Dit artikel richt zich op de vraag: hoe beïnvloedt de sensorgrootte van uw digitale camera verschillende soorten fotografie? sensorgrootte is analoog aan het kiezen tussen 35 mm, middenformaat en grootformaat filmcamera’s – met een paar opmerkelijke verschillen die uniek zijn voor digitale technologie. Er ontstaat vaak veel verwarring over dit onderwerp omdat er zoveel verschillende formaatopties zijn, en er zo veel handel- offs met betrekking tot scherptediepte, beeldruis, diffractie, kosten en grootte / gewicht.
Achtergrondinformatie over dit onderwerp is te vinden in de tutorial over digitale camerasensoren.
OVERZICHT VAN SENSORAFMETINGEN
Sensorgroottes hebben momenteel veel mogelijkheden, afhankelijk van het gebruik, de prijs en de gewenste draagbaarheid. De relatieve grootte voor veel van deze wordt hieronder weergegeven:
De 1Ds / 5D- en Nikon D3-serie van Canon zijn de meest voorkomende full-frame sensoren. Canon-camera’s zoals de Rebel / 60D / 7D hebben allemaal een cropfactor van 1,6x, terwijl reguliere Nikon SLR-camera’s een cropfactor van 1,5x hebben. De bovenstaande grafiek is exclusief de 1,3x cropfactor, die wordt gebruikt in Canons 1D-serie camera’s.
Cameratelefoons en andere compactcamera’s gebruiken sensorgroottes in het bereik van ~ 1/4 “tot 2/3 “. Olympus, Fuji en Kodak werkten allemaal samen om een standaard 4/3-systeem te creëren, dat een 2X cropfactor heeft in vergelijking met 35 mm-film. Er bestaan middelgrote en grotere sensoren, maar deze zijn veel minder gebruikelijk en momenteel onbetaalbaar. Deze zullen hier dus niet specifiek worden behandeld, maar dezelfde principes zijn nog steeds van toepassing.
CROP FACTOR & FOCAL LENGTH MULTIPLIER
De cropfactor is de diagonale afmeting van de sensor in vergelijking met een full-frame 35 mm sensor. Dit wordt zo genoemd omdat bij gebruik van een 35 mm-lens een dergelijke sensor effectief zoveel van het beeld aan de buitenkant uitsnijdt (vanwege de beperkte grootte).
35 mm volledige beeldhoek Men zou in eerste instantie kunnen denken dat het weggooien van afbeeldingsinformatie nooit ideaal is, maar het heeft wel zijn voordelen . Bijna alle lenzen zijn het scherpst in het midden, terwijl de kwaliteit geleidelijk afneemt naar de randen toe. Dit betekent dat een bijgesneden sensor effectief de delen van de afbeelding van de laagste kwaliteit weggooit, wat erg handig is bij het gebruik van lenzen van lage kwaliteit (aangezien deze doorgaans de slechtste randkwaliteit hebben).
Niet bijgesneden foto
Gecentreerd bijsnijden 
Corner Crop Aan de andere kant betekent dit ook dat men een veel grotere lens bij zich heeft dan nodig is – een factor die vooral relevant is voor degenen die hun camera langdurig dragen tijdsperioden (zie onderstaande sectie). Idealiter zou men bijna al het door de lens doorgelaten beeldlicht gebruiken, en deze lens zou van voldoende kwaliteit zijn om de verandering in scherpte naar de randen te verwaarlozen.
Bovendien zijn de optische prestaties van groothoeklens lenzen zijn zelden zo goed als langere brandpuntsafstanden. Aangezien een bijgesneden sensor gedwongen wordt een lens met een grotere hoek te gebruiken om dezelfde beeldhoek te produceren als een grotere sensor, kan dit de kwaliteit verminderen. Kleinere sensoren vergroten ook het middengebied van de lens meer, dus de resolutielimiet is waarschijnlijk duidelijker voor lenzen van mindere kwaliteit. Zie de tutorial over cameralenskwaliteit voor meer informatie.
