Ez a cikk arra a kérdésre irányul, hogy a digitális fényképezőgépének érzékelőmérete hogyan befolyásolja a különböző típusú fényképeket? Az érzékelő mérete analóg a 35 mm-es, közepes formátumú és nagy formátumú filmkamerák közötti választással – néhány figyelemre méltó különbséggel, amelyek egyedülállóak a digitális technológiára. Ebben a témában gyakran sok zűrzavar merül fel, mert mind a sokféle méretválaszték, mind a sok a mélységélességhez, a képzajhoz, a diffrakcióhoz, a költséghez és a mérethez / súlyhoz kapcsolódó kiegyenlítések.
A témával kapcsolatos háttérolvasás megtalálható itt: a digitális fényképezőgép-érzékelők bemutatója.
AZ ÉRZÉKELŐI MÉRETEK ÁTTEKINTÉSE
Az érzékelők méreteinek jelenleg sok lehetőségük van, a felhasználásuktól, az árponttól és a kívánt hordozhatóságtól függően. Sok ilyen relatív mérete lent látható:
A Canon 1Ds / 5D és Nikon D3 sorozatai a leggyakoribb teljes képérzékelők. Az olyan Canon fényképezőgépek, mint a Rebel / 60D / 7D, mind 1,6-os kivágási tényezővel rendelkeznek, míg a mainstream Nikon tükörreflexes fényképezőgépek 1,5-szeres kivágási tényezővel rendelkeznek. A fenti ábra nem tartalmazza az 1,3-szoros kivágási tényezőt, amelyet a Canon 1D sorozatú fényképezőgépeinél használnak.
A kamerás telefonok és más kompakt fényképezőgépek szenzormérete ~ 1/4 “- 2/3 “. Az Olympus, a Fuji és a Kodak összefogva létrehoztak egy szabványos 4/3-os rendszert, amelynek kétszeres vágási tényezője van a 35 mm-es filmhez képest. Közepes formátumú és nagyobb érzékelők léteznek, azonban ezek sokkal ritkábban fordulnak elő, és jelenleg túlzottan drágák. Ezek ezért itt nem foglalkozunk konkrétan, de ugyanazok az elvek továbbra is érvényesek.
VÁGÁSI TÉNYEZŐ & FÓKUS HOSSZÚ TÖBBÉP
A terméstényező: az érzékelő átlós mérete a teljes képkocka 35 mm-es érzékelőhöz képest. Ezt azért hívják, mert egy 35 mm-es objektív használatakor egy ilyen érzékelő hatékonyan kivágja a kép ekkora részét a külső részén (korlátozott mérete miatt).
35 mm-es teljes képszögű látószög Kezdetben azt gondolhatnánk, hogy a képinformációk eldobása soha nem ideális, mégis megvannak az előnyei . Szinte az összes lencse a legélesebb a központjában, míg a minőség fokozatosan romlik a szélek felé. Ez azt jelenti, hogy a kivágott érzékelő hatékonyan eldobja a kép legalacsonyabb minőségű részeit, ami nagyon hasznos alacsony minőségű objektívek használatakor (mivel ezeknél általában a legrosszabb az élminőség).
Levágatlan fénykép
Középvágás 
Corner Crop Másrészt ez azt is jelenti, hogy az ember sokkal nagyobb lencsét hordoz, mint amennyi szükséges – ez különösen fontos azok számára, akik hosszabb ideig hordják a fényképezőgépet időszakok (lásd az alábbi szakaszt). Ideális esetben az objektívből átvitt szinte minden képfényt felhasználnánk, és ez a lencse elég jó minőségű lenne ahhoz, hogy élességének változása elhanyagolható legyen a szélei felé.
Ezenkívül a nagylátószögű optikai teljesítmény lencsék ritkán olyan jóak, mint a hosszabb gyújtótávolságok. Mivel a levágott érzékelő kénytelen szélesebb látószögű lencsét használni ugyanolyan látószög előállításához, mint egy nagyobb érzékelő, ez ronthatja a minőséget. A kisebb érzékelők nagyobb mértékben megnövelik a lencse középső területét is, így a felbontási határ valószínűleg gyengébben jelenik meg az alacsonyabb minőségű lencséknél. További információért lásd a fényképezőgép lencséjének minőségét bemutató oktatóanyagot.
