Tento článek si klade za cíl odpovědět na otázku: jak velikost snímače vašeho digitálního fotoaparátu ovlivňuje různé typy fotografie? velikost snímače je analogická volbě mezi 35 mm, středoformátovým a velkoformátovým filmovým fotoaparátem – s několika významnými rozdíly, které jsou jedinečné pro digitální technologii. V tomto tématu často dochází k velkému zmatku, protože existuje tolik různých možností velikosti a tolik obchodu odchylky týkající se hloubky ostrosti, šumu obrazu, difrakce, nákladů a velikosti / hmotnosti.
Čtení pozadí tohoto tématu naleznete v výukový program o senzorech digitálních fotoaparátů.
PŘEHLED VELIKOSTÍ SENZORŮ
Velikosti senzorů mají v současné době mnoho možností, v závislosti na jejich použití, ceně a požadované přenositelnosti. Relativní velikost pro mnoho z nich je zobrazen níže:
Řady Canon 1Ds / 5D a Nikon D3 jsou nejběžnější full frame snímače. Fotoaparáty Canon, jako je Rebel / 60D / 7D, mají 1,6násobný ořezový faktor, zatímco běžné zrcadlovky Nikon mají 1,5násobný ořezový faktor. Výše uvedený graf vylučuje faktor 1,3X oříznutí, který se používá u fotoaparátů Canon řady 1D.
Telefony s fotoaparátem a další kompaktní fotoaparáty používají velikosti snímačů v rozmezí od ~ 1/4 „do 2/3 „. Olympus, Fuji a Kodak se spojily a vytvořily standardní systém 4/3, který má dvojnásobný ořezový faktor ve srovnání s filmem o průměru 35 mm. Existují střední formát a větší snímače, avšak ty jsou mnohem méně běžné a v současné době jsou neúměrně drahé. proto zde nebudeme konkrétně řešit, ale stále platí stejné principy.
CROP FACTOR & FOCAL LENGTH MULTIPLIER
Faktor plodiny je velikost úhlopříčky senzoru ve srovnání s plnoformátovým 35 mm snímačem. Říká se tomu proto, že při použití 35 mm objektivu takový snímač efektivně ořízne tuto část obrazu vně (kvůli své omezené velikosti).
Úhel záběru Full Frame 35 mm Jeden by si mohl zpočátku myslet, že vyhodit obrazové informace není nikdy ideální, má však své výhody . Téměř všechny objektivy jsou ve svých středech nejostřejší, zatímco kvalita se postupně zhoršuje směrem k okrajům. To znamená, že oříznutý snímač účinně zahodí části obrazu s nejnižší kvalitou, což je docela užitečné při použití objektivů s nízkou kvalitou (protože ty mají obvykle nejhorší kvalitu hran).
Oříznutá fotografie
Center Crop 
Rohové oříznutí Na druhou stranu to také znamená, že člověk nosí mnohem větší objektiv, než je nutné – faktor, který je zvláště důležitý pro ty, kteří nosí fotoaparát delší dobu časové úseky (viz část níže). V ideálním případě by se dalo použít téměř veškeré obrazové světlo procházející objektivem a tento objektiv by byl dostatečně kvalitní, aby jeho změna ostrosti byla vůči jeho okrajům zanedbatelná.
Navíc, optický výkon širokoúhlého objektivy jsou zřídka tak dobré jako delší ohniskové vzdálenosti. Protože oříznutý snímač je nucen používat objektiv se širším úhlem k vytvoření stejného zorného úhlu jako větší snímač, může to snížit kvalitu. Menší senzory také více zvětšují středovou oblast objektivu, takže u méně kvalitních objektivů bude jeho hranice rozlišení patrnější. Další informace najdete v tutoriálu o kvalitě objektivu fotoaparátu.
Podobně multiplikátor ohniskové vzdálenosti spojuje ohniskovou vzdálenost objektivu používaného v menším formátu s objektivem 35 mm, který vytváří ekvivalentní úhel záběru, a se rovná faktoru plodiny. To znamená, že 50 mm objektiv použitý na snímači s 1,6násobným ořezovým faktorem by vytvořil stejné zorné pole jako objektiv 1,6 x 50 = 80 mm na 35 mm snímači s plným rámečkem.
Upozorňujeme že oba tyto pojmy mohou být poněkud zavádějící. Ohnisková vzdálenost objektivu se nemění jen proto, že se objektiv používá na senzoru jiné velikosti – pouze jeho zorný úhel. 50 mm objektiv je vždy 50 mm objektiv, bez ohledu na typ snímače. „Ořezový faktor“ zároveň nemusí být vhodný pro popis velmi malých snímačů, protože obraz nemusí být nutně oříznut (při použití objektivů určených pro tento snímač).
