Большие линзы для больших датчиков? ( опционально чтение )

Подведем итог: большие сенсоры (а не больших пикселей) имеют меньше шума на изображении. Это потому, что большую площадь датчик может захватить больше света - более или менее независимо от количества Mpixels поверхность чипа была разделена на.

Но для того, чтобы захватить больше света с использованием большего датчик, необходимо физически больший объектив, чтобы захватить больше света, чтобы сохранить тот же настройки экспозиции [48]. Вот количественный пример:

1. Давайте сравним 105 мм f/2.8 на полнокадровой камеры на фантазии камеры среднего формата с датчиком, который имеет в два раза больше площади полноразмерной матрицей. Некоторые Hasselblad камеры имеют кроп-фактор 0,70 (2:01 соотношение площадь), который соответствует всем требованиям приятно.

2. Если нам удастся смонтировать 105 мм объектив на камере среднего формата, он не может заполнить больше (1,41 × = √ 2) изображения круг. Но предполагаю, что это сделали, мы бы захватить более широкое поле зрения - что не справедливое сравнение. Так что мы должны перейти на использование 150-мм объектива для компенсации кроп-фактором 0,70 ×. Это восстанавливает первоначальную поле зрения. И мы должны убедиться, что конструкция 150 мм объективом создает достаточно большое изображение круг.

3. Если 150 мм объектив также f/2.8, что мы получим те же время экспозиции, как 105 мм f/2.8 полнокадровой объектива. Но f/2.8 на 150 мм требуется эффективный диаметр передней линзы, которая 1,41 × больше, чем 105 мм f/2.8. Это связано с тем, как номера Диафрагменное определены: диафрагма = фокусное расстояние / эффективный диаметр объектива.

4. Это означает, что диаметр (или область) передней линзы имеет пропорционально увеличивается с размером (или области) от датчика изображения.

Это звучит доверия: большие датчики требуют "больше стекла" при условии, что вы хотите использовать одни и те же выдержку в то же обстановке ISO. Кроме того, вы можете использовать 150 мм F / 4 линзы вместо 150 мм f/2.8. Либо вы недодержать свой образ 2 ×, и, таким образом в конечном итоге без улучшения уровня шума над оригинальной полноразмерной матрицей.

Более мелкие моменты, касающиеся датчика масштабирования (опционально чтение)

Отметим, что в предыдущем разделе, мы уменьшили глубину резкости при переключении с 105 мм f/2.8 до 150 мм f/2.8. Это согласуется с конференц-мудрости, что "большие сенсоры имеют меньшую глубину резкости".

Но это относится только если есть хороший повод, чтобы придерживаться f/2.8. В феврале 2012 года Фальк Lumo утверждал, что, например, 105 мм f/2.8 объектив следует сравнивать или считается "эквивалент" к 150 мм F / 4 объектив на 1.4x большего датчика. Это может показаться странным, но имейте в виду, что мы, как правило, рассмотреть 105 мм объектива, эквивалентную 150 мм на расширенном формате, поскольку они дают один и тот же образ. Так что это не имело бы смысла автоматически предполагать, что установка все числа одинаковы во размеров сенсоров автоматически дает справедливое сравнение.

Так, по его белой бумаги [49], Фальк решает вопрос о том, является возможным, чтобы сделать снимки, сделанные с двумя камерами с различными размерами сенсорных смотреть неразличимы. Он называет это "камеры эквивалентность". Другими словами, рассуждения Фалька означает, что старая мудрость, что «большие сенсоры получения изображений с меньшим глубины резкости (DOF)" и новой цифровой мудрости, что "большие сенсоры имеют более высокую производительность шума" оба артефакт не сравниваю эквивалентные камер.

Таким образом, чтобы сохранить DoF в нашем примере эквивалента вам нужно будет использовать 150-мм объектива на F / 4. Но это в свою очередь увеличивает время экспозиции в 2 раза по сравнению с использованием 150 мм объектив на f/2.8. Так подход Фалька подразумевает удвоение значение ISO существенно недодержать изображение (при коррекции во время в камере обработки изображений). Это в свою очередь сводит на нет шума преимущество иметь большое датчик. Это, очевидно, не будет делать владелец большой датчик счастлив, но выполнить поставленную Фалька сравнения эквивалентных случаи. После того как вы достигли этого плато просветления, вы можете по-видимому, понять тонкие инженерные компромиссы, которые делают один размер камеры принципиально более привлекательным, чем другой.