Evenzo relateert de brandpuntsafstandsvermenigvuldiger de brandpuntsafstand van een lens die op een kleiner formaat wordt gebruikt aan een 35 mm-lens die een equivalente beeldhoek produceert, en is gelijk aan de cropfactor. Dit betekent dat een 50 mm lens die wordt gebruikt op een sensor met een 1,6x cropfactor hetzelfde gezichtsveld produceert als een 1,6 x 50 = 80 mm lens op een 35 mm volformaat sensor.
Wees gewaarschuwd dat beide termen enigszins misleidend kunnen zijn. De brandpuntsafstand van de lens verandert niet alleen omdat een lens wordt gebruikt op een sensor van een ander formaat – alleen de beeldhoek. Een 50 mm lens is altijd een 50 mm lens, ongeacht het sensortype. Tegelijkertijd is ‘cropfactor’ misschien niet geschikt om zeer kleine sensoren te beschrijven, omdat het beeld niet noodzakelijkerwijs wordt uitgesneden (bij gebruik van lenzen die voor die sensor zijn ontworpen).
OVERWEGINGEN OVER LENSAFMETING EN GEWICHT
Kleinere sensoren vereisen lichtere lenzen (voor gelijkwaardige beeldhoek, zoombereik, bouwkwaliteit en diafragma). Dit verschil kan van cruciaal belang zijn voor natuur-, wandel- en reisfotografie omdat deze vaak zwaardere lenzen gebruiken of voor langere tijd apparatuur moeten dragen.De onderstaande grafiek illustreert deze trend voor een selectie van Canon-telelenzen die typisch zijn voor sport- en natuurfotografie:
Een implicatie hiervan is dat als het onderwerp nodig is om dezelfde fractie van het beeld op een 35 mm-camera in te nemen als bij een 200 mm f / 2.8-lens op een camera met een 1.5X cropfactor (hiervoor is een 300 mm f / 2.8 lens), zou men 3,5x zoveel gewicht moeten dragen! Dit negeert ook het verschil in grootte tussen de twee, wat belangrijk kan zijn als men in het openbaar geen aandacht wil trekken. Bovendien kosten zwaardere lenzen doorgaans veel meer.
Voor SLR-camera’s, grotere sensorafmetingen resulteren in grotere en duidelijkere zoekerbeelden, wat vooral handig kan zijn bij handmatige scherpstelling. Deze zullen echter ook zwaarder zijn en meer kosten omdat ze een groter prisma / pentaspiegel nodig hebben om het licht van de lens naar de zoeker en naar uw oog te sturen.
DIEPTE VAN VELDVEREISTEN
Naarmate de sensorgrootte toeneemt, neemt de scherptediepte af voor een bepaald diafragma (wanneer het frame wordt gevuld met een onderwerp van dezelfde grootte en afstand). Dit komt omdat grotere sensoren er een nodig hebben om dichter bij hun onderwerp te komen, of om een langere brandpuntsafstand te gebruiken om het frame met dat onderwerp te vullen. Dit betekent dat men steeds kleinere diafragma-afmetingen moet gebruiken om dezelfde scherptediepte op grotere sensoren te behouden. De volgende rekenmachine voorspelt het vereiste diafragma en de brandpuntsafstand om dezelfde scherptediepte te bereiken (met behoud van perspectief).
* Als hetzelfde perspectief gewenst is.
Als voorbeeld berekening, als men hetzelfde perspectief en dezelfde scherptediepte op een volformaat sensor wil reproduceren als bereikt is met een 10 mm lens bij f / 11 op een camera met een 1,6x cropfactor, zou men een 16 mm lens moeten gebruiken en een diafragma van ongeveer f / 18. Als je echter een 50 mm f / 1.4-lens op een volformaat sensor zou gebruiken, zou dit een scherptediepte opleveren die zo klein is dat je een diafragma van 0,9 nodig hebt op een camera met een cropfactor van 1,6x – niet mogelijk met consumentenlenzen!
