlanan sayısından biraz daha fazladır. Bu nedenle 18mp ve 21.1mp’nin gerçek olduğunu varsayacağız. dünya piksel sayısı. Bu iki güncel ve modern sensörün ışık toplama gücündeki fark şudur:
7D APS-C: 360mm ^ 2 / 18,000,000px * 1,000,000 =
20µm ^ 2 / px 5DMII FF: 864mm ^ 2 / 21,100,000px * 1,000,000 = 40,947 ~ = 41µm ^ 2 / px41µm ^ 2 / 20µm ^ 2 = 2.05 ~ = 2
Canon 5D MkII Full Frame fotoğraf makinesi 7D APS-C fotoğraf makinesinin yaklaşık 2 kat daha fazla ışık toplama gücüne sahip. Bu, doğal hassasiyete değer olan yaklaşık bir durak değerine dönüşür . (Gerçekte, 5DII ve 7D'nin her ikisi de maksimum 6400 ISO değerine sahiptir, ancak 7D hem 3200 hem de 6400'deki 5DII'den biraz daha gürültülüdür, ve sadece ISO 800'de normalize görünüyor. Bkz. Http: / /the-digital-picture.com/Reviews/Canon-EOS-7D-Digital-SLR-Camera-Review.aspx ) Buna karşılık, bir 18 MP FF sensörü, 21.1 MP FF sensörünün ışık toplama gücünün yaklaşık 1.17 katı olacaktır . 5D MkII, çünkü daha az piksel aynı (ve APS-C'den daha büyük) alana yayılır.
Kesin konuşursak, onu daha iyi yapan sensör boyutu DEĞİLDİR, piksel boyutu IS.
Büyük pikseller, ışığı yakalamak ve fotonlar (ışık) yüzeye çarptığında elektronların serbest bırakılmasından daha yüksek bir voltaj elde etmek için daha fazla yüzey alanına sahiptir. Bu nedenle doğal gürültünün çoğunlukla rastgele olması, sinyal-gürültü oranını (S / N) arttıran daha yüksek gerilime kıyasla nispeten düşüktür.
Kaçırdığınız ima edilen veriler, daha büyük sensörlerin daha büyük piksellere sahip olma eğilimindedir. Tam çerçeve 12 MP D3S ile kırpılmış 12 MP D300S'yi karşılaştırın. Her piksel 2.25 kat daha fazla yüzey alanına sahiptir, bu nedenle D3S'nin böyle bir yüksek ISO performansı vardır.
EDIT (2015-11-24):
Anonim downvoter inançsız için, daha yeni ve daha iyi bir örnek var. Sony'nin neredeyse aynı iki tam kare kamerası var, A7S II ve A7R II. Sensörleri aynı büyüklükte fakat eskilerin 12 MP çözünürlüğü var, ikincisi 42 MP. Düşük ışık performansı ve A7S II'nin ISO aralığı A7R II'nin oldukça önünde, ISO 409,600'e 102,400'e ulaştı. Bu sadece daha büyük piksellere sahip olmak için iki durak farkıdır.
Tek pikselin boyutu neredeyse alakasızdır. Bu şehir efsanesi!
Aynı boyutta, ancak farklı bir piksel sayımına sahip (2MP ve 8MP) farklı iki piksel kamerasına sahip - ve bunun için farklı bir piksel boyutu. Sensöre giren ışık miktarı, piksel boyutuna değil lensin çapına bağlıdır. Kuşkusuz 8MP resmi 2MP resminden daha gürültülü olacaktır, ancak 8MP'yi 2MP'ye düşürdüğünüzde neredeyse aynı resmi elde edersiniz - neredeyse aynı gürültü seviyesiyle. Bu basit matematik. Neredeyse dedim çünkü sensör mantığının büyüklüğü var. 8MP'lik bir sensörde 4 kez mantığa sahip olacağınız için, 2MP'de daha az net ışığa duyarlı sensör alanına sahip olacaksınız. Ama bu size 1 durak (=% 50), belki biraz pahalıya mal olmaz, ama o kadar değil!
Farkı yaratan şey merceklerdir. Bir resim çektiğinizde metrikler ile ilgilenmezsiniz - ne sensör boyutu, piksel boyutu veya odak uzaklığı. Bir yüz, bir grup insan, bir bina veya belli bir mesafeden başka bir şey yakalamak istersiniz. İlgilendiğiniz şey bakış açısı . Odak uzaklığınız sensör boyutuna ve görüş açısına bağlı olacaktır. Küçük bir sensörünüz varsa, aynı zamanda küçük bir odak uzaklığına da sahip olacaksınız (birkaç mm). Küçük bir odak uzaklığı olan bir lens, çapı sınırlı olacağından asla fazla ışık tutmaz. Daha büyük bir sensör daha büyük bir odak uzaklığına ihtiyaç duyacaktır , aynı hızda bir lens daha büyük bir çapa sahip olacak ve bunun için daha fazla ışık tutacaktır.
