Den här artikeln syftar till att ta upp frågan: hur påverkar din digitalkameras sensorstorlek olika typer av fotografering? Ditt val av sensorstorleken är analog med att välja mellan 35 mm, mellanformat och storformatskameror – med några anmärkningsvärda skillnader som är unika för digital teknik. Mycket förvirring uppstår ofta om detta ämne eftersom det finns så många olika storleksalternativ och så många handel- offs relaterade till skärpedjup, bildbrus, diffraktion, kostnad och storlek / vikt.
Bakgrundsläsning om detta ämne finns i handledningen om sensorer för digitalkameror.
ÖVERSIKT ÖVER SENSORSTORLEKAR
Sensorstorlekar har för närvarande många möjligheter, beroende på deras användning, prispunkt och önskade bärbarhet. Den relativa storleken för många av dessa visas nedan:
Canons 1Ds / 5D och Nikon D3-serien är de vanligaste fullbildsensorerna. Canon-kameror som Rebel / 60D / 7D har alla en 1,6X beskärningsfaktor, medan vanliga Nikon SLR-kameror har en 1,5X beskärningsfaktor. Ovanstående diagram utesluter 1,3X beskärningsfaktor, som används i Canons 1D-seriekameror.
Kameratelefoner och andra kompaktkameror använder sensorstorlekar i intervallet ~ 1/4 ”till 2/3 ”. Olympus, Fuji och Kodak samarbetade alla för att skapa ett standard 4/3-system, som har en 2X beskärningsfaktor jämfört med 35 mm film. Mellanformat och större sensorer finns, men dessa är mycket mindre vanliga och för närvarande oöverkomligt dyra. Dessa kommer således inte att tas upp här specifikt, men samma principer gäller fortfarande.
CROP FACTOR & FOCAL LENGTH MULTIPLIER
Grödfaktorn är sensorns diagonala storlek jämfört med en 35 mm full sensor. Det kallas detta för att när en 35 mm-lins används använder en sådan sensor effektivt så mycket av bilden på utsidan (på grund av dess begränsade storlek).
35 mm full bildvinkel Man kan inledningsvis tro att det aldrig är perfekt att kasta bildinformation, men det har dess fördelar . Nästan alla linser är skarpast i sina centrum, medan kvalitet försämras gradvis till kanterna. Detta innebär att en beskuren sensor effektivt kasserar de lägsta kvalitetsdelarna i bilden, vilket är ganska användbart när du använder linser av låg kvalitet (eftersom dessa vanligtvis har den sämsta kantkvaliteten).
Oklippt fotografi
Centrera beskärning 
Corner Crop Å andra sidan innebär detta också att man bär ett mycket större objektiv än vad som är nödvändigt – en faktor som är särskilt relevant för dem som bär kameran för längre tid tidsperioder (se avsnitt nedan). Helst skulle man använda nästan allt bildljus som sänds från linsen, och denna lins skulle ha tillräckligt hög kvalitet för att dess skärpförändring skulle vara försumbar mot dess kanter.
Dessutom kommer den optiska prestandan med vidvinkel linser är sällan lika bra som längre brännvidd. Eftersom en beskuren sensor tvingas använda en bredare vinkelobjektiv för att producera samma synvinkel som en större sensor kan detta försämra kvaliteten. Mindre sensorer förstorar också linsens mittområde mer, så dess upplösningsgräns kommer sannolikt att vara tydligare för linser av lägre kvalitet. Se handledningen om kameralinsens kvalitet för mer om detta.
På samma sätt relaterar brännviddsmultiplikatorn brännvidden för ett objektiv som används i ett mindre format till ett 35 mm-objektiv som ger en motsvarande synvinkel, och är lika med grödfaktorn. Detta innebär att en 50 mm-lins som används på en sensor med en 1,6X beskärningsfaktor skulle ge samma synfält som ett 1,6 x 50 = 80 mm-objektiv på en 35 mm fullbildsensor. att båda dessa termer kan vara missvisande. Linsens brännvidd ändras inte bara för att en lins används på en annan storlek sensor – bara dess synvinkel. En 50 mm-lins är alltid en 50 mm-lins, oavsett sensortyp. Samtidigt kanske ”beskärningsfaktor” inte är lämpligt för att beskriva mycket små sensorer eftersom bilden inte nödvändigtvis beskärs (när du använder linser som är konstruerade för den sensorn).