Hasonlóképpen, a gyújtótávolság-szorzó a kisebb formátumban használt lencse gyújtótávolságát egy 35 mm-es lencséhez egyenértékű látószöget hoz létre, és megegyezik a terméstényezővel. Ez azt jelenti, hogy az 1,6 mm-es vágási tényezővel rendelkező szenzoron használt 50 mm-es objektív ugyanolyan látómezőt produkál, mint egy 1,6 x 50 = 80 mm-es objektív egy 35 mm-es teljes képkocka-érzékelőn.
Figyelem hogy mindkét kifejezés némileg félrevezető lehet. A lencse gyújtótávolsága csak azért változik, mert egy lencsét más méretű érzékelőnél használnak – csak a látószöge. Az 50 mm-es lencse mindig 50 mm-es lencse, függetlenül az érzékelő típusától. Ugyanakkor előfordulhat, hogy a “vágási tényező” nem megfelelő a nagyon kicsi érzékelők leírásához, mert a kép nem feltétlenül van kivágva (ha az adott érzékelőhöz tervezett objektíveket használjuk).
LENCSE MÉRETE ÉS SÚLYA
A kisebb szenzorokhoz könnyebb lencsékre van szükség (az egyenlő látószög, a zoom tartomány, az építési minőség és a rekesznyílás tartománya érdekében). Ez a különbség kritikus lehet a vadon élő állatok, a túrázás és az utazási fotózás szempontjából, mert ezek mind gyakran nehezebb lencséket használnak, vagy hosszabb ideig hordozható felszerelést igényelnek.Az alábbi ábra szemlélteti a sport- és vadfotókban jellemző Canon teleobjektívek ezen tendenciáját:
Ennek az a következménye, hogy ha az ember megköveteli, hogy a 35 mm-es fényképezőgépen a kép ugyanolyan hányadát foglalja el, mint a 200 mm-es f / 2,8-as objektív használata 1,5-szeres kivágási tényezőjű (300 mm-es igénylésű) fényképezőgépen f / 2,8 objektív), 3,5x annyi súlyt kellene cipelnie! Ez figyelmen kívül hagyja a kettő közötti méretbeli különbséget is, ami fontos lehet, ha valaki nem akarja a nyilvánosság előtt felhívni a figyelmet. Ezenkívül a nehezebb lencsék általában sokkal többe kerülnek.
SLR fényképezőgépek, nagyobb érzékelőméretek nagyobb és tisztább kereső képeket eredményeznek, ami különösen hasznos lehet kézi fókuszáláskor. Ezek azonban nehezebbek és többe is kerülnek, mert nagyobb prizmára / pentamrrorra van szükségük, hogy továbbítsák a fényt az objektívből a keresőbe és a szemed felé.
TERÜLETKÖVETELMÉNYEK Mélysége
Az érzékelő méretének növekedésével a mező mélysége csökken egy adott rekesznél (ha a keretet azonos méretű és távolságú témával tölti ki). Ennek oka, hogy a nagyobb érzékelőknek meg kell közelíteniük a témájukat, vagy hosszabb gyújtótávolságot kell használniuk ahhoz, hogy a keretet kitöltsék az adott témával. Ez azt jelenti, hogy fokozatosan kisebb rekeszméreteket kell használni annak érdekében, hogy a nagyobb érzékelőkön ugyanolyan mélységélesség maradjon fenn. A következő számológép megjósolja a szükséges rekeszt és a gyújtótávolságot ugyanolyan mélységélesség elérése érdekében (a perspektíva fenntartása mellett).
* Ha ugyanazt a perspektívát kívánja meg.
Példaként számítás, ha valaki ugyanazt a perspektívát és mélységélességet szeretné reprodukálni teljes képérzékelőn, mint amelyet egy 10 mm-es lencsével f / 11-nél elértünk egy 1,6-szoros kivágási tényezőjű fényképezőgépen, akkor 16 mm-es lencsét kell használnia és nagyjából f / 18 rekesz. Alternatív megoldásként, ha egy 50 mm-es f / 1,4-es objektívet használna teljes képérzékelőnél, akkor ez mélységélességet eredményezne, így sekély ahhoz 0,9-es rekeszre lenne szükség egy 1,6-szoros kivágási tényezőjű fényképezőgépen – fogyasztói lencséknél ez nem lehetséges!