Poster basımı dışında kimin 10MP veya daha fazlasına ihtiyacı var? Birkaç MP'ye küçültülmüş tüm resimler iyi durumda. Sensör boyutu görüntü kalitesini doğrudan sınırlamaz, ancak objektifiniz olacaktır. Her ne kadar lens boyutu genellikle sensör boyutuna bağlıdır (olmamalıdır). Ancak küçük sensörler ve çok sayıda MP'li kameralar gördüm ancak harika fotoğraflar çeken lensler (2 cm'den daha büyük) verdi.
Bir süre önce bunun üzerine bir makale yazdım . Almanca, İngilizce'ye çevirecek zamanım olmadı, bunun için üzgünüm. Daha ayrıntılı ve bazı sorunları (özellikle gürültü sorunu) biraz daha ayrıntılı olarak açıklıyor.
Tek bir pikselin boyutu önemsizdir. Birkaç küçük piksel, matematiksel olarak büyük bir boyutta birleştirilebilir, hassasiyet için alım satım detayı.
Büyük bir sensör kamerası, belirli bir görüş açısı için, küçük bir sensör kamerasından daha uzun bir odak uzaklığı merceğine sahiptir. Bu daha uzun lens, belirli bir f-stop için, büyük bir fiziksel açıklığa (irisde açıklık) sahiptir. Bu, sisteme daha fazla ışık girmesine neden olur ve daha düşük ışık performansı sağlar. Aynı zamanda, sığ alan derinliğini de gösterir.
Dijital sensörün yüzeyi fotositler ile kaplıdır. Bunlar lens tarafından öngörülen dış dünyanın imajını kaydeder. Pozlama sırasında fotonlar şeklinde görüntü oluşturan ışınlar sensörün yüzeyini bombalar. Foton vuruşları sahne parlaklığı ile orantılıdır. Başka bir deyişle, sahnenin aydınlık alanlarına karşılık gelen foton isabet alan fotositler, loş ışık alanlarına karşılık gelen fotositlerden daha fazla foton isabetini alır. Pozlama tamamlandığında, fotozitler sahne parlaklığına oranla elektrik yükü içerir. Bununla birlikte, tüm fotositlerdeki şarj derecesi, büyütülmediği sürece faydalı olmayacak kadar zayıftır. Görüntü oluşturma işleminde bir sonraki adım, yükleri yükseltmektir.
Amplifikasyon, bir radyo veya TV'nin sesini yükseltmek gibidir. Amplifikasyon, görüntü sinyalinin gücünü arttırır, ancak statik şeklinde bozulmaya neden olur. Dijital görüntülemede bu bozulmaya statik diyoruz; biz buna “gürültü” diyoruz. Uyarılan gürültüye aslında sabit patern gürültüsü denir. Bunun nedeni, her fotozitin biraz farklı özelliklere sahip olmasıdır. Başka bir deyişle, her biri amplifikasyona farklı tepkiler verir. Sonuç olarak, birkaç foton vuruşu olan bazı foto siteler, koyu gri veya gri görüntü almaları gerektiğinde siyah görüntü alacaktır. Bu sabit kalıp gürültüsüdür. Amplifikasyonunu yükseltmeyerek (ISO’yu düşük tutarak) ve kameradaki yazılımı azaltarak azaltıyoruz.
Sabit patern gürültüsü genellikle yüksek amplifikasyona bağlı olduğu için, herhangi bir fotositte daha fazla foton isabetinin daha yüksek bir yük oluşturması ve daha az amplifikasyona ihtiyaç duyması nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Sonuç olarak, daha büyük görüntüleme yongaları, daha geniş yüzey alanına sahip daha büyük fotositler sporları sırasında pozlama sırasında daha fazla foton vuruşu sağlar. Daha fazla hit daha az amplifikasyona dönüşür; bu nedenle sabit desen gürültüsü nedeniyle daha az bozulma.
Daha büyük sensörler, görüntü yakalamak için düşük ışıkta genellikle biraz daha kötüdür. Daha büyük lensler genellikle daha büyük sensörler için kullanılabilir ve daha düşük lens derinliği daha düşükse, daha düşük alan derinliği sakıncası yoksa daha büyük lensler daha iyidir.
İnternette bir sensör tarafından toplanan ışık miktarının sensörün boyutuyla orantılı olduğunu iddia eden çok fazla şey var. Bu yanlış. Lensin aynı bakış açısı verildiğinde, sensörün boyutuna bakılmaksızın aynı miktarda ışık sensöre yansıtılır. Bir tam çerçeve sensörü ve bir MFT sensörü aynı sayıda piksel elemanına sahipse, her bir eleman boyutuna bakılmaksızın aynı miktarda ışık algılar. Şunu düşünün: Güne bir cam çemberin arkasına bir parça kağıt koyun - hiçbir şey olmuyor. Işığı, yukarıda belirtilen cam çemberiyle aynı çapta bir büyüteçle o kağıdın küçük bir alanına yoğunlaştırın ve kağıt ısınacaktır çünkü odak bölgesindeki enerji yoğunluğu çok daha fazladır. Aynısı görüntü sensörleri için de geçerlidir; küçük sensör = büyük sensörden daha yüksek enerji yoğunluğu = her iki sensörde birim alan başına aynı enerji. Daha küçük sensörlerde daha fazla gürültünün nedeni başka yerdedir; belki de yakından paketlenmiş görüntü algılama elemanları arasındaki radyo frekansı girişimi.