이 기사는 디지털 카메라의 센서 크기가 다양한 사진 유형에 어떤 영향을 미치는가? 센서 크기는 35mm, 중형 및 대형 필름 카메라 중에서 선택하는 것과 유사하며 디지털 기술에 고유 한 몇 가지 주목할만한 차이점이 있습니다. 크기 옵션이 너무 많고 거래가 너무 많기 때문에이 주제에 대해 많은 혼란이 자주 발생합니다. 피사계 심도, 이미지 노이즈, 회절, 비용 및 크기 / 무게와 관련된 오프.
이 주제에 대한 배경 정보는 다음에서 찾을 수 있습니다. 디지털 카메라 센서에 대한 자습서입니다.
센서 크기 개요
센서 크기는 현재 사용, 가격 및 원하는 휴대성에 따라 많은 가능성을 가지고 있습니다. 이들 중 다수의 상대적 크기 다음과 같습니다.
Canon의 1Ds / 5D 및 Nikon D3 시리즈는 가장 일반적인 풀 프레임 센서입니다. Rebel / 60D / 7D와 같은 캐논 카메라는 모두 1.6X 크롭 팩터를 가지고있는 반면 주류 Nikon SLR 카메라는 1.5X 크롭 팩터를 가지고 있습니다. 위의 차트는 Canon의 1D 시리즈 카메라에서 사용되는 1.3X 자르기 계수를 제외합니다.
카메라 폰 및 기타 소형 카메라는 ~ 1 / 4 “에서 2/3 범위의 센서 크기를 사용합니다. “. Olympus, Fuji 및 Kodak은 모두 협력하여 표준 4/3 시스템을 만들었습니다.이 시스템은 35mm 필름에 비해 크롭 팩터가 2 배입니다. 중형 및 대형 센서가 존재하지만 이러한 센서는 훨씬 덜 일반적이며 현재 엄청나게 비쌉니다. 따라서 여기서는 구체적으로 다루지 않지만 동일한 원칙이 여전히 적용됩니다.
크롭 팩터 & 초점 길이 배수
크롭 팩터는 풀 프레임 35mm 센서에 비해 센서의 대각선 크기입니다. 35mm 렌즈를 사용할 때 이러한 센서가 외부에서이 정도의 이미지를 효과적으로 잘라 내기 때문입니다 (제한된 크기로 인해).
35mm 풀 프레임 화각 처음에는 이미지 정보를 버리는 것이 결코 이상적이 아니라고 생각할 수 있지만 장점이 있습니다. . 거의 모든 렌즈는 중앙에서 가장 선명하지만 가장자리로 갈수록 품질이 점차 저하됩니다. 즉, 잘린 센서는 이미지의 가장 낮은 품질 부분을 효과적으로 폐기하므로 품질이 낮은 렌즈를 사용할 때 매우 유용합니다 (일반적으로 가장자리 품질이 가장 좋지 않음).
잘리지 않은 사진
중앙 자르기 
Corner Crop 반면, 이것은 또한 필요한 것보다 훨씬 더 큰 렌즈를 가지고 있음을 의미합니다. 특히 확장을 위해 카메라를 휴대하는 사람들과 관련된 요소입니다. 기간 (아래 섹션 참조). 이상적으로는 렌즈에서 전송되는 거의 모든 이미지 빛을 사용하고이 렌즈는 가장자리로 갈수록 선명도의 변화를 무시할 수있을만큼 충분히 높은 품질을 제공합니다.
또한 광각의 광학 성능 렌즈는 더 긴 초점 거리만큼 좋지 않습니다. 잘린 센서는 더 큰 센서와 동일한 화각을 생성하기 위해 더 넓은 각도의 렌즈를 사용해야하므로 품질이 저하 될 수 있습니다. 센서가 작을수록 렌즈의 중앙 영역이 더 넓어 지므로 해상도 제한은 품질이 낮은 렌즈에서 더 분명해질 수 있습니다. 이에 대한 자세한 내용은 카메라 렌즈 품질에 대한 자습서를 참조하십시오.