Portret (ondiepe DoF)
Landschap (grote DoF)
Een kleinere scherptediepte kan wenselijk zijn voor portretten omdat het de achtergrondvervaging verbetert, terwijl een grotere scherptediepte is wenselijk voor landschapsfotografie. Dit is de reden waarom compactcamera’s moeite hebben om aanzienlijke achtergrondonscherpte te produceren in portretten, terwijl grootformaatcamera’s moeite hebben om voldoende scherptediepte te produceren in landschappen.
Merk op dat de bovenstaande calculator ervan uitgaat dat je een lens op de nieuwe sensor hebt (# 2) die dezelfde kijkhoek kan reproduceren als op de originele sensor (# 1). Gebruik je in plaats daarvan dezelfde lens, dan blijven de diafragma-eisen hetzelfde (maar je zult wel dichter bij je onderwerp moeten komen). Deze optie verandert echter ook het perspectief.
INVLOED VAN VERSCHIL
Grotere sensorafmetingen kunnen kleinere openingen gebruiken voordat de diffractie-luchtige schijf groter wordt dan de cirkel van verwarring (bepaald door de afdrukgrootte en scherpte criteria). Dit komt vooral doordat grotere sensoren minder vergroot hoeven te worden om hetzelfde printformaat te bereiken. Als voorbeeld: men zou theoretisch een digitale sensor kunnen gebruiken die zo groot is als 8 x 10 inch, zodat het beeld helemaal niet vergroot hoeft te worden voor een 8 x 10 inch afdruk, terwijl een 35 mm sensor een aanzienlijke vergroting zou vereisen.
Gebruik de volgende calculator om te schatten wanneer diffractie de scherpte begint te verminderen. Merk op dat dit alleen laat zien wanneer diffractie zichtbaar zal zijn wanneer het op het scherm wordt bekeken met 100% – of dit zichtbaar zal zijn in de uiteindelijke afdruk hangt ook af van de kijkafstand en het afdrukformaat. Om dit ook te berekenen, gaat u naar: diffractielimieten en fotografie.
Houd er rekening mee dat het begin van diffractie geleidelijk is, dus openingen die iets groter of kleiner zijn dan de bovenstaande diffractielimiet zullen niet ineens verschijnen respectievelijk beter of slechter. Bovendien is het bovenstaande slechts een theoretische limiet; werkelijke resultaten zullen ook afhangen van lenskenmerken. De volgende diagrammen tonen de grootte van de luchtige schijf (theoretisch maximaal oplossend vermogen) voor twee openingen tegen een raster dat de pixelgrootte weergeeft:
Pixeldichtheidslimieten Resolutie
(Ondiepe DOF-vereiste)
Luchtige schijf beperkt resolutie
(Diepe DOF-vereiste)
Een belangrijke implicatie van de bovenstaande resultaten is dat de diffractiebeperkte pixel groter voor grotere sensoren (als de scherptediepte-eisen hetzelfde blijven).Deze pixelgrootte verwijst naar wanneer de luchtige schijfgrootte de beperkende factor wordt in de totale resolutie – niet de pixeldichtheid. Bovendien is de door diffractie beperkte scherptediepte constant voor alle sensorgroottes. Deze factor kan van cruciaal belang zijn bij het kiezen van een nieuwe camera voor het beoogde gebruik, omdat meer pixels niet noodzakelijk meer resolutie opleveren (voor uw scherptediepte-eisen). Meer pixels kunnen zelfs de beeldkwaliteit schaden door meer ruis en een kleiner dynamisch bereik (volgende sectie).
PIXELGROOTTE: GELUIDSNIVEAUS & DYNAMISCH BEREIK
Grotere sensoren hebben doorgaans ook grotere pixels (hoewel dit niet altijd het geval is), waardoor ze minder beeldruis kunnen produceren en een hoger dynamisch bereik hebben. Dynamisch bereik beschrijft het bereik van tonen dat een sensor hieronder kan opvangen wanneer een pixel volledig wit wordt, maar boven wanneer de textuur niet te onderscheiden is van achtergrondruis (bijna zwart). Aangezien grotere pixels een groter volume hebben – en dus een groter bereik aan fotoncapaciteit – hebben deze over het algemeen een hoger dynamisch bereik.