ÚVAHY VELIKOSTI A HMOTNOSTI Objektivu
Menší snímače vyžadují světlejší objektivy (pro ekvivalentní úhel záběru, rozsah zoomu, kvalitu sestavení a rozsah clony). Tento rozdíl může být rozhodující pro fotografování divoké zvěře, pěší turistiku a cestování, protože všechny tyto čočky často používají těžší čočky nebo vyžadují delší dobu vybavení pro nošení.Níže uvedená tabulka ilustruje tento trend výběru teleobjektivů Canon, které jsou typické pro fotografování sportu a přírody:
Důsledkem toho je, že pokud někdo vyžaduje, aby objekt zabíral stejný zlomek obrazu na 35 mm fotoaparátu, jako použití objektivu 200 mm f / 2,8 na fotoaparátu s 1,5násobným ořezovým faktorem (vyžadující 300 mm Objektiv f / 2,8), člověk by musel nést 3,5krát větší váhu! To také ignoruje rozdíl ve velikosti mezi těmito dvěma, což může být důležité, pokud člověk nechce upoutat pozornost na veřejnosti. Těžší čočky navíc obvykle stojí mnohem víc.
Pro Zrcadlovky, větší velikosti snímačů mají za následek větší a jasnější obraz v hledáčku, což může být užitečné zejména při ručním zaostřování. Budou však také těžší a budou dražší, protože vyžadují větší hranol / pentamirror k přenosu světla z objektivu do hledáčku a směrem k vašemu oku.
HLOUBKA POŽADAVKŮ POLE
Jak se zvětšuje velikost snímače, hloubka ostrosti se pro danou clonu zmenší (při vyplňování rámečku objektem stejné velikosti a vzdálenosti). Důvodem je, že větší senzory vyžadují, aby se někdo přiblížil k objektu nebo použil delší ohniskovou vzdálenost, aby vyplnil rámeček tímto objektem. To znamená, že je třeba používat postupně menší velikosti clony, aby byla zachována stejná hloubka ostrosti na větších senzorech. Následující kalkulačka předpovídá požadovanou clonu a ohniskovou vzdálenost, aby bylo dosaženo stejné hloubky ostrosti (při zachování perspektivy).
* Je-li požadována stejná perspektiva.
Jako příklad výpočet, pokud by někdo chtěl reprodukovat stejnou perspektivu a hloubku ostrosti na celoobvodovém snímači, jaké bylo dosaženo pomocí 10 mm objektivu při f / 11 na fotoaparátu s 1,6násobným ořezovým faktorem, bylo by nutné použít 16 mm objektiv a clona zhruba f / 18. Alternativně, pokud by někdo použil objektiv 50 mm f / 1,4 na snímač s plným rámečkem, vytvořilo by to tak malou hloubku ostrosti, že by to vyžadovalo clonu 0,9 u fotoaparátu s 1,6násobným faktorem oříznutí – u spotřebitelských objektivů to není možné!
Portrét (mělké DoF)
Krajina (velké DoF)
Pro portréty může být žádoucí menší hloubka ostrosti, protože zlepšuje rozostření pozadí, zatímco větší hloubka ostrosti je žádoucí pro fotografování krajiny. To je důvod, proč se kompaktní fotoaparáty snaží dosáhnout výrazného rozostření pozadí na portrétech, zatímco velkoformátové fotoaparáty se snaží dosáhnout adekvátní hloubky ostrosti v krajině.
Všimněte si, že výše uvedená kalkulačka předpokládá, že máte na novém senzoru objektiv (# 2), který dokáže reprodukovat stejný úhel pohledu jako na původním senzoru (# 1). Pokud místo toho použijete stejný objektiv, zůstanou požadavky na clonu stejné (budete se však muset přiblížit svému objektu). Tato možnost však také mění perspektivu.
VLIV ROZDĚLENÍ
Větší velikosti senzorů mohou používat menší otvory, než se difrakční vzdušný disk zvětší než kruh záměny (určeno velikostí tisku a kritéria ostrosti). Důvodem je především to, že větší senzory se nemusejí tolik zvětšovat, aby se dosáhlo stejné velikosti tisku. Jako příklad: dalo by se teoreticky použít digitální snímač velký až 8×10 palců, takže jeho obraz by se u tisku 8×10 palců nemusel vůbec zvětšovat, zatímco 35mm snímač by vyžadoval výrazné zvětšení.