Portré (sekély DoF)
Tájkép (nagy DoF) A portréknál kisebb mélységélesség szükséges, mert javítja a háttér elmosódását, míg a nagyobb mélységélesség kívánatos a tájfotózáshoz. A kompakt fényképezőgépek ezért küzdenek azért, hogy jelentős háttér-elmosódást érjenek el a portrékon, míg a nagy formátumú kamerák azért küzdenek, hogy megfelelő mélységélességet teremtsenek tájakon.
Ne feledje, hogy a fenti számológép feltételezi, hogy objektívje van az új érzékelőhöz (# 2), amely ugyanazt a látószöget képes reprodukálni, mint az eredeti érzékelőnél (# 1). Ha inkább ugyanazt az objektívet használja, akkor a rekesznyílás követelményei változatlanok maradnak (de közelebb kell kerülnie a témához). Ez az opció ugyanakkor megváltoztatja a perspektívát is.
A DIFFRAKCIÓ HATÁSA
A nagyobb érzékelőméretek kisebb rekeszeket használhatnak, mire a diffrakciós levegős lemez nagyobb lesz, mint az összezavarodás köre (a nyomtatási méret határozza meg) és élességi kritériumok). Ez elsősorban azért van, mert a nagyobb érzékelőket nem kell annyira megnövelni, hogy azonos nyomtatási méretet érjünk el. Példaként: elméletileg akár 8×10 hüvelyk méretű digitális érzékelőt is használhatunk, így a képét egyáltalán nem kell nagyítani egy 8×10 hüvelykes nyomtatáshoz, míg a 35 mm-es érzékelő jelentős bővítést igényel.
Használja a következő számológépet annak becslésére, hogy a diffrakció mikor csökkenti az élességet. Ne feledje, hogy ez csak akkor jelenik meg, amikor a diffrakció látható lesz, ha a képernyőn 100% -ban nézi – hogy ez a végső nyomtatásban nyilvánvaló lesz-e, a megtekintési távolságtól és a nyomtatás méretétől is függ. Ennek kiszámításához keresse fel a következő oldalt: diffrakciós határok és fényképezés.
Ne feledje, hogy a diffrakció kezdete fokozatos, így a fenti diffrakciós határnál kissé nagyobb vagy kisebb rekeszek nem fognak hirtelen megjelenni jobb vagy rosszabb. Ezenkívül a fenti csak elméleti korlát; a tényleges eredmények a lencse jellemzőitől is függenek. A következő ábrák két légnyílású lemez méretét (elméleti maximális felbontóképességet) mutatják két pixel méretét képviselő rácshoz képest:
Pixel Density Limits Resolution
(Sekély DOF követelmény)
Airy Disk Limits Resolution
(Deep DOF követelmény)
A fenti eredmények fontos következménye, hogy a diffrakcióval korlátozott pixel nagyobb érzékelőknél nő a méret (ha a mező mélységigénye nem változik).Ez a pixelméret arra vonatkozik, amikor a levegős lemezméret lesz a teljes felbontás korlátozó tényezője, és nem a pixelsűrűség. Ezenkívül a diffrakcióval korlátozott mélységélesség minden érzékelőméretnél állandó. Ez a tényező kritikus lehet, ha új kamerát választ a rendeltetésszerű használatra, mert a több képpont nem feltétlenül biztosít nagyobb felbontást (a mélységélesség követelményeinek megfelelően). Valójában több pixel akár a képminőséget is károsíthatja a zaj növelésével és a dinamikatartomány csökkentésével (következő szakasz).
PIXEL MÉRET: Zajszintek & Dinamikus tartomány
A nagyobb érzékelőknek általában nagyobb a képpontja is (bár ez nem mindig így van), ami lehetőséget ad számukra alacsonyabb képzaj előállítására és nagyobb dinamikai tartományra. A Dinamikus tartomány azt a hangtartományt írja le, amelyet az érzékelő lefelé tud rögzíteni, amikor a képpont teljesen fehér lesz, de még magasabbra, ha a textúra nem különböztethető meg a háttérzajtól (fekete közelében). Mivel a nagyobb pixelek nagyobb térfogattal rendelkeznek – és ennélfogva nagyobb a fotonteljesítmény-tartomány -, ezeknek általában nagyobb a dinamikatartománya.