마찬가지로 초점 거리 승수는 더 작은 형식에 사용되는 렌즈의 초점 거리를 동일한 화각을 생성하는 35mm 렌즈에 연결합니다. 작물 계수와 같습니다. 이는 1.6X 크롭 팩터를 가진 센서에 사용되는 50mm 렌즈가 35mm 풀 프레임 센서의 1.6 x 50 = 80mm 렌즈와 동일한 시야를 생성한다는 것을 의미합니다.
주의하십시오. 이 두 용어는 다소 오해의 소지가 있습니다. 렌즈 초점 거리는 렌즈가 다른 크기의 센서에 사용된다는 이유만으로 변경되는 것이 아니라 단지 화각뿐입니다. 50mm 렌즈는 센서 유형에 관계없이 항상 50mm 렌즈입니다. 동시에 이미지가 잘릴 필요가 없기 때문에 (해당 센서 용으로 설계된 렌즈를 사용하는 경우) 매우 작은 센서를 설명하는 데 ‘자르기 계수’가 적절하지 않을 수 있습니다.
렌즈 크기 및 무게 고려 사항
렌즈 크기 및 무게 고려 사항
작은 센서에는 더 가벼운 렌즈가 필요합니다 (동일한 화각, 줌 범위, 빌드 품질 및 조리개 범위). 이 차이는 야생 동물, 하이킹 및 여행 사진 촬영에 매우 중요 할 수 있습니다. 이러한 모든 제품은 종종 더 무거운 렌즈를 사용하거나 장기간 장비를 휴대해야하기 때문입니다.아래 차트는 스포츠 및 야생 동물 사진에서 일반적인 캐논 망원 렌즈의 이러한 추세를 보여줍니다.
이 의미는 피사체가 1.5X 크롭 팩터 (300mm 필요)의 카메라에서 200mm f / 2.8 렌즈를 사용하는 것과 동일한 35mm 카메라에서 이미지의 동일한 부분을 차지해야하는 경우 f / 2.8 렌즈), 3.5 배 더 많은 무게를 실어야합니다! 이것은 또한 둘 사이의 크기 차이를 무시합니다. 이는 공개적으로 관심을 끌고 싶지 않은 경우 중요 할 수 있습니다. 또한 무거운 렌즈는 일반적으로 훨씬 더 많은 비용이 듭니다.
SLR 카메라, 더 큰 센서 크기는 더 크고 선명한 뷰 파인더 이미지를 생성하므로 수동 초점을 맞출 때 특히 유용 할 수 있습니다. 그러나 렌즈에서 뷰 파인더로 그리고 눈으로 빛을 전달하려면 더 큰 프리즘 / 펜타 미러가 필요하기 때문에 더 무겁고 비용도 더 많이 듭니다.
피사계 심도 요구 사항
센서 크기가 증가하면 주어진 조리개에 대해 피사계 심도가 감소합니다 (프레임을 동일한 크기와 거리의 피사체로 채울 때). 큰 센서는 피사체에 더 가까이 다가 가거나 프레임을 피사체로 채우기 위해 더 긴 초점 거리를 사용해야하기 때문입니다. 즉, 더 큰 센서에서 동일한 피사계 심도를 유지하려면 점차적으로 더 작은 구경 크기를 사용해야합니다. 다음 계산기는 동일한 피사계 심도를 얻기 위해 필요한 조리개와 초점 거리를 예측합니다 (원근을 유지하면서).
* 같은 원근을 원하는 경우
예시 계산, 풀 프레임 센서에서 1.6X 크롭 팩터를 가진 카메라에서 f / 11에서 10mm 렌즈를 사용하여 얻은 것과 동일한 원근과 피사계 심도를 재현하려면 16mm 렌즈를 사용해야합니다. 조리개는 대략 f / 18입니다. 또는 풀 프레임 센서에서 50mm f / 1.4 렌즈를 사용하면 피사계 심도가 너무 얕아서 1.6X 크롭 팩터를 가진 카메라에서 0.9의 조리개가 필요합니다. 소비자 용 렌즈로는 불가능합니다!