Pomocí následující kalkulačky odhadněte, kdy začíná difrakce snižovat ostrost. Toto se zobrazí pouze tehdy, když bude difrakce viditelná při 100% zobrazení na obrazovce – zda to bude patrné v konečném tisku, závisí také na vzdálenosti zobrazení a velikosti tisku. Chcete-li to vypočítat také, navštivte prosím: difrakční limity a fotografie.
Nezapomeňte, že nástup difrakce je pozvolný, takže clony o něco větší nebo menší než výše uvedený difrakční limit nebudou najednou vypadat lepší nebo horší. Výše uvedené je navíc pouze teoretickým limitem; skutečné výsledky budou také záviset na vlastnostech objektivu. Následující diagramy ukazují velikost vzdušného disku (teoretická maximální rozlišovací schopnost) pro dvě clony proti mřížce představující velikost pixelu:
Rozlišení mezí hustoty pixelů
(požadavek mělkého stupně volnosti)
Rozlišení limitů vzdušného disku
(požadavek Deep DOF)
Důležitým důsledkem výše uvedených výsledků je, že pixel s omezenou difrakcí u větších senzorů se zvětšuje velikost (pokud požadavky na hloubku pole zůstávají stejné).Tato velikost pixelu se vztahuje k situaci, kdy se velikost vzdušného disku stane limitujícím faktorem celkového rozlišení – nikoli hustota pixelů. Kromě toho je difrakčně omezená hloubka ostrosti konstantní pro všechny velikosti snímačů. Tento faktor může být rozhodující při rozhodování o nové kameře pro zamýšlené použití, protože více pixelů nemusí nutně poskytovat větší rozlišení (pro vaše požadavky na hloubku ostrosti). Ve skutečnosti by více pixelů mohlo dokonce zhoršit kvalitu obrazu zvýšením šumu a snížením dynamického rozsahu (další část).
PIXEL SIZE: NOISE LEVELS & DYNAMIC RANGE
Větší senzory mají obvykle také větší pixely (i když tomu tak není vždy), které jim dávají potenciál produkovat nižší obrazový šum a mají vyšší dynamický rozsah. Dynamický rozsah popisuje rozsah tónů, které může snímač zachytit níže, když je pixel zcela bílý, ale ještě výše, když je textura nerozeznatelná od šumu pozadí (téměř černá). Jelikož větší pixely mají větší objem – a tedy větší rozsah kapacity fotonů – mají obvykle vyšší dynamický rozsah.
Poznámka: dutiny zobrazeno bez přítomných barevných filtrů
Kromě toho větší pixely přijímají větší tok fotonů během dané doby expozice (při stejném f-stop), takže jejich světelný signál je mnohem silnější. Při daném množství šumu v pozadí to produkuje vyšší poměr signálu k šumu – a tedy hladší fotografii.
Větší Pixely (s větším senzorem)
Menší pixely (s menším senzorem)
To však neplatí vždy, protože množství šumu v pozadí také závisí na procesu výroby senzoru a na tom, jak efektivně kamera extrahuje tonální informace z každého pixelu (bez zavedení dalšího šumu). Obecně však výše uvedený trend platí. Dalším aspektem, který je třeba vzít v úvahu, je, že i když dva senzory mají stejný zdánlivý šum při 100% pohledu, senzor s vyšším počtem pixelů vyprodukuje čistší konečný tisk. Důvodem je to, že šum se u snímače s vyšším počtem pixelů (pro danou velikost tisku) zvětšuje méně, proto má tento šum vyšší frekvenci a tak se jeví jako jemnější.
NÁKLADY NA VÝROBU DIGITÁLNÍCH SENZORŮ
Cena digitálního senzoru dramaticky stoupá, jak se zvyšuje jeho plocha. To znamená, že senzor s dvojnásobnou plochou bude stát více než dvakrát tolik, takže při přesunu do větších velikostí platíte skutečně více za jednotku „realitní senzor“.
Silicon Wafer (rozdělené na malé senzory)
Silicon Oplatka (rozdělená na velké senzory)
Lze to pochopit tím, že se podíváme na to, jak výrobci vyrábějí své digitální senzory. Každý senzor je vyříznut z většího listu silikonového materiálu, který se nazývá oplatka a který může obsahovat tisíce jednotlivých čipů. Každá destička je extrémně drahá (tisíce dolarů), proto méně čipů na destičku vede k mnohem vyšším nákladům na čip. Kromě toho se šance na nenapravitelnou vadu (příliš mnoho horkých pixelů nebo jinak), která skončí v daném senzoru, zvyšuje s oblastí senzoru, proto procento použitelných senzorů klesá s rostoucí oblastí senzoru (výtěžek na destičku). Za předpokladu, že tyto faktory (čipy na destičku a výtěžek) jsou nejdůležitější, se náklady zvyšují úměrně se čtvercem oblasti senzoru (senzor 2krát větší stojí 4krát tolik). Výroba v reálném světě má komplikovanější vztah mezi velikostí a náklady, ale to vám dává představu o prudkém nárůstu nákladů.
