Denne artikkelen tar sikte på å løse spørsmålet: hvordan påvirker digitalkameraets sensorstørrelse forskjellige typer fotografering? sensorstørrelse er analog med å velge mellom 35 mm, mediumformat og stort format filmkameraer – med noen få bemerkelsesverdige forskjeller som er unike for digital teknologi. Det oppstår ofte forvirring om dette emnet fordi det både er så mange forskjellige størrelsesalternativer, og så mange offs relatert til dybdeskarphet, bildestøy, diffraksjon, kostnad og størrelse / vekt.
Bakgrunnslesning om dette emnet finner du i opplæringen om sensorer for digitalkameraer.
OVERSIKT OVER SENSORSTØRRELSER
Sensorstørrelser har for tiden mange muligheter, avhengig av deres bruk, prispunkt og ønsket bærbarhet. Den relative størrelsen for mange av disse vises nedenfor:
Canons 1Ds / 5D og Nikon D3-serien er de vanligste fullformatsensorene. Canon-kameraer som Rebel / 60D / 7D har alle en 1,6X avlingsfaktor, mens vanlige Nikon speilreflekskameraer har en 1,5X avlingsfaktor. Ovennevnte diagram utelukker 1.3X beskjæringsfaktor, som brukes i Canons 1D-seriekameraer.
Kameratelefoner og andre kompakte kameraer bruker sensorstørrelser i området ~ 1/4 «til 2/3 «. Olympus, Fuji og Kodak gikk sammen om å lage et standard 4/3-system, som har en 2X avlingsfaktor sammenlignet med 35 mm film. Mellomformat og større sensorer eksisterer, men disse er langt mindre vanlige og for tiden uoverkommelig dyre. Disse vil således ikke bli tatt opp her spesifikt, men de samme prinsippene gjelder fortsatt.
CROP FACTOR & FOCAL LENGTH MULTIPLIER
Crop factor er sensorens diagonale størrelse sammenlignet med en 35 mm sensor i fullformat. Det kalles dette fordi når en 35 mm linse brukes, beskjærer en slik sensor effektivt så mye av bildet på utsiden (på grunn av den begrensede størrelsen).
35 mm fullvinkel på synsvinkel Man kan i utgangspunktet tenke at å kaste bildeinformasjon aldri er ideell, men den har sine fordeler . Nesten alle linser er skarpest i midten, mens kvaliteten gradvis forringes mot kantene. Dette betyr at en beskåret sensor effektivt kaster de laveste kvalitetene av bildet, noe som er ganske nyttig når du bruker objektiver av lav kvalitet (da disse vanligvis har den dårligste kantkvaliteten).
Ikke beskåret fotografi
Center Crop 
Corner Crop På den annen side betyr dette også at man bærer et mye større objektiv enn det som er nødvendig – en faktor som er spesielt relevant for de som bærer kameraet sitt i lengre tid tidsperioder (se avsnitt nedenfor). Ideelt sett vil man bruke nesten alt bildelys som overføres fra linsen, og dette objektivet vil være av høy nok kvalitet til at skarphetsendringen vil være ubetydelig mot kantene.
I tillegg vil den optiske ytelsen med vidvinkel linser er sjelden så gode som lengre brennvidder. Siden en beskåret sensor blir tvunget til å bruke en bredere vinkelobjektiv for å produsere samme synsvinkel som en større sensor, kan dette forringe kvaliteten. Mindre sensorer forstørrer også senterområdet av linsen mer, så oppløsningsgrensen vil sannsynligvis være tydeligere for linser av lavere kvalitet. Se veiledningen om kameralinsekvalitet for mer om dette.
Tilsvarende knytter brennviddemultiplikatoren brennvidden til et objektiv som brukes i mindre format til et 35 mm objektiv som gir en tilsvarende synsvinkel, og er lik avlingsfaktoren. Dette betyr at en 50 mm linse som brukes på en sensor med en 1,6 X beskjæringsfaktor, vil gi samme synsfelt som et 1,6 x 50 = 80 mm objektiv på en 35 mm fullformatsensor.
Vær advart at begge disse begrepene kan være misvisende. Linsens brennvidde endres ikke bare fordi et objektiv brukes på en annen størrelse sensor – bare synsvinkelen. Et 50 mm objektiv er alltid et 50 mm objektiv, uavhengig av sensortype. Samtidig kan det hende at «beskjæringsfaktor» kanskje ikke er hensiktsmessig for å beskrive veldig små sensorer fordi bildet ikke nødvendigvis blir beskåret ut (når du bruker linser designet for den sensoren).