세로 (얕은 DoF)
가로 (large DoF)
배경 흐림을 개선하기 때문에 인물 사진에는 얕은 피사계 심도가 바람직 할 수 있지만 풍경 사진에는 더 큰 피사계 심도가 바람직합니다. 이것이 컴팩트 카메라가 인물 사진에서 상당한 배경 흐림을 생성하는 데 어려움을 겪고있는 반면, 대형 포맷 카메라는 풍경에서 적절한 피사계 심도를 생성하는 데 어려움을 겪는 이유입니다.
위 계산기는 새 센서에 렌즈가 있다고 가정합니다. (# 2) 원래 센서 (# 1)와 동일한 화각을 재현 할 수 있습니다. 대신 동일한 렌즈를 사용하는 경우 조리개 요구 사항은 동일하게 유지됩니다 (그러나 피사체에 더 가까이 다가 가야합니다). 그러나이 옵션은 원근도 변경합니다.
Influence OF DIFFRACTION
더 큰 센서 크기는 회절 에어리 디스크가 혼란의 원보다 커지기 전에 더 작은 구경을 사용할 수 있습니다 (인쇄 크기에 따라 결정됨). 및 선명도 기준). 이는 주로 동일한 인쇄 크기를 얻기 위해 더 큰 센서를 크게 확대 할 필요가 없기 때문입니다. 예를 들어 이론적으로는 8×10 인치 크기의 디지털 센서를 사용할 수 있으므로 8×10 인치 인쇄의 경우 이미지를 전혀 확대 할 필요가없는 반면 35mm 센서는 상당한 확대가 필요합니다.
다음 계산기를 사용하여 회절이 선명도를 감소시키기 시작하는시기를 추정합니다. 이것은 100 % 화면에서 볼 때 회절이 보일 때만 표시된다는 점에 유의하십시오. 이것이 최종 인쇄물에서 분명해 질지 여부는 시청 거리와 인쇄 크기에 따라 달라집니다. 이를 계산하려면 회절 한계 및 사진을 방문하십시오.
회절의 시작은 점진적이므로 위의 회절 한계보다 약간 크거나 작은 조리개는 갑작스럽게 보이지 않습니다. 더 좋거나 나쁘다. 또한 위는 이론적 인 한계 일뿐입니다. 실제 결과는 렌즈 특성에 따라 달라집니다. 다음 다이어그램은 픽셀 크기를 나타내는 그리드에 대한 두 개의 조리개에 대한 에어리 디스크의 크기 (이론상 최대 분해능)를 보여줍니다.
픽셀 밀도 제한 해상도
(얕은 DOF 요구 사항)
Airy Disk Limits Resolution
(Deep DOF Requirement)
위 결과의 중요한 의미는 회절 제한 픽셀이 더 큰 센서의 경우 크기가 증가합니다 (피사계 심도 요구 사항이 동일하게 유지되는 경우).이 픽셀 크기는 에어리 디스크 크기가 픽셀 밀도가 아닌 전체 해상도의 제한 요소가되는시기를 나타냅니다. 또한 회절 제한 피사계 심도는 모든 센서 크기에 대해 일정합니다. 이 요소는 의도 한 용도에 맞는 새 카메라를 결정할 때 중요 할 수 있습니다. 픽셀이 많을수록 반드시 더 많은 해상도를 제공 할 필요는 없기 때문입니다 (피사계 심도 요구 사항에 따라). 실제로 더 많은 픽셀은 노이즈를 증가시키고 동적 범위 (다음 섹션)를 줄임으로써 이미지 품질을 저하시킬 수도 있습니다.
픽셀 크기 : 노이즈 수준 & 동적 범위
큰 센서는 일반적으로 픽셀이 더 크므로 (항상 그런 것은 아니지만) 이미지 노이즈를 줄이고 더 높은 동적 범위를 가질 수 있습니다. 다이나믹 레인지는 픽셀이 완전히 흰색이 될 때 센서가 아래에서 캡처 할 수있는 톤의 범위를 나타내지 만 텍스처가 배경 노이즈 (검은 색에 가까운)와 구별 할 수 없을 때 위에 있습니다. 더 큰 픽셀은 더 큰 볼륨을 가지므로 광자 용량 범위가 더 넓기 때문에 일반적으로 동적 범위가 더 높습니다.