LENSSTORLEK OCH VIKT ÖVERVÅGNINGAR
Mindre sensorer kräver lättare linser (för motsvarande synvinkel, zoomområde, byggkvalitet och bländarområde). Denna skillnad kan vara kritisk för fotografering av djurliv, vandring och resor, eftersom alla dessa ofta använder tyngre linser eller kräver bärutrustning under längre perioder.Diagrammet nedan illustrerar denna trend för ett urval av Canon-teleobjektiv som är typiska för sport- och naturfotografering:
En implikation av detta är att om man kräver att motivet upptar samma bråkdel av bilden på en 35 mm-kamera som att använda ett 200 mm f / 2.8-objektiv på en kamera med en 1,5X beskärningsfaktor (kräver 300 mm f / 2.8-objektiv) skulle man behöva bära 3,5 gånger så mycket vikt! Detta ignorerar också storleksskillnaden mellan de två, vilket kan vara viktigt om man inte vill fästa uppmärksamhet offentligt. Dessutom kostar tyngre linser vanligtvis mycket mer.
För SLR-kameror, större sensorstorlekar ger större och tydligare bilder i sökaren, vilket kan vara särskilt användbart vid manuell fokusering. Men dessa kommer också att vara tyngre och kosta mer eftersom de kräver ett större prisma / pentamirror för att överföra ljuset från linsen till sökaren och mot ditt öga.
FJÄRDKRAFTDYPP
När sensorstorleken ökar minskar skärpedjupet för en viss bländare (när du fyller ramen med ett motiv av samma storlek och avstånd). Detta beror på att större sensorer kräver att man kommer närmare motivet eller använder en längre brännvidd för att fylla ramen med motivet. Detta innebär att man måste använda gradvis mindre bländarstorlekar för att bibehålla samma skärpedjup på större sensorer. Följande kalkylator förutsäger önskad bländare och brännvidd för att uppnå samma skärpedjup (samtidigt som perspektivet bibehålls).
* Om samma perspektiv önskas.
Som ett exempel beräkning, om man ville återge samma perspektiv och skärpedjup på en fullbildssensor som det som uppnåddes med en 10 mm-lins vid f / 11 på en kamera med en 1,6 X beskärningsfaktor, skulle man behöva använda ett 16 mm-objektiv och en bländare på ungefär f / 18. Alternativt, om man använde ett 50 mm f / 1.4-objektiv på en fullbildssensor, skulle detta ge ett skärpedjup så grunt att det skulle kräva en bländare på 0,9 på en kamera med en 1,6X grödfaktor – inte möjligt med konsumentlinser!
Porträtt (grunt DoF)
Liggande (stor DoF)
Ett kortare skärpedjup kan vara önskvärt för porträtt eftersom det förbättrar bakgrundssuddet, medan en större skärpedjup är önskvärt för landskapsfotografering. Det är därför kompaktkameror kämpar för att producera betydande bakgrundssuddighet i porträtt, medan stora formatkameror kämpar för att producera tillräckligt skärpedjup i landskap.
Observera att räknaren ovan förutsätter att du har en lins på den nya sensorn (# 2) som kan återge samma synvinkel som på originalsensorn (# 1). Om du istället använder samma lins förblir bländarkraven desamma (men du måste komma närmare motivet). Detta alternativ ändrar emellertid också perspektiv.
DIFFRAKTIONSINFLUERING
Större sensorstorlekar kan använda mindre bländare innan den luftiga skivan för diffraktion blir större än förvirringscirkeln (bestäms av utskriftsstorlek och skärpa kriterier). Detta beror främst på att större sensorer inte behöver förstoras så mycket för att uppnå samma utskriftsstorlek. Som ett exempel: man skulle teoretiskt kunna använda en digital sensor så stor som 8×10 tum, och så skulle dess bild inte behöva förstoras alls för en 8×10 tum utskrift, medan en 35 mm sensor skulle kräva betydande förstoring.
Använd följande miniräknare för att uppskatta när diffraktion börjar minska skärpan. Observera att detta bara visar när diffraktion kommer att visas när den visas 100% på skärmen – om detta kommer att framgå i den slutliga utskriften beror också på visningsavstånd och utskriftsstorlek. För att också beräkna detta, besök: diffraktionsgränser och fotografering.