LENSSTØRRELSE OG VEKTBETYDELSER
Mindre sensorer krever lettere linser (for tilsvarende synsvinkel, zoomområde, byggekvalitet og blenderåpning). Denne forskjellen kan være avgjørende for fotografering av dyreliv, fotturer og reiser fordi alle disse ofte bruker tyngre linser eller krever bæreutstyr i lengre perioder.Diagrammet nedenfor illustrerer denne trenden for et utvalg av Canon-teleobjektiver som er typiske innen sport og dyrelivsfotografering:
En implikasjon av dette er at hvis man krever at motivet opptar samme brøkdel av bildet på et 35 mm kamera som ved bruk av et 200 mm f / 2.8-objektiv på et kamera med en 1,5X beskjæringsfaktor (krever 300 mm f / 2.8-objektiv), ville man ha å bære 3,5 ganger så mye vekt! Dette ignorerer også størrelsesforskjellen mellom de to, noe som kan være viktig hvis man ikke vil trekke oppmerksomhet offentlig. I tillegg koster tyngre linser vanligvis mye mer.
For Speilreflekskameraer, større sensorstørrelser gir større og klarere søkerbilder, noe som kan være spesielt nyttig når manuell fokusering skjer. Disse vil imidlertid også være tyngre og koste mer fordi de krever et større prisme / pentamirror for å overføre lyset fra linsen inn i søkeren og mot øyet.
DYBDE AV FELTKRAV
Når sensorstørrelsen øker, vil dybdeskarpheten avta for en gitt blenderåpning (når du fyller rammen med et motiv av samme størrelse og avstand). Dette er fordi større sensorer krever at man kommer nærmere motivet, eller bruker en lengre brennvidde for å fylle rammen med motivet. Dette betyr at man må bruke gradvis mindre blenderåpningsstørrelser for å opprettholde samme dybdeskarphet på større sensorer. Følgende kalkulator forutsier den nødvendige blenderåpningen og brennvidden for å oppnå samme dybdeskarphet (samtidig som perspektivet opprettholdes).
* Hvis det samme perspektivet er ønsket.
Som et eksempel beregning, hvis man ville gjengi samme perspektiv og dybdeskarphet på en fullformatsensor som det som ble oppnådd ved bruk av et 10 mm-objektiv på f / 11 på et kamera med en 1,6X avlingsfaktor, ville man trenge å bruke et 16 mm-objektiv og en blenderåpning på omtrent f / 18. Alternativt, hvis man brukte et 50 mm f / 1.4-objektiv på en fullformatsensor, ville dette gi en dybdeskarphet så grunne at det ville kreve en blenderåpning på 0,9 på et kamera med en 1,6X avlingsfaktor – ikke mulig med forbrukslinser!
Portrett (grunne DoF)
Landskap (stor DoF)
En grunnere dybdeskarphet kan være ønskelig for portretter fordi det forbedrer uskarphet i bakgrunnen, mens en større dybdeskarphet er ønskelig for landskapsfotografering. Dette er grunnen til at kompakte kameraer sliter med å produsere betydelig bakgrunnsskarphet i portretter, mens kameraer i stort format sliter med å produsere tilstrekkelig dybdeskarphet i landskap.
Merk at kalkulatoren ovenfor forutsetter at du har et objektiv på den nye sensoren. (# 2) som kan gjengi samme synsvinkel som på den originale sensoren (# 1). Hvis du i stedet bruker det samme objektivet, forblir blenderåpningskravene de samme (men du må komme nærmere motivet). Dette alternativet endrer imidlertid også perspektivet.
DIFFRAKSJONSINFLYDING
Større sensorstørrelser kan bruke mindre blenderåpninger før den luftige diskens diffraksjon blir større enn sirkelen av forvirring (bestemt av utskriftsstørrelse og skarphetskriterier). Dette er først og fremst fordi større sensorer ikke trenger å forstørres så mye for å oppnå samme utskriftsstørrelse. Som et eksempel: man kan teoretisk bruke en digital sensor så stor som 8×10 tommer, og bildet trenger derfor ikke å forstørres i det hele tatt for en 8×10 tommers utskrift, mens en 35 mm sensor vil kreve betydelig forstørrelse.
Bruk følgende kalkulator for å estimere når diffraksjon begynner å redusere skarpheten. Merk at dette bare viser når diffraksjon vil være synlig når den vises på skjermen på 100% – om dette vil være tydelig i den endelige utskriften, avhenger også av visningsavstand og utskriftsstørrelse. For å beregne dette også, besøk: diffraksjonsgrenser og fotografering.