Megjegyzés: üregek színes szűrők nélkül látható
Ezenkívül a nagyobb pixelek nagyobb fotonfluxust kapnak egy adott expozíciós idő alatt (ugyanazon f-stopnál), így fényjelük sokkal erősebb. Adott mennyiségű háttérzaj esetén ez magasabb jel / zaj arányt eredményez – és ezáltal simábban néz ki a fotó.
Nagyobb Képpontok (nagyobb érzékelővel) 
Kisebb pixelek (kisebb érzékelővel)
Ez azonban nem mindig így van, mert a háttérzaj mértéke függ az érzékelő gyártási folyamatától és attól, hogy a kamera mennyire hatékonyan vonja ki a hanginformációkat az egyes pixelekből (további zajok bevezetése nélkül). Általában azonban a fenti tendencia igaz. Egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni, még ha két szenzornak is azonos a látszólagos zaja 100% -ban nézve, a nagyobb pixelszámú érzékelő tisztább kinézetet eredményez. Ez azért van, mert a nagyobb pixelszám-érzékelőnél (egy adott nyomtatási méretnél) a zaj kevésbé növekszik, ezért ennek a zajnak nagyobb a frekvenciája, és ezért finomabb szemcsésnek tűnik. >
A digitális érzékelő költségei drasztikusan emelkednek, ha területe nő. Ez azt jelenti, hogy egy kétszeres területtel rendelkező szenzor több mint kétszer annyiba kerül, így Ön egységenként többet fizet “érzékelő ingatlanokért”, ha nagyobb méretűre vált.
Szilícium ostya (kis érzékelőkre osztva)
Szilícium Ostya (nagy szenzorokra osztva)
Ezt meg lehet érteni azzal, ha megvizsgáljuk, hogy a gyártók hogyan készítik digitális érzékelőiket. Minden érzékelő egy nagyobb szilíciumlapból van kivágva, amelyet ostyának neveznek, amely több ezer egyedi forgácsot tartalmazhat. Minden ostya rendkívül drága (több ezer dollár), ezért kevesebb lapka / ostya eredményez sokkal magasabb chipenkénti költséget. Továbbá annak az esélye, hogy egy helyrehozhatatlan hiba (túl sok forró képpont vagy más módon) egy adott érzékelőbe kerüljön, az érzékelő területével együtt növekszik, ezért a használható érzékelők százaléka csökken az érzékelő területének növekedésével (ostya / hozam). Feltételezve, hogy ezek a tényezők (chipek / ostya és hozam) a legfontosabbak, a költségek az érzékelő területének négyzetével arányosan növekednek (2X akkora szenzor 4X annyiba kerül). A valós gyártásnak bonyolultabb a mérete és a költség viszonya, de ez ötletet ad az egekbe szökő költségekről.
Ez nem azt jelenti, hogy bizonyos méretű érzékelők mindig túlságosan drágák lesznek; áruk végül csökkenhet, de egy nagyobb érzékelő relatív költsége valószínűleg jelentősen drágább marad (területegységenként), ha néhány kisebb méretűhez viszonyul.
EGYÉB SZEMPONTOK
Néhány a lencsék csak bizonyos szenzorméreteknél állnak rendelkezésre (vagy másképp nem működnek a tervezett módon), ami szintén megfontolást jelenthet, ha ezek segítenek a fényképezés stílusában. Az egyik figyelemre méltó típus a tilt / shift objektívek, amelyek lehetővé teszik a látszólagos mélységélesség növelését (vagy csökkentését) a billentés funkcióval. A dönthető / eltolt objektívek szintén használhatják a shift funkciót a perspektíva vezérléséhez és a konvergáló függőleges vonalak csökkentéséhez (vagy kiküszöböléséhez), amelyeket a kamera a horizont fölé vagy alá irányítása okoz (hasznos az építészeti fotózásnál). Ezenkívül a gyors ultraszéles látószögű lencsék (f / 2,8 vagy nagyobb) nem olyan gyakoriak a kivágott érzékelőknél, amelyek döntő fontosságú tényezők lehetnek, ha a sportban vagy a fotóriporterben szükség van rá.