Tänk på att diffraktionens början är gradvis, så bländare som är något större eller mindre än ovanstående diffraktionsgräns kommer inte plötsligt att se ut bättre eller sämre, respektive. Dessutom är ovanstående endast en teoretisk gräns; verkliga resultat beror också på linsegenskaperna. Följande diagram visar storleken på den luftiga skivan (teoretisk maximal upplösningsförmåga) för två bländare mot ett rutnät som representerar pixelstorlek:
Pixel Density Limits Resolution (Grunt DOF-krav)
Upplösning för luftiga diskgränser
(Deep DOF-krav)
En viktig konsekvens av ovanstående resultat är att den diffraktionsbegränsade pixeln storleken ökar för större sensorer (om kraven på skärpedjupet är desamma).Denna pixelstorlek hänvisar till när den luftiga diskstorleken blir den begränsande faktorn i total upplösning – inte pixeldensiteten. Vidare är det diffraktionsbegränsade skärpedjupet konstant för alla sensorstorlekar. Denna faktor kan vara kritisk när du väljer en ny kamera för din avsedda användning, eftersom fler pixlar inte nödvändigtvis ger mer upplösning (för dina krav på skärpedjup). Faktum är att fler pixlar till och med kan skada bildkvaliteten genom att öka bruset och minska det dynamiska omfånget (nästa avsnitt).
PIXELSTORLEK: LJUDNIVÅER & DYNAMISKT OMRÅDE
Större sensorer har i allmänhet också större pixlar (även om detta inte alltid är fallet), vilket ger dem potentialen att producera lägre bildbrus och ha ett högre dynamiskt omfång. Dynamiskt omfång beskriver räckvidden av toner som en sensor kan fånga nedan när en pixel blir helt vit, men ändå över när strukturen inte kan urskiljas från bakgrundsbrus (nästan svart). Eftersom större pixlar har en större volym – och därmed ett större spektrum av fotonkapacitet – har dessa i allmänhet ett högre dynamiskt område.
Obs: håligheter visas utan färgfilter närvarande
Dessutom får större pixlar ett större flöde av fotoner under en given exponeringstid (vid samma f-stopp), så deras ljussignal är mycket starkare. För en viss mängd bakgrundsbrus ger detta ett högre signal / brusförhållande – och därmed ett jämnare foto.
Större Pixlar (med en större sensor)
Mindre pixlar (med en mindre sensor)
Detta är dock inte alltid fallet, eftersom mängden bakgrundsbrus också beror på sensorns tillverkningsprocess och hur effektivt kameran extraherar toninformation från varje pixel (utan att införa ytterligare brus). Generellt gäller dock ovanstående trend. En annan aspekt att tänka på är att även om två sensorer har samma uppenbara brus när de ses till 100%, kommer sensorn med det högre pixelantalet att ge ett renare utseende. Detta beror på att bullret förstoras mindre för sensorn med högre pixelantal (för en viss utskriftsstorlek), därför har detta brus högre frekvens och verkar därmed finare.
PRODUKTIONSKOSTNAD DIGITALA SENSORER
Kostnaden för en digital sensor stiger dramatiskt när dess område ökar. Det betyder att en sensor med dubbelt så stor yta kommer att kosta mer än dubbelt så mycket, så du betalar faktiskt mer per enhet ”sensorfastigheter” när du flyttar till större storlekar.
Silicon Wafer (uppdelat i små sensorer)
Silicon Wafer (uppdelad i stora sensorer)
Man kan förstå detta genom att titta på hur tillverkare gör sina digitala sensorer. Varje sensor skärs från ett större ark kiselmaterial som kallas en skiva, som kan innehålla tusentals enskilda chips. Varje skiva är extremt dyrt (tusentals dollar), så färre chips per skiva resulterar i en mycket högre kostnad per chip. Dessutom ökar chansen att en irreparabel defekt (för många heta pixlar eller på annat sätt) hamnar i en given sensor med sensorområdet, därför minskar andelen användbara sensorer med ökande sensorarea (avkastning per skiva). Om vi antar att dessa faktorer (chips per skiva och avkastning) är viktigast, ökar kostnaderna proportionellt mot kvadratet av sensorområdet (en sensor 2X så stor kostar 4X så mycket). Verklig tillverkning har ett mer komplicerat förhållande mellan storlek och kostnad, men detta ger dig en uppfattning om skyhöjande kostnader.