To však neznamená, že senzory určitých velikostí budou vždy neúnosně drahé; jejich cena může nakonec poklesnout, ale relativní náklady na větší senzor pravděpodobně zůstanou podstatně dražší (na jednotku plochy) ve srovnání s menší velikostí.
DALŠÍ ÚVAHY
Některé objektivy jsou k dispozici pouze pro určité velikosti snímačů (nebo nemusí fungovat, jak bylo zamýšleno jinak), což může být také v úvahu, pokud pomohou vašemu stylu fotografování. Jedním z pozoruhodných typů jsou sklopné / posuvné objektivy, které umožňují pomocí funkce náklonu zvýšit (nebo snížit) zdánlivou hloubku ostrosti. Tilt / shift objektivy mohou také použít shift k ovládání perspektivy a redukci (nebo eliminaci) konvergujících svislých čar způsobených mířením kamery nad nebo pod horizont (užitečné v architektonické fotografii). Navíc rychlé ultraširokoúhlé objektivy (f / 2,8 nebo větší) nejsou pro oříznuté senzory běžné, což může být rozhodujícím faktorem v případě potřeby ve sportu nebo fotožurnalistice.
ZÁVĚRY: CELKOVÝ DETAIL SNÍMKU & KONKURENČNÍ FAKTORY
Hloubka ostrosti je u velkoformátových snímačů mnohem mělčí, lze však použít i menší clona před dosažením difrakčního limitu (pro vámi zvolená kritéria velikosti a ostrosti tisku). Která možnost má potenciál vytvořit nejpodrobnější fotografii? Větší senzory (a odpovídající vyšší počty pixelů) nepochybně vytvářejí více detailů, pokud si můžete dovolit obětovat hloubku ostrosti. Na druhou stranu, pokud chcete zachovat stejnou hloubku ostrosti, větší velikosti senzorů nemusí nutně mít výhodu rozlišení. Kromě toho je difrakčně omezená hloubka ostrosti stejná pro všechny velikosti snímačů. Jinými slovy, pokud bychom použili nejmenší clonu, než se difrakce stala významnou, všechny velikosti senzorů by vytvářely stejnou hloubku ostrosti – i když difrakčně omezená clona se bude lišit.
Dalším důležitým výsledkem je, že pokud je limitujícím faktorem hloubka ostrosti, zvyšuje se požadovaná doba expozice s velikostí snímače pro stejnou citlivost. Tento faktor je pravděpodobně nejdůležitější pro fotografování makra a noční krajiny. Pamatujte, že i když lze fotografie pořizovat z ruky v menším formátu, ty samé fotografie se nemusí nutně pořizovat z ruky ve větším formátu.
Na druhou stranu se nemusí čas expozice nutně prodloužit až o jednu. může zpočátku předpokládat, protože větší senzory mají obecně nižší šum (a mohou si tak dovolit použít nastavení ISO s vyšší citlivostí při zachování podobného vnímaného šumu).
V ideálním případě je vnímaný šum úrovně (při dané velikosti tisku) obecně klesají s většími senzory digitálního fotoaparátu (bez ohledu na velikost pixelu).
Bez ohledu na velikost pixelu mají větší senzory nevyhnutelně více oblasti shromažďování světla. Teoreticky bude větší snímač s menšími pixely stále mít nižší zdánlivý šum (pro danou velikost tisku) než menší snímač s většími pixely (a výsledný mnohem nižší celkový počet pixelů). Důvodem je to, že šum ve fotoaparátu s vyšším rozlišením se zvětšuje méně, i když na obrazovce vašeho počítače může vypadat hlučněji na 100%. Alternativně by bylo možné průměrně přilehlé pixely v senzoru s vyšším počtem pixelů (čímž by se snížil náhodný šum) a přitom se dosáhlo rozlišení senzoru s nižším počtem pixelů. To je důvod, proč obrázky zmenšené pro web a malé tisky vypadají tak bez šumu.
Celkově: větší snímače obecně poskytují větší kontrolu a větší uměleckou flexibilitu, ale na náklady na požadavek větších čoček a dražšího vybavení. Tato flexibilita umožňuje vytvořit menší hloubku ostrosti, než je možné s menším snímačem (je-li to požadováno), ale přesto dosáhnout srovnatelné hloubky ostrosti s menším snímačem pomocí vyšší citlivosti ISO a menší clony (nebo při použití stativu) ).