Opmerking: holtes getoond zonder aanwezige kleurfilters
Bovendien ontvangen grotere pixels een grotere flux van fotonen gedurende een bepaalde belichtingstijd (bij dezelfde f-stop), dus hun lichtsignaal is veel sterker. Voor een bepaalde hoeveelheid achtergrondruis levert dit een hogere signaal-ruisverhouding op – en dus een zachter ogende foto.
Groter Pixels (met een grotere sensor)
Kleinere pixels (met een kleinere sensor)
Dit is echter niet altijd het geval, omdat de hoeveelheid achtergrondruis ook afhangt van het fabricageproces van de sensor en hoe efficiënt de camera tonale informatie uit elke pixel haalt (zonder extra ruis te introduceren). Over het algemeen geldt de bovenstaande trend. Een ander aspect om rekening mee te houden is dat zelfs als twee sensoren dezelfde schijnbare ruis hebben wanneer ze op 100% worden bekeken, de sensor met het hoogste aantal pixels een schoner ogende uiteindelijke afdruk zal produceren. Dit komt omdat de ruis minder wordt vergroot voor de sensor met een hoger aantal pixels (voor een bepaald afdrukformaat), daarom heeft deze ruis een hogere frequentie en lijkt het dus fijner korrelig.
PRODUCTIEKOSTEN DIGITALE SENSOREN
De kosten van een digitale sensor stijgen dramatisch naarmate het oppervlak toeneemt. Dit betekent dat een sensor met twee keer de oppervlakte meer dan twee keer zoveel kost, dus u betaalt in feite meer per eenheid “sensorvastgoed” naarmate u naar grotere afmetingen gaat.
Siliciumwafel (verdeeld in kleine sensoren)
Silicium Wafer (opgedeeld in grote sensoren)
Je kunt dit begrijpen door te kijken naar hoe fabrikanten hun digitale sensoren maken. Elke sensor is gesneden uit een groter vel siliciummateriaal, een wafel genaamd, die duizenden afzonderlijke chips kan bevatten. Elke wafel is extreem duur (duizenden dollars), dus minder chips per wafel resulteren in veel hogere kosten per chip. Bovendien neemt de kans dat een onherstelbaar defect (te veel hete pixels of anderszins) in een bepaalde sensor terechtkomt toe met het sensoroppervlak, daarom daalt het percentage bruikbare sensoren naarmate het sensoroppervlak toeneemt (opbrengst per wafer). Ervan uitgaande dat deze factoren (chips per wafel en opbrengst) het belangrijkst zijn, stijgen de kosten evenredig met het kwadraat van het sensoroppervlak (een sensor 2x zo groot kost 4x zoveel). Productie in de echte wereld heeft een meer gecompliceerde verhouding tussen grootte en kosten, maar dit geeft u een idee van torenhoge kosten.
Dit wil echter niet zeggen dat sensoren van bepaalde afmetingen altijd onbetaalbaar zullen zijn; hun prijs kan uiteindelijk dalen, maar de relatieve kosten van een grotere sensor zullen waarschijnlijk aanzienlijk duurder blijven (per oppervlakte-eenheid) in vergelijking met een kleinere maat.
ANDERE OVERWEGINGEN
Sommige lenzen zijn alleen beschikbaar voor bepaalde sensorgroottes (of werken mogelijk niet zoals anders bedoeld), wat ook een overweging kan zijn als deze uw stijl van fotografie helpen. Een opmerkelijk type zijn tilt / shift-lenzen, waarmee men de schijnbare scherptediepte kan vergroten (of verkleinen) met behulp van de kantelfunctie. Tilt / shift-lenzen kunnen ook shift gebruiken om het perspectief te regelen en convergerende verticale lijnen te verminderen (of te elimineren) die worden veroorzaakt door de camera boven of onder de horizon te richten (handig bij architectuurfotografie). Bovendien zijn snelle ultragroothoeklenzen (f / 2.8 of groter) niet zo gebruikelijk voor bijgesneden sensoren, wat een doorslaggevende factor kan zijn als dat nodig is in de sport of fotojournalistiek.