Detta betyder inte att sensorer i vissa storlekar alltid kommer att vara för dyrt; deras pris kan så småningom sjunka, men den relativa kostnaden för en större sensor kommer sannolikt att förbli betydligt dyrare (per ytenhet) jämfört med någon mindre storlek.
ÖVRIGA ÖVERVÄGANDEN
Vissa linser är bara tillgängliga för vissa sensorstorlekar (eller kanske inte fungerar som tänkt på annat sätt), vilket också kan vara ett övervägande om dessa hjälper din fotograferingsstil. En anmärkningsvärd typ är tilt / shift-linser, som gör att man kan öka (eller minska) det uppenbara skärpedjupet med hjälp av tiltfunktionen. Lutnings- / skiftlinser kan också använda skift för att styra perspektiv och minska (eller eliminera) konvergerande vertikala linjer orsakade av att sikta kameran över eller under horisonten (användbart i arkitektonisk fotografering). Dessutom är snabba ultravidvinkellinser (f / 2.8 eller större) inte lika vanligt för beskurna sensorer, vilket kan vara en avgörande faktor om det behövs inom sport eller fotojournalistik.
SLUTSATSER: ÖVERGÅENDE BILDDETALJ & KONKURRERANDE FAKTORER
Fältdjupet är mycket grundare för sensorer i större format, men man kan också använda en mindre bländare innan du når diffraktionsgränsen (för ditt valda utskriftsstorlek och skärpa). Så vilket alternativ har potential att producera det mest detaljerade fotot? Större sensorer (och motsvarande högre pixelantal) ger utan tvekan mer detaljer om du har råd att offra skärpedjupet. Å andra sidan, om du vill behålla samma skärpedjup har större sensorstorlekar inte nödvändigtvis en upplösningsfördel. Vidare är det diffraktionsbegränsade skärpedjupet detsamma för alla sensorstorlekar. Med andra ord, om man skulle använda den minsta bländaren innan diffraktion blev signifikant, skulle alla sensorstorlekar ge samma skärpedjup – även om den diffraktionsbegränsade bländaren kommer att vara annorlunda.
Ett annat viktigt resultat är att om skärpedjupet är den begränsande faktorn ökar den erforderliga exponeringstiden med sensorstorleken för samma känslighet. Denna faktor är förmodligen mest relevant för makrofotografering och nattlandskap. Observera att även om bilder kan tas handhållna i ett mindre format, kanske samma foton inte nödvändigtvis tas handhållna i större format.
Å andra sidan kanske exponeringstiderna inte nödvändigtvis ökar så mycket som en kan initialt anta, eftersom större sensorer i allmänhet har lägre brus (och därmed har råd att använda en ISO-inställning med högre känslighet samtidigt som liknande upplevda brus bibehålls). nivåer (vid en viss utskriftsstorlek) minskar vanligtvis med större digitalkamerasensorer (oavsett pixelstorlek).
Oavsett pixelstorlek har större sensorer oundvikligen mer ljusuppsamlingsområde. Teoretiskt sett kommer en större sensor med mindre pixlar fortfarande att ha lägre skenbart brus (för en viss utskriftsstorlek) än en mindre sensor med större pixlar (och ett resulterande mycket lägre totalt antal pixlar). Detta beror på att buller i kameran med högre upplösning förstoras mindre, även om det kan se mer ut som 100% på din datorskärm. Alternativt kan man tänka sig genomsnittliga intilliggande pixlar i sensorn med högre pixelantal (därigenom reducera slumpmässigt brus) medan man fortfarande uppnår upplösningen för sensorn för lägre pixelantal. Det är därför bilder som är nedskalade för webben och små utskrifter ser så bullerfria ut.
Sammantaget: större sensorer ger i allmänhet mer kontroll och större konstnärlig flexibilitet, men vid kostnaden för att kräva större linser och dyrare utrustning. Denna flexibilitet gör att man kan skapa ett grundare skärpedjup än möjligt med en mindre sensor (om så önskas), men ändå uppnå ett jämförbart skärpedjup till en mindre sensor genom att använda en högre ISO-hastighet och mindre bländare (eller när man använder ett stativ ).