참고 : 캐비티 컬러 필터없이 표시
더욱 큰 픽셀은 주어진 노출 시간 (동일한 f- 스톱에서) 동안 더 많은 광자 플럭스를 수신하므로 광 신호가 훨씬 더 강합니다. 주어진 양의 배경 노이즈에 대해 더 높은 신호 대 노이즈 비율을 생성하므로 사진이 더 매끄럽게 보입니다.
크게 픽셀 (더 큰 센서 포함)
더 작은 픽셀 (더 작은 센서 포함)
그러나 배경 노이즈의 양은 센서 제조 공정과 카메라가 각 픽셀에서 톤 정보를 얼마나 효율적으로 추출하는지에 따라 다르기 때문에 항상 그런 것은 아닙니다. 그러나 일반적으로 위의 추세는 사실입니다. 고려해야 할 또 다른 측면은 100 %에서 볼 때 두 센서가 동일한 겉보기 노이즈를 가지고 있어도 픽셀 수가 더 많은 센서가 더 깨끗한 최종 인쇄물을 생성한다는 것입니다. 이는 더 높은 픽셀 수 센서 (주어진 인쇄 크기에 대해)에서 노이즈가 덜 확대되기 때문입니다. 따라서이 노이즈는 더 높은 주파수를 가지므로 더 미세하게 나타납니다.
디지털 센서 생산 비용
디지털 센서의 비용은 면적이 증가함에 따라 크게 증가합니다. 즉, 면적이 두 배인 센서는 비용이 두 배 이상 비싸므로 더 큰 크기로 이동할 때 단위 “센서 부동산”당 더 많은 비용을 효과적으로 지불하게됩니다.
실리콘 웨이퍼 (작은 센서로 분할)
실리콘 웨이퍼 (대형 센서로 분할)
제조업체가 디지털 센서를 만드는 방법을 살펴보면이를 이해할 수 있습니다. 각 센서는 수천 개의 개별 칩을 포함 할 수있는 웨이퍼라고하는 더 큰 실리콘 재료 시트에서 절단됩니다. 각 웨이퍼는 매우 비싸기 때문에 (수천 달러) 웨이퍼 당 칩 수가 적 으면 칩당 비용이 훨씬 높아집니다. 또한 센서 영역이 증가함에 따라 특정 센서에서 복구 불가능한 결함 (너무 많은 핫 픽셀 또는 기타)이 발생할 가능성이 증가하므로 사용 가능한 센서의 비율은 센서 영역 (웨이퍼 당 수율)이 증가함에 따라 감소합니다. 이러한 요소 (웨이퍼 당 칩 수 및 수율)가 가장 중요하다고 가정하면 센서 면적의 제곱에 비례하여 비용이 증가합니다 (큰 센서의 2 배는 비용의 4 배). 실제 제조는 크기 대 비용 관계가 더 복잡하지만 이는 비용이 치솟는다는 아이디어를 제공합니다.
특정 크기의 센서가 항상 엄청나게 비싸다고 말하는 것은 아닙니다. 가격은 결국 떨어질 수 있지만 더 큰 센서의 상대적인 비용은 일부 작은 크기에 비해 훨씬 더 비싸 (단위 면적당) 유지 될 가능성이 높습니다.