KÖVETKEZTETÉSEK: ÁTTEKINTÉS A KÉPRE kisebb rekesz a diffrakciós határ elérése előtt (a választott nyomtatási méret és élesség kritériumok szerint). Tehát melyik lehetőség képes a legrészletesebb fotó elkészítésére? A nagyobb érzékelők (és ennek megfelelően nagyobb pixelszámok) kétségkívül több részletet produkálnak, ha megengedheted magadnak a mélységélesség feláldozását. Másrészről, ha azonos mélységélességet kíván fenntartani, a nagyobb érzékelőméreteknek nem feltétlenül van előnye a felbontásban. Ezenkívül a diffrakcióval korlátozott mélységélesség minden szenzorméretnél azonos. Más szóval, ha a legkisebb rekeszt használnánk, mielőtt a diffrakció jelentősvé válna, akkor az összes szenzorméret ugyanolyan mélységélességet produkálna – annak ellenére, hogy a diffrakcióval korlátozott rekesz különbözik.
Műszaki megjegyzések: Ez az eredmény feltételezi, hogy pixelmérete összehasonlítható a diffrakcióval korlátozott levegős lemez méretével az egyes kérdéses érzékelőknél, és hogy minden objektív összehasonlítható minőségű. Ezenkívül a tilt objektív funkció sokkal gyakoribb a nagyobb formátumú kamerákban – lehetővé téve az egyik számára, hogy megváltoztassa a fókuszsík szögét, és ezáltal növelje a látszólagos DoF értéket.
Egy másik fontos eredmény az, hogy ha a mélységélesség a korlátozó tényező, akkor a szükséges expozíciós idő megnő az érzékelő méretével azonos érzékenység esetén. Ez a tényező leginkább a makró- és éjszakai tájképfotózás szempontjából releváns. Vegye figyelembe, hogy még akkor is, ha a fényképeket kézi formátumban lehet kisebb formátumban készíteni, ugyanezek a képek nem feltétlenül készülnek nagyobb formátumban.
Másrészt az expozíciós idők nem feltétlenül nőnek meg annyira, mint egy eredetileg feltételezhetjük, mert a nagyobb érzékelők általában alacsonyabb zajszinttel rendelkeznek (és így megengedhetik maguknak, hogy magasabb érzékenységű ISO-beállítást alkalmazzanak, miközben hasonló érzékelt zajokat tartanak fenn).
Ideális esetben érzékelt zaj A szintek (egy adott nyomtatási méretnél) általában nagyobb digitális fényképezőgép-érzékelőkkel csökkennek (a képpont méretétől függetlenül).
Nem számít, mekkora a képpontméret, a nagyobb érzékelőknek elkerülhetetlenül nagyobb a fénygyűjtő területe. Elméletileg egy nagyobb, kisebb képpontokkal rendelkező érzékelőnek még mindig alacsonyabb a látszólagos zaja (egy adott nyomtatási méretnél), mint egy kisebb érzékelőnél, amelynek nagyobb a képpontja (és ennek eredményeként sokkal alacsonyabb a teljes pixelszám). Ennek oka, hogy a nagyobb felbontású kamerában a zaj kevésbé növekszik, még akkor is, ha a számítógép képernyőjén 100% -ban zajosabbnak tűnik. Alternatív megoldásként elképzelhető, hogy átlagosan a szomszédos pixeleket átlagolják a magasabb pixelszám-érzékelőben (ezáltal csökkentve a véletlenszerű zajokat), miközben az alacsonyabb pixelszám-érzékelő felbontását mégis elérik. Éppen ezért az internetre méretezett képek és az apró nyomatok annyira zajmentesek.
Összességében: a nagyobb érzékelők általában nagyobb irányítást és nagyobb művészi rugalmasságot biztosítanak, de nagyobb lencsék és drágább berendezések igénylésének költségei. Ez a rugalmasság lehetővé teszi, hogy a lehető legkisebb mélységélességet hozza létre egy kisebb érzékelővel (ha szükséges), de mégis nagyobb ISO-érzékenységgel és kisebb rekeszértékkel (vagy állvány használatakor) érjen el egy kisebb érzékelőhöz hasonló mélységélességet. ).