VELIKOST SENZORJEV DIGITALNE KAMERE
Namen tega članka je odgovoriti na vprašanje:kako velikost senzorja vašega digitalnega fotoaparata vpliva na različne vrste fotografije? Vaša izbira velikosti tipala je podobna izbiri med 35-milimetrskimi filmskimi kamerami srednjega formata in filmom velikega formata — z nekaj opaznimi razlikami, značilnimi za digitalno tehnologijo. Pri tej temi pogosto nastane veliko zmede, ker obstaja toliko različnih možnosti velikosti in toliko kompromisov v zvezi z globinsko ostrino, šumom slike, uklonom, ceno in velikostjo/težo.
Osnovno branje o tej temi lahko najdete v vadnici o senzorjih digitalnih fotoaparatov.
PREGLED VELIKOSTI SENZORJEV
Velikosti senzorjev imajo trenutno veliko možnosti, odvisno od njihove uporabe, cene in želene prenosljivosti. Relativna velikost mnogih od teh je prikazana spodaj:
Canonova serija 1Ds/5D in Nikon D3 sta najpogostejša tipala polnega formata. Vsi Canonovi fotoaparati, kot je Rebel/60D/7D, imajo 1,6-kratni faktor obrezovanja, medtem ko imajo običajni fotoaparati Nikon SLR 1,5-kratni faktor izrezovanja. Zgornja tabela izključuje 1,3-kratni faktor obrezovanja, ki se uporablja v Canonovih fotoaparatih serije 1D.
Telefoni s kamero in druge kompaktne kamere uporabljajo velikosti senzorjev v območju ~1/4" do 2/3". Olympus, Fuji in Kodak so se združili, da bi ustvarili standardni sistem 4/3, ki ima 2-kratni faktor izrezovanja v primerjavi s 35 mm filmom. Obstajajo senzorji srednjega formata in večji, vendar so ti veliko manj pogosti in trenutno pregrešno dragi. Teh tukaj ne bomo posebej obravnavali, vendar še vedno veljajo ista načela.
CROP FAKTOR IN MNOŽITELJ GORIŠČNE RAZDALJE
Faktor obrezovanja je velikost diagonale senzorja v primerjavi s 35 mm senzorjem polnega formata . Imenuje se tako, ker pri uporabi 35-mm objektiva takšno tipalo učinkovito izreže tolikšen del slike na svoji zunanjosti (zaradi svoje omejene velikosti).
35 mm polni kot pogleda Morda bi kdo sprva mislil, da metanje slikovnih informacij nikoli ni idealno, vendar ima svoje prednosti. Skoraj vse leče so najostrejše v sredini, medtem ko se kakovost postopoma slabša proti robovom. To pomeni, da obrezano tipalo učinkovito zavrže najnižje kakovostne dele slike , kar je zelo uporabno pri uporabi nizkokakovostnih leč (saj imajo te običajno najslabšo kakovost robov).
Neobrezana fotografija 
Osrednji obrez 
Obreži kot Po drugi strani pa to tudi pomeni, da nekdo nosi veliko večji objektiv, kot je potrebno – dejavnik, ki je še posebej pomemben za tiste, ki nosijo svoj fotoaparat dlje časa (glejte razdelek spodaj). V idealnem primeru bi uporabili skoraj vso slikovno svetlobo, ki jo prepušča leča, ta leča pa bi bila dovolj kakovostna, da bi bila sprememba ostrine proti robovom zanemarljiva.
Poleg tega je optična zmogljivost širokokotnih leč redko tako dobra kot pri daljših goriščnih razdaljah . Ker mora obrezano tipalo uporabiti širši kotni objektiv za ustvarjanje enakega vidnega kota kot večje tipalo, lahko to poslabša kakovost. Manjši senzorji prav tako bolj povečajo osrednji del leče, zato bo njegova meja ločljivosti verjetno bolj očitna pri lečah nižje kakovosti. Za več o tem glejte vadnico o kakovosti objektiva fotoaparata.
Podobno množitelj goriščne razdalje povezuje goriščno razdaljo leče, uporabljene na manjšem formatu, s 35-milimetrsko lečo, ki ustvarja enakovreden vidni kot , in je enak faktorju pridelka. To pomeni, da bi 50 mm objektiv, uporabljen na senzorju z 1,6-kratnim faktorjem obrezovanja, ustvaril enako vidno polje kot objektiv 1,6 x 50 =80 mm na 35 mm senzorju polnega formata.
Bodite opozorjeni, da sta lahko oba izraza nekoliko zavajajoča. Goriščna razdalja leče se ne spremeni samo zato, ker je leča uporabljena na senzorju druge velikosti – spremeni se le njegov vidni kot. Objektiv 50 mm je vedno leča 50 mm, ne glede na vrsto tipala. Hkrati "faktor obrezovanja" morda ni ustrezen za opis zelo majhnih senzorjev, ker slika ni nujno izrezana (pri uporabi leč, zasnovanih za ta senzor).
VELIKOSTI LEČ IN TEŽE
Manjši senzorji zahtevajo lažje leče (za enak zorni kot, obseg povečave, kakovost izdelave in obseg zaslonke). Ta razlika je lahko ključnega pomena za fotografiranje divjih živali, pohodništva in potovanj, ker vse te pogosto uporabljajo težje objektive ali zahtevajo nošenje opreme za daljša obdobja. Spodnja tabela prikazuje ta trend za izbor Canonovih teleobjektivov, značilnih za fotografiranje športa in divjih živali:
Posledica tega je, da če zahtevamo, da subjekt zavzema enak del slike na 35-mm fotoaparatu kot pri uporabi 200 mm f/2,8 objektiva na fotoaparatu s 1,5-kratnim faktorjem obrezovanja (ki zahteva 300 mm f/2,8 leča), bi morali nositi 3,5-krat večjo težo! S tem se zanemari tudi razlika v velikosti med obema, ki je lahko pomembna, če ne želimo vzbujati pozornosti v javnosti. Poleg tega težje leče običajno stanejo veliko več.
Pri fotoaparatih SLR imajo večje senzorje večje in jasnejše slike v iskalu, kar je lahko še posebej koristno pri ročnem ostrenju. Vendar bodo ti tudi težji in dražji, ker potrebujejo večjo prizmo/pentazrcalo za prenos svetlobe iz leče v iskalo in proti očesu.
ZAHTEVE ZA GLOBINSKO OSTRANOST
Ko se velikost senzorja poveča, se bo globinska ostrina zmanjšala za dano zaslonko (pri zapolnitvi okvirja z motivom enake velikosti in razdalje). To je zato, ker večji senzorji zahtevajo, da se približajo subjektu ali da uporabijo daljšo goriščno razdaljo, da zapolnijo okvir s tem predmetom. To pomeni, da je treba uporabljati postopno manjše velikosti zaslonke, da bi ohranili enako globinsko ostrino na večjih senzorjih. Naslednji kalkulator napove zahtevano zaslonko in goriščno razdaljo, da se doseže enaka globinska ostrina (ob ohranjanju perspektive).
*Če želite enako perspektivo.
Kot primer izračuna, če želimo reproducirati enako perspektivo in globinsko ostrino na senzorju polnega formata, kot ju dosežemo z 10-mm objektivom pri f/11 na fotoaparatu z 1,6-kratnim faktorjem izrezovanja, bi morali uporabiti 16 mm objektiv in zaslonko približno f/18. Druga možnost je, če bi uporabili objektiv 50 mm f/1,4 na senzorju polne velikosti, bi to povzročilo tako nizko globinsko ostrino, da bi zahtevala zaslonko 0,9 na fotoaparatu z 1,6-kratnim faktorjem obrezovanja – kar ni mogoče pri potrošniških objektivih!
Portret (plitka DoF)
Pokrajina (velika DoF)
Manjša globinska ostrina je morda zaželena za portrete, ker izboljša zameglitev ozadja, medtem ko je večja globinska ostrina zaželena za pokrajinsko fotografijo. To je razlog, zakaj kompaktni fotoaparati težko ustvarijo znatno zameglitev ozadja v portretih, medtem ko fotoaparati velikega formata težko ustvarijo ustrezno globinsko ostrino v pokrajinah.