기타 고려 사항
일부 렌즈는 특정 센서 크기에만 사용할 수 있으며 (또는 의도 한대로 작동하지 않을 수 있음) 사진 스타일에 도움이되는 경우 고려할 수도 있습니다. 주목할만한 유형 중 하나는 틸트 / 시프트 렌즈로, 틸트 기능을 사용하여 피사계 심도를 높이거나 낮출 수 있습니다. 틸트 / 시프트 렌즈는 또한 시프트를 사용하여 원근을 제어하고 카메라를 수평선 위 또는 아래로 조준하여 발생하는 수렴되는 수직선을 줄이거 나 제거 할 수 있습니다 (건축 사진에 유용함). 더욱이 빠른 초광각 렌즈 (f / 2.8 이상)는 잘린 센서에 일반적이지 않으며 스포츠 나 포토 저널리즘에 필요한 경우 결정 요소가 될 수 있습니다.
결론 : 전체 이미지 세부 사항 & 경쟁 요소
더 큰 포맷 센서의 경우 필드 깊이가 훨씬 얕지만 회절 한계에 도달하기 전에 더 작은 조리개 (선택한 인쇄 크기 및 선명도 기준). 그렇다면 어떤 옵션이 가장 상세한 사진을 생성 할 수 있습니까? 더 큰 센서 (및 이에 상응하는 더 높은 픽셀 수)는 피사계 심도를 희생 할 수 있다면 의심 할 여지없이 더 많은 디테일을 생성합니다. 반면에 동일한 피사계 심도를 유지하려는 경우 센서 크기가 더 크다고해서 반드시 해상도 이점이있는 것은 아닙니다. 또한 회절 제한 피사계 심도는 모든 센서 크기에서 동일합니다. 즉, 회절이 중요해지기 전에 가장 작은 조리개를 사용한다면 모든 센서 크기는 동일한 피사계 심도를 생성합니다. 비록 회절 제한 조리개가 다르더라도 마찬가지입니다.
또 다른 중요한 결과는 피사계 심도가 제한 요소 인 경우 동일한 감도에서 센서 크기에 따라 필요한 노출 시간이 증가한다는 것입니다. 이 요소는 아마도 매크로 및 야경 사진과 가장 관련이 있습니다. 작은 형식의 사진을 핸드 헬드로 촬영할 수 있더라도 동일한 사진을 반드시 큰 포맷으로 핸드 헬드로 촬영할 수는 없습니다.
반면에 노출 시간이 반드시 1 장만큼 증가하지는 않을 수 있습니다. 큰 센서는 일반적으로 노이즈가 적기 때문에 처음에는 추측 할 수 있습니다 (따라서 유사한 감지 노이즈를 유지하면서 더 높은 감도 ISO 설정을 사용할 수 있음).
이상적으로 감지 된 노이즈 레벨 (주어진 인쇄 크기에서)은 일반적으로 더 큰 디지털 카메라 센서 (픽셀 크기에 관계없이)로 감소합니다.
픽셀 크기에 관계없이 더 큰 센서는 불가피하게 더 많은 집광 영역을 갖습니다. 이론적으로 더 작은 픽셀을 가진 더 큰 센서는 더 큰 픽셀을 가진 더 작은 센서보다 (주어진 인쇄 크기에 대해) 겉보기 노이즈가 더 낮습니다 (결과적으로 총 픽셀 수가 훨씬 더 적음). 이는 고해상도 카메라의 노이즈가 컴퓨터 화면에서 100 % 더 시끄러워 보일지라도 덜 확대되기 때문입니다. 대안 적으로, 더 낮은 픽셀 카운트 센서의 해상도를 여전히 달성하면서 더 높은 픽셀 카운트 센서 (그에 의해 랜덤 노이즈 감소)에서 인접 픽셀을 평균화 할 수있다. 이것이 웹용으로 축소 된 이미지와 작은 인쇄물이 노이즈가없는 것처럼 보이는 이유입니다.
전체 : 일반적으로 센서가 클수록 더 많은 제어와 예술적 유연성이 제공되지만 더 큰 렌즈와 더 비싼 장비를 요구하는 비용. 이러한 유연성 덕분에 더 작은 센서 (원하는 경우)로 가능한 것보다 더 얕은 피사계 심도를 만들 수 있지만 더 높은 ISO 속도와 더 작은 조리개를 사용하여 더 작은 센서에 필적하는 피사계 심도를 얻을 수 있습니다 (또는 삼각대 사용시). ).