Размер сенсора цифровой камеры: влияние на фотографию

Данная глава посвящена вопросу: как размер сенсора цифровой камеры влияет на различные типы фотографии? Выбор размера сенсора аналогичен выбору между плёночными камерами 35 мм, среднего и большого формата — с некоторыми существенными отличиями, присущими цифровым технологиям. Эта тема порождает множество недоразумений, поскольку размеры сенсоров существенно варьируются, и плюс к тому есть много параметров выбора, включая глубину резкости, визуальный шум, дифракцию, стоимость и размер/вес.

Я написал эту статью после того, как провёл собственное исследование, которое имело целью выяснить, является ли Canon EOS 5D в действительности шагом вверх по сравнению с 20D для моих целей. Основные понятия, обсуждаемые в этой статье, можно найти в главе, посвящённой сенсорам цифровых камер.

Обзор размеров сенсоров

Существует множество сенсоров разного размера, в зависимости от их использования, ценовой категории и требуемой портативности.

Относительные размеры для многих из них показаны ниже:

Canon 1Ds/1DsMkII/5D и Kodak DCS 14n являются наиболее распространёнными полнокадровыми сенсорами. Такие камеры Canon, как 300D/350D/10D/20D, все используют кроп-фактор 1.6, тогда как в камерах Nikon, таких как D70(s)/D100 используется кроп-фактор 1.5. В диаграмме отсутствует кроп-фактор 1.3, который используется в серии 1D камер Canon.

Камеры телефонов и другие компактные камеры используют сенсоры в диапазоне от ~1/4″ до 2/3″. Olympus, Fuji и Kodak объединились для создания стандарта 4/3, который имеет кроп-фактор 2 относительно плёнки 35 мм. Существуют сенсоры среднего формата и даже больше, однако они намного менее распространены и в настоящее время невозможно дороги, в связи с чем мы не рассматриваем их здесь, хотя к ним применимы те же принципы.

Кроп-фактор и множитель фокусного расстояния

Кроп-фактором называют отношение диагонали полного кадра (35 мм) к диагонали сенсора. Называют его так, поскольку при использовании 35 мм объектива сенсор по сути обрезает края изображения (в связи со своим уменьшенным размером).

Угол зрения полного кадра 35 мм

На первый взгляд можно предположить, что потеря информации об изображении никогда не будет уместна, но в действительности в ней есть свои преимущества. Практически все объективы наиболее резки в центральной части, и по мере приближения к краю деградация качества нарастает. Это означает, что урезанный сенсор по сути теряет части изображения худшего качества, что может оказаться весьма полезным при использовании объективов низкого качества (поскольку у них граничное качество, как правило, наихудшее).

Полный снимок	Центральный фрагмент	Угловой фрагмент

С другой стороны это означает, что используется намного больший объектив, чем эт ов действительности необходимо — что становится особенно заметно, если камеру приходится носить долгое время (см. ниже). В идеале следовало бы использовать практически всё изображение, передаваемое объективом, и объектив должен быть при этом достаточно высокого качества, чтобы изменения резкости от центра к краям были пренебрежимо малы.

Вдобавок, оптическое качество широкоугольных объективов редко настолько же велико, как у объективов с большими фокусными расстояниями. Поскольку обрезанный сенсор вынужден использовать более широкоугольные объективы для получения того угла обзора, который возможен для сенсора большего размера, это ухудшает качество. Кроме того, сенсоры меньшего размера больше используют центральное поле зрения объектива, так что пределы его разрешающей способности станут более заметны для объективов худшего качества.

Аналогично, множитель фокусного расстояния относит фокусное расстояние объектива, используемого с сенсором меньшего формата, к фокусному расстоянию объектива с таким же углом зрения на 35 мм, и он равен кроп-фактору. Это означает, что объектив 50 мм, используемый с сенсором, кроп-фактор которого равен 1.6, обеспечит тот же угол зрения,что и объектив 1.6 x 50 = 80 мм для полно кадрового сенсора 35 мм.

Учтите, что каждый из этих терминов может несколько дезориентировать. Фокусное расстояние объектива в действительности не меняется при использовании его с сенсором другого размера — изменяется исключительно угол зрения. Объектив 50 мм всегда будет объективом 50 мм, вне зависимости от типа сенсора. В то же время «кроп-фактор» может быть неподходящим термином для описания малых сенсоров, поскольку обрезание изображения далеко не всегда имеет место (если используются объективы, разработанные для данного сенсора).

Размер и вес объектива

Меньшие сенсоры требуют более лёгких объективов (для эквивалентного угла зрения, диапазона зума, качества сборки и диапазона диафрагм). Это отличие может быть критично для съёмок дикой природы, в походах и поездках, поскольку в них зачастую требуется использовать более тяжёлые объективы или носить оборудование длительные периоды времени. Следующий график иллюстрирует этот тренд на примере выбора типичных телеобъективов Canon для съёмок спорта и дикой природы:

Подразумевается, что если требуется достичь на 35 мм камере того же приближения, которое достигается объективом 200 мм f/2.8 на камере с кроп-фактором 1.5 (то есть, использовать объектив 300 мм f/2.8), придётся носить в 3.5 раза больший вес! Это если не принимать в расчёт разницу в размерах между ними, которая может быть важна, если не хочется привлекать внимание публики. Вдобавок, более тяжёлые объективы обычно значительно дороже стоят.