Husk at diffraksjonens begynnelse er gradvis, så blenderåpninger som er litt større eller mindre enn diffraksjonsgrensen ovenfor, vil ikke plutselig se ut bedre eller verre, henholdsvis. Videre er ovennevnte bare en teoretisk grense; faktiske resultater vil også avhenge av linseegenskapene. Følgende diagrammer viser størrelsen på den luftige disken (teoretisk maksimal oppløsningsevne) for to blenderåpninger mot et rutenett som representerer pikselstørrelse:
Pikseltetthetsgrenser Oppløsning
(grunt DOF-krav)
Airy Disk Limits Resolution
(Deep DOF Requirement)
En viktig implikasjon av resultatene ovenfor er at den diffraksjonsbegrensede piksel størrelsen øker for større sensorer (hvis dybdeskarphetskravene forblir den samme).Denne pikselstørrelsen refererer til når den luftige diskstørrelsen blir den begrensende faktoren i total oppløsning – ikke pikseltettheten. Videre er den diffraksjonsbegrensede dybdeskarpheten konstant for alle sensorstørrelser. Denne faktoren kan være avgjørende når du bestemmer deg for et nytt kamera for din tiltenkte bruk, fordi flere piksler ikke nødvendigvis gir mer oppløsning (for dine krav til dybdeskarphet). Faktisk kan flere piksler til og med skade bildekvaliteten ved å øke støyen og redusere det dynamiske området (neste avsnitt).
PIXELSTØRRELSE: STØYNIVÅER & DYNAMISK OMRÅDE
Større sensorer har generelt også større piksler (selv om dette ikke alltid er tilfelle), noe som gir dem potensialet til å produsere lavere bildestøy og ha et høyere dynamisk område. Dynamisk område beskriver rekkevidden av toner som en sensor kan fange opp nedenfor når en piksel blir helt hvit, men likevel over når tekstur ikke kan sees fra bakgrunnsstøy (nesten svart). Siden større piksler har større volum – og dermed et større utvalg av fotonkapasitet – har disse generelt et høyere dynamisk område.
Merk: hulrom vist uten fargefiltre tilstede
Videre mottar større piksler en større strøm av fotoner i løpet av en gitt eksponeringstid (ved samme f-stopp), slik at deres lyssignal er mye sterkere. For en gitt mengde bakgrunnsstøy gir dette et høyere signal / støyforhold – og dermed et jevnere bilde.
Større Piksler (med større sensor)
Mindre piksler (med mindre sensor)
Dette er imidlertid ikke alltid tilfellet, fordi mengden bakgrunnsstøy også avhenger av produsenten av sensoren og hvor effektivt kameraet henter ut tonal informasjon fra hver piksel (uten å innføre ekstra støy). Generelt gjelder imidlertid den ovennevnte trenden. Et annet aspekt å vurdere er at selv om to sensorer har samme tilsynelatende støy når de sees på 100%, vil sensoren med høyere antall piksler gi en renere utskrift. Dette skyldes at støyen blir forstørret mindre for sensoren med høyere piksler (for en gitt utskriftsstørrelse), og derfor har denne støyen en høyere frekvens og virker derfor finere. {/ 0} >
Kostnaden for en digital sensor øker dramatisk når området øker. Dette betyr at en sensor med dobbelt areal vil koste mer enn dobbelt så mye, så du betaler effektivt mer per «sensor eiendom» når du flytter til større størrelser.
Silicon Wafer (delt inn i små sensorer)
Silicon Wafer (delt inn i store sensorer)
Man kan forstå dette ved å se på hvordan produsenter lager sine digitale sensorer. Hver sensor er kuttet av et større ark silisiummateriale kalt en wafer, som kan inneholde tusenvis av individuelle sjetonger. Hver wafer er ekstremt dyr (tusenvis av dollar), og færre chips per wafer resulterer derfor i en mye høyere kostnad per chip. Videre øker sjansen for at en uopprettelig feil (for mange varme piksler eller på annen måte) ender i en gitt sensor med sensorområdet, derfor går prosentandelen brukbare sensorer ned med økende sensorareal (utbytte per wafer). Forutsatt at disse faktorene (chips per oblat og avkastning) er viktigst, øker kostnadene proporsjonalt med kvadratet av sensorområdet (en sensor 2X så stor koster 4X så mye). Produksjon fra den virkelige verden har en mer komplisert størrelse i forhold til kostnadsforhold, men dette gir deg en ide om skyhøye kostnader.