CONCLUSIES: ALGEMEEN BEELDDETAIL & CONCURRERENDE FACTOREN
De scherptediepte is veel ondieper voor sensoren van groter formaat, maar men zou ook een kleiner diafragma voordat de diffractielimiet wordt bereikt (voor de door u gekozen afdrukgrootte en scherpte-criteria). Dus welke optie heeft het potentieel om de meest gedetailleerde foto te produceren? Grotere sensoren (en overeenkomstig hogere pixeltellingen) produceren ongetwijfeld meer details als je het je kunt veroorloven om scherptediepte op te offeren. Aan de andere kant, als u dezelfde scherptediepte wilt behouden, hebben grotere sensorgroottes niet noodzakelijk een resolutievoordeel. Bovendien is de diffractie-beperkte scherptediepte hetzelfde voor alle sensorgroottes. Met andere woorden, als men het kleinste diafragma zou gebruiken voordat diffractie significant werd, zouden alle sensorgroottes dezelfde scherptediepte produceren – ook al zal het door diffractie beperkte diafragma anders zijn.
Een ander belangrijk resultaat is dat als scherptediepte de beperkende factor is, de vereiste belichtingstijd toeneemt met de sensorgrootte voor dezelfde gevoeligheid. Deze factor is waarschijnlijk het meest relevant voor macro- en nachtfotografie. Houd er rekening mee dat zelfs als foto’s in een kleiner formaat uit de hand kunnen worden gemaakt, diezelfde foto’s niet per se in de hand in het grotere formaat hoeven te worden gemaakt.
Aan de andere kant hoeven de belichtingstijden niet noodzakelijkerwijs zo veel te toenemen als één. zou aanvankelijk kunnen aannemen, omdat grotere sensoren over het algemeen minder ruis hebben (en het zich dus kunnen veroorloven om een hogere ISO-gevoeligheidsinstelling te gebruiken met behoud van vergelijkbare waargenomen ruis).
Idealiter waargenomen ruis niveaus (bij een bepaald afdrukformaat) nemen over het algemeen af met grotere digitale camerasensoren (ongeacht de pixelgrootte).
Ongeacht de pixelgrootte, grotere sensoren hebben onvermijdelijk meer lichtopvanggebied. Theoretisch zal een grotere sensor met kleinere pixels nog steeds minder zichtbare ruis hebben (voor een bepaald afdrukformaat) dan een kleinere sensor met grotere pixels (en een resulterend veel lager totaal aantal pixels). Dit komt doordat ruis in de camera met een hogere resolutie minder wordt vergroot, zelfs als het er 100% luidruchtiger uitziet op uw computerscherm. Als alternatief zou het denkbaar zijn dat aangrenzende pixels in de sensor met het hogere aantal pixels kunnen worden gemiddeld (waardoor willekeurige ruis wordt verminderd) terwijl toch de resolutie van de sensor met het lagere aantal pixels wordt bereikt. Dit is de reden waarom afbeeldingen die verkleind zijn voor het web en kleine afdrukken er zo ruisvrij uitzien.
Algemeen: grotere sensoren bieden over het algemeen meer controle en grotere artistieke flexibiliteit, maar met de kosten van grotere lenzen en duurdere apparatuur. Deze flexibiliteit stelt iemand in staat om een kleinere scherptediepte te creëren dan mogelijk is met een kleinere sensor (indien gewenst), maar toch een vergelijkbare scherptediepte te bereiken als een kleinere sensor door een hogere ISO-snelheid en een kleiner diafragma te gebruiken (of bij gebruik van een statief ).