В зеркальных камерах увеличение размера сенсора означает заодно увеличение размера и прозрачности картинки в видоискателе, что может быть особенно полезно при ручной фокусировке. Однако, такая конструкция также будет тяжелее и стоить больше, поскольку требует большего размера пентапризмы (или пентазеркала), чтобы передать свет от объектива к видоискателю и далее на сетчатку вашего глаза.

Требования к глубине резкости

При увеличении размера сенсора глубина резкости при заданной диафрагме уменьшится (для предмета съёмки тех же размеров и на том же расстоянии). Происходит это потому, что сенсор большего размера для заполнения кадра потребует либо приблизиться к предмету съёмки, либо использовать большее фокусное расстояние. Сокращение дистанции фокусировки означает сокращение глубины резкости, для компенсации которого потребуется увеличить число диафрагмы (закрыть её сильнее). Следующий калькулятор определяет необходимые диафрагму и фокусное расстояние для сохранения глубины резкости (при неизменной перспективе).

Эквиваленты ГРИП
Сенсор №1	цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.6цифровая компактная, сенсор 1/3″цифровая компактная, сенсор 1/2″цифровая компактная, сенсор 1/1.8″цифровая компактная, сенсор 2/3″цифровая зеркальная, сенсор 4/3″цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.5APSцифровая зеркальная, кроп-фактор 1.335 мм6×4.5 см 6×6 см6×7 см5×4 дюйма10×8 дюймов
Выбранная диафрагма	F 1.2F 1.4F 1.8F 2F 2.8F 4F 5.6 F 8F 11F 16F 22F 32F 64
Фокусное расстояние	мм
Сенсор №2		цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.6цифровая компактная, сенсор 1/3″цифровая компактная, сенсор 1/2″цифровая компактная, сенсор 1/1.8″цифровая компактная, сенсор 2/3″цифровая зеркальная, сенсор 4/3″цифровая зеркальная, кроп-фактор 1.5APSцифровая зеркальная, кроп-фактор 1.335 мм6×4.5 см 6×6 см6×7 см5×4 дюйма10×8 дюймов
Фокусное расстояние (та же перспектива) Требуемая диафрагма

В качестве примера расчёта, если захотеть воспроизвести ту же перспективу и глубину резкости на полнокадровом сенсоре, которые были получены при помощи объектива 10 мм при диафрагме f/11 на камере с кроп-фактором 1.6, понадобилось бы использовать объектив 16 мм и диафрагму порядка f/18. Иначе, если использовать объектив 50 мм f/1.4 на полнокадровом сенсоре, полученная глубина резкости была бы настолько мала, что на камере с кроп-фактором 1.6 для этого потребовалась бы диафрагма 0.9 — для потребительских объективов недостижимая!

Малая глубина резкости может быть желательна для портретов, поскольку она улучшает размытие фона, тогда как большая глубина резкости желательна для пейзажно-ландшафтной съёмки. Вот почему компактные камеры бьются за получение хорошего размытия фона на портретах, тогда как камеры большого формата бьются за требуемую глубину резкости пейзажей.

Примите во внимание, что вышеприведенный калькулятор предполагает, что у вас есть объектив для второго сенсора, который может воспроизвести угол зрения первого. Если вы используете один и тот же объектив, требования по диафрагме сохранятся, но вам потребуется приблизиться к объекту (или отдалиться от него). Однако при этом заодно изменится перспектива.

Влияние дифракции

Сенсоры большего размера могут использовать меньшие диафрагмы, прежде чем кружок рассеивания станет больше, чем кружок нерезкости (определяется печатным размером и критериями резкости). Происходит это в первую очередь потому, что большие сенсоры не требуют настолько большого увеличения зафиксированного ими изображения для получения аналогичного печатного размера. Например, если использовать (теоретически) цифровой сенсор размером 20×25 см, отпечатки размером 8×10 см вообще не потребуют увеличения, тогда как отпечаток с сенсора 35 мм потребовал бы существенного увеличения.

Следующий калькулятор может быть использован для оценки дифракционного предела резкости. Учтите, что его результаты справедливы только для визуального контроля изображения на экране в масштабе 100% — то есть, различимость дифракции в отпечатке будет также зависеть от расстояния просмотра и печатного размера. Для получения расчёта по этим параметрам используйте калькулятор, приведенный в главе о дифракционном пределе в фотографии.

Не забывайте, что усиление влияния дифракции происходит постепенно, так что диафрагмы несколько меньшие или большие полученного значения дифракционного предела не станут внезапно выглядеть лучше или хуже, соответственно. Используя Canon 20D, например, зачастую можно применять f/11 без заметных изменений резкости в фокальной плоскости, но если закрывать диафрагму сильнее, дифракция становится хорошо заметна. Далее, вышеприведенная цифра является всего