Dette betyr ikke at sensorer i visse størrelser alltid vil være uoverkommelig dyre; Prisen deres kan til slutt synke, men den relative kostnaden for en større sensor vil sannsynligvis forbli betydelig dyrere (per arealenhet) sammenlignet med noe mindre størrelse.
ANDRE VURDERINGER
Noen linser er bare tilgjengelige for visse sensorstørrelser (eller fungerer kanskje ikke som ment ellers), noe som også kan være en vurdering hvis disse hjelper deg med din fotograferingsstil. En bemerkelsesverdig type er tilt / shift-objektiver, som gjør det mulig å øke (eller redusere) den tilsynelatende dybdeskarpheten ved hjelp av tiltfunksjonen. Tilt / shift-objektiver kan også bruke shift for å kontrollere perspektiv og redusere (eller eliminere) konvergerende vertikale linjer forårsaket av å rette kameraet over eller under horisonten (nyttig i arkitektonisk fotografering). Videre er raske ultravidvinkellinser (f / 2.8 eller større) ikke så vanlig for beskårne sensorer, noe som kan være en avgjørende faktor om det er nødvendig innen sport eller fotojournalistikk.
KONKLUSJONER: SAMLET BILDETALJ & KONKURRANSEFAKTORER
Feltdybde er mye grunnere for sensorer i større format, men man kan også bruke mindre blenderåpning før du når diffraksjonsgrensen (for valgt utskriftsstørrelse og skarphetskriterier). Så hvilket alternativ har potensial til å produsere det mest detaljerte bildet? Større sensorer (og tilsvarende høyere antall piksler) gir utvilsomt flere detaljer hvis du har råd til å ofre dybdeskarpheten. På den annen side, hvis du ønsker å opprettholde samme dybdeskarphet, har ikke større sensorstørrelser nødvendigvis en oppløsningsfordel. Videre er den diffraksjonsbegrensede dybdeskarpheten den samme for alle sensorstørrelser. Med andre ord, hvis man skulle bruke den minste blenderåpningen før diffraksjon ble betydelig, ville alle sensorstørrelser produsere den samme dybdeskarpheten – selv om den diffraksjonsbegrensede blenderåpningen vil være forskjellig.
Et annet viktig resultat er at hvis dybdeskarphet er den begrensende faktoren, øker den nødvendige eksponeringstiden med sensorstørrelse for samme følsomhet. Denne faktoren er trolig mest relevant for makro- og nattbildefotografering. Merk at selv om bilder kan tas håndholdt i et mindre format, kan det hende at de samme bildene ikke nødvendigvis tas håndholdte i større format.
På den annen side kan eksponeringstiden ikke nødvendigvis øke så mye som en kan i utgangspunktet anta, fordi større sensorer generelt har lavere støy (og dermed har råd til å bruke en ISO-innstilling med høyere følsomhet mens de opprettholder lignende opplevd støy).
Ideelt sett oppfattet støy nivåer (med en gitt utskriftsstørrelse) reduseres vanligvis med større digitalkamerasensorer (uavhengig av pikselstørrelse).
Uansett hvilken pikselstørrelse, større sensorer har uunngåelig mer lysoppsamlingsområde. Teoretisk sett vil en større sensor med mindre piksler fortsatt ha lavere tilsynelatende støy (for en gitt utskriftsstørrelse) enn en mindre sensor med større piksler (og et resulterende mye lavere totalt antall piksler). Dette er fordi støy i kameraet med høyere oppløsning forstørres mindre, selv om det kan se mer støyende ut på dataskjermen. Alternativt kan man tenke seg gjennomsnittlige tilstøtende piksler i sensoren med høyere piksler (derved redusere tilfeldig støy) mens man fremdeles oppnår oppløsningen til sensoren med lavere piksel. Dette er grunnen til at bilder som er redusert for nettet og små utskrifter, ser så støyfrie ut.
Samlet sett: større sensorer gir generelt mer kontroll og større kunstnerisk fleksibilitet, men ved kostnadene ved å kreve større linser og dyrere utstyr. Denne fleksibiliteten tillater en å skape en grunnere dybdeskarphet enn mulig med en mindre sensor (hvis ønskelig), men likevel oppnå en sammenlignbar dybdeskarphet til en mindre sensor ved å bruke høyere ISO-hastighet og mindre blenderåpning (eller når du bruker et stativ ).