Таблица 1. Пять теоретически неразличимые конфигурации камеры

	"Смартфон"	"Компактный"	Four Thirds	Полный кадр	"Большой датчик"
Относительная кроп-фактор	8 ×	4 ×	2 ×	1 ×	0,5 ×
Относительный размер датчика	0,015 ×	0,06 ×	0,25 ×	1 ×	4 ×
Мегапикселей	25 мегапикселей
Шаг пикселей	0,75 мкм	1,5 мкм	3 мкм	6 мкм	12 мкм
Фокусное расстояние	12,5 мм	25 мм	50 мм	100 мм	200 мм
Угол изображения	23.4 °
Апертура	f/0.5	f/1.0	f/2.0	f/4.0	f/8.0
Диаметр Диафрагма	25 мм	25 мм	25 мм	25 мм	25 мм
Чувствительность	1.5 ISO	6 ISO	25 ISO	100 ISO	400 ISO
Емкость Полная хорошо	40000 электроны	40000 электроны	40000 электроны	40000 электроны	40000 электроны

Давайте проверим последствия этой теории, просто применив его через 16 × диапазоне размеров сенсоров. Мы произвольно выбрали легкий телеобъектив и 25 мегапикселов камерой [50]. Это дает нам таблицу выше камер, которые производят изображения, которые должны быть неотличимы - даже в судебно-лаборатории (нет остроты около EXIF полей пожалуйста - мы не делаем высокую науку здесь дети!). Красные цифры являются ценности, которые невозможно или невозможно разработать.

Один из выводов является то, что мы могли бы взять работоспособную меньшую опорную камеру и легко производить те же результаты на камеру с большим сенсором. Но это "эмуляция" прибывает в стоимость: мы можем использовать аф / 4 объектив на F / 8 только, чтобы получить ту же глубину резкости. И мы будет использовать только 25% от к-электронов способностью во всем а 160 (за счет работы при 400 ISO вместо родного 100 ISO) только, чтобы держать скорость затвора и то же. Таким образом, мы, по существу, либо под-использования фантазии большие камеры датчика или предполагая меньше технологию бросая вызов большие камеры датчика.

Использование меньшего датчик имеет противоположную проблему: она требует объектив на маленькой камере, нереально быстро. И это предполагает, что мы имеем технологию для достижения без изменений потенциала полной в пределах небольших пикселей. Если у нас действительно было, что технология, мы могли бы предположительно сделали камера полнокадровой работать лучше.

Так что все это подтверждает окольными путями, что крупные датчики могут превзойти маленькие датчики или может альтернативно соответствовать их с помощью более простой технологии.

Критерий эквивалентности Фальк Lumo показывает вам научной строгости, которые вы можете потратить больше на большей камеры без достижения каких-либо видимых преимуществ бы то ни было. Но, если вы поддерживаете Диафрагменное значения с увеличением размера датчика (и принять или даже приветствуем меньшую ФО) можно предположительно получить лучшее качество изображения с использованием большего датчик.

2 ^-й уровень DxOMark баллов

Давайте вернемся к делу снова. В следующих разделах мы рассмотрим, как общая оценка DxOMark камера датчика относится к трех измерений более низкого уровня. Счет DxOMark камера датчика вычисляется с помощью метрик (разрешение нормированные) для:

· Уровень шума: то, что является самым высоким уровнем ISO, что по-прежнему дает определенный качество печати?

· Динамический диапазон: возможность записи нюансы в темные тени в присутствии основных моментов при благоприятных (низких ISO) условиях освещения

· Цвет Чувствительность или "глубина цвета": сколько цвет ("цветности") шум есть, в частности, в тени под благоприятных (низких ISO) условиях освещения

Это 2 ^-й уровень данных измеряется и обеспечивается DxOMark на их сайте. На самом деле, веб-сайт DxOMark имеет 4 различных уровней информации, начиная от простой в использовании (и, следовательно, упрощенное) почти сырьевых измерений (и, таким образом, для специалистов):

1. Рейтинг DxOMark камера датчика (один единый номер чтобы управлять ими всеми). Это число показано по вертикальной оси предшествующих графиков.

2. Эти три цифры (на вкладке "Очки"), которые используются для вычисления DxOMark камеры Рейтинг датчика.

3. Графики (под "измерения"), например, с динамическим диапазоном в различных условиях ISO. Вы можете использовать их для зачитал предыдущие значения уровня.

4. Измерения Полные шума, которые очищают и ISO и интенсивность света

В красочных графиков, показанных здесь, мы будем придерживаться уровня (1) и (2). Но я буду использовать (3) уровни и (4) один или два раза, чтобы объяснить странное поведение.