Upoštevajte, da zgornji kalkulator predvideva, da imate na novem senzorju (št. 2) lečo, ki lahko reproducira enak zorni kot kot na originalnem senzorju (št. 1). Če namesto tega uporabite isti objektiv, bodo zahteve glede zaslonke ostale enake (vendar se boste morali približati motivu). Ta možnost pa spremeni tudi perspektivo.
VPLIV UDOMA
Večje velikosti senzorjev lahko uporabljajo manjše zaslonke, preden uklonski zračni disk postane večji od kroga zmede (določeno z merili velikosti tiska in ostrine). To je predvsem zato, ker večjih senzorjev ni treba toliko povečati, da bi dosegli enako velikost tiskanja. Kot primer:teoretično bi lahko uporabili digitalni senzor velikosti 8 x 10 palcev, tako da njegove slike sploh ne bi bilo treba povečati za tisk velikosti 8 x 10 palcev, medtem ko bi senzor velikosti 35 mm zahteval znatno povečavo.
Z naslednjim kalkulatorjem ocenite, kdaj začne uklon zmanjševati ostrino. Upoštevajte, da to prikazuje le, kdaj bo uklon viden pri 100-odstotnem ogledu na zaslonu - ali bo to vidno v končnem odtisu, je odvisno tudi od razdalje gledanja in velikosti odtisa. Če želite izračunati tudi to, obiščite:meje uklona in fotografija.
Upoštevajte, da je začetek uklona postopen, zato zaslonke, ki so nekoliko večje ali manjše od zgornje meje uklona, ne bodo kar naenkrat videti bolje ali slabše. Poleg tega je zgoraj navedeno le teoretična omejitev; dejanski rezultati bodo odvisni tudi od lastnosti objektiva. Naslednji diagrami prikazujejo velikost zračnega diska (teoretično največjo sposobnost ločljivosti) za dve zaslonki proti mreži, ki predstavlja velikost slikovnih pik:
Ločljivost omejitev gostote slikovnih pik (Zahteva za plitko DOF)
Ločljivost omejitev Airy Disk (Zahteva globoke DOF)
Pomembna posledica zgornjih rezultatov je, da se z uklonom omejena velikost pikslov poveča pri večjih senzorjih (če zahteve glede globinske ostrine ostanejo enake). Ta velikost slikovnih pik se nanaša na to, kdaj velikost zračnega diska postane omejevalni dejavnik skupne ločljivosti - ne gostota slikovnih pik. Poleg tega je z uklonom omejena globinska ostrina konstantna za vse velikosti senzorjev. Ta dejavnik je lahko ključnega pomena pri odločanju o novi kameri za predvideno uporabo, saj več slikovnih pik morda ne zagotavlja večje ločljivosti (za vaše zahteve glede globinske ostrine). Pravzaprav bi lahko več slikovnih pik celo škodilo kakovosti slike s povečanjem šuma in zmanjšanjem dinamičnega razpona (naslednji razdelek).
VELIKOSTI PIKSLOV:STOPNJE ŠUPA IN DINAMIČNI RAZPON
Večji senzorji imajo na splošno tudi večje slikovne pike (čeprav to ni vedno tako), kar jim daje možnost, da ustvarijo nižji šum slike in imajo večji dinamični razpon. Dinamični razpon opisuje razpon tonov, ki jih senzor lahko zajame spodaj, ko piksel postane popolnoma bel, a še zgoraj, ko teksture ni mogoče razločiti od hrupa v ozadju (skoraj črni). Ker imajo večje slikovne pike večjo prostornino – in s tem večji razpon kapacitete fotonov – imajo te na splošno večji dinamični razpon.
Opomba:votline so prikazane brez barvnih filtrov
Poleg tega večje slikovne pike prejmejo večji tok fotonov med danim časom osvetlitve (pri isti stopnji f), zato je njihov svetlobni signal veliko močnejši. Za določeno količino hrupa v ozadju to povzroči višje razmerje med signalom in šumom – in s tem bolj gladko fotografijo.
Večje slikovne pike (z večjim senzorjem)
Manjše slikovne pike (z manjšim senzorjem)
Vendar to ni vedno tako, ker je količina hrupa v ozadju odvisna tudi od procesa izdelave senzorja in od tega, kako učinkovito kamera iz vsake slikovne pike izloči tonske informacije (brez vnašanja dodatnega šuma). Na splošno pa zgornji trend drži. Drug vidik, ki ga je treba upoštevati, je, da tudi če imata dva senzorja enak navidezni šum, gledana pri 100 %, bo senzor z večjim številom slikovnih pik proizvedel čistejši končni natis . To je zato, ker se šum manj poveča za senzor z večjim številom slikovnih pik (za dano velikost tiskanja), zato ima ta šum višjo frekvenco in je zato videti bolj drobnozrnat.
STROŠKI PROIZVODNJE DIGITALNIH SENZORJEV
Stroški digitalnega senzorja dramatično narastejo, ko se poveča njegova površina. To pomeni, da bo senzor z dvakrat večjo površino stal več kot dvakrat toliko, tako da dejansko plačate več na enoto "nepremičnine senzorja", ko se premikate k večjim velikostim.
Silicon Wafer(razdeljen na majhne senzorje)
Silicon Wafer(razdeljen na velike senzorje)
To lahko razumemo, če pogledamo, kako proizvajalci izdelujejo svoje digitalne senzorje. Vsak senzor je izrezan iz večjega lista silicijevega materiala, imenovanega rezina, ki lahko vsebuje na tisoče posameznih čipov. Vsaka rezina je izjemno draga (na tisoče dolarjev), zato manj čipov na rezino povzroči veliko višjo ceno na čip. Poleg tega se možnost nepopravljive okvare (preveč vročih slikovnih pik ali kako drugače), ki konča v določenem senzorju, povečuje s površino senzorja, zato se odstotek uporabnih senzorjev zmanjšuje z večanjem površine senzorja (donos na rezino). Ob predpostavki, da so ti dejavniki (čipi na rezino in izkoristek) najpomembnejši, se stroški povečajo sorazmerno s kvadratom površine senzorja (2X tako velik senzor stane 4X toliko). Proizvodnja v realnem svetu ima bolj zapleteno razmerje med velikostjo in stroški, vendar vam to daje predstavo o vrtoglavih stroških.
To pa ne pomeni, da bodo senzorji določene velikosti vedno pregrešno dragi; njihova cena lahko sčasoma pade, vendar bo relativni strošek večjega senzorja verjetno ostal znatno dražji (na enoto površine) v primerjavi z manjšo velikostjo.
DRUGI PREMISLKI
Nekatere leče so na voljo samo za določene velikosti tipal (ali morda ne bodo delovale, kot je predvideno drugače), kar bi lahko tudi upoštevali, če ti pomagajo pri vašem slogu fotografije. Ena od pomembnih vrst so leče z nagibom/premikom, ki omogočajo povečanje (ali zmanjšanje) navidezne globinske ostrine s funkcijo nagiba. Objektivi z nagibom/premikom lahko uporabljajo tudi premik za nadzor perspektive in zmanjšanje (ali odpravo) konvergentnih navpičnih črt, ki nastanejo zaradi usmerjanja kamere nad ali pod obzorje (uporabno pri arhitekturni fotografiji). Poleg tega hitri ultraširokokotni objektivi (f/2,8 ali večji) niso tako pogosti pri obrezanih senzorjih, kar je lahko odločilen dejavnik, če je to potrebno v športu ali fotoreporterstvu.
ZAKLJUČKI:PODROBNOSTI SPLOŠNE SLIKE IN KONKURENČNI DEJAVNIKI
Globinska ostrina je veliko manjša pri senzorjih večjega formata, vendar bi lahko uporabili tudi manjšo zaslonko, preden dosežete mejo uklona (za izbrano velikost tiskanja in merila ostrine). Torej, katera možnost ima potencial za izdelavo najbolj podrobne fotografije? Večji senzorji (in temu primerno večje število slikovnih pik) nedvomno ustvarijo več podrobnosti, če si lahko privoščite žrtvovanje globinske ostrine. Po drugi strani pa če želite ohraniti enako globinsko ostrino, ni nujno, da imajo večje velikosti senzorjev prednost pri ločljivosti . Poleg tega je z uklonom omejena globinska ostrina enaka za vse velikosti tipal . Z drugimi besedami, če bi uporabili najmanjšo zaslonko, preden bi uklon postal pomemben, bi vse velikosti senzorjev ustvarile enako globinsko ostrino – čeprav bo uklonsko omejena zaslonka drugačna.
Tehnične opombe :Ta rezultat predpostavlja, da je vaša velikost slikovnih pik primerljiva z velikostjo zračnega diska z omejenim uklonom za vsak zadevni senzor in da je vsaka leča primerljive kakovosti. Poleg tega je funkcija nagibne leče veliko pogostejša pri fotoaparatih večjega formata – omogoča spreminjanje kota goriščne ravnine in s tem povečanje navideznega DoF. 
Drug pomemben rezultat je, da če je globinska ostrina omejevalni dejavnik, se zahtevani čas osvetlitve povečuje z velikostjo senzorja za enako občutljivost. Ta dejavnik je verjetno najbolj pomemben za makro in nočno fotografijo. Upoštevajte, da tudi če je mogoče fotografije posneti z roko v manjšem formatu, ni nujno, da bodo iste fotografije posnete z roko v večjem formatu.
Po drugi strani pa se časi osvetlitve morda ne povečajo toliko, kot bi sprva domnevali, ker imajo večji senzorji na splošno nižji šum (in si tako lahko privoščijo uporabo višje nastavitve občutljivosti ISO ob ohranjanju podobnega zaznanega šuma).
V idealnem primeru se zaznane ravni hrupa (pri dani velikosti tiskanja) običajno zmanjšajo z večjimi senzorji digitalnega fotoaparata (ne glede na velikost slikovnih pik) .
Ne glede na velikost pikslov imajo večji senzorji neizogibno večjo površino zbiranja svetlobe. Teoretično bo imel večji senzor z manjšimi slikovnimi pikami še vedno nižji navidezni šum (za dano velikost tiskanja) kot manjši senzor z večjimi slikovnimi pikami (in posledično veliko nižje skupno število slikovnih pik). To je zato, ker se šum v kameri z višjo ločljivostjo manj poveča, čeprav je morda na zaslonu vašega računalnika videti bolj hrupno pri 100 %. Druga možnost je, da bi lahko povprečili sosednje slikovne pike v senzorju z višjim številom slikovnih pik (s čimer bi zmanjšali naključni šum), medtem ko bi še vedno dosegli ločljivost senzorja z nižjim številom slikovnih pik. Zato so pomanjšane slike za splet in majhni tiski videti tako brez šuma.
Tehnične opombe :Vse to predpostavlja, da so razlike v učinkovitosti mikroleč in razmiku slikovnih pik zanemarljive. Če mora razmik slikovnih pik ostati nespremenjen (zaradi odčitavanja in drugega vezja na čipu), bo večja gostota slikovnih pik povzročila manjšo površino zbiranja svetlobe, razen če lahko mikroleče nadomestijo to izgubo. Poleg tega to zanemarja vpliv fiksnega vzorca ali šuma temnega toka, ki se lahko močno razlikuje glede na model kamere in vezje za odčitavanje.Na splošno:večji senzorji na splošno zagotavljajo več nadzora in večjo umetniško prilagodljivost, vendar za ceno večjih objektivov in dražje opreme . Ta prilagodljivost omogoča, da ustvarite manjšo globinsko ostrino, kot je mogoče z manjšim senzorjem (če želite), vendar kljub temu dosežete primerljivo globinsko ostrino z manjšim senzorjem z uporabo višje hitrosti ISO in manjše zaslonke (ali pri uporabi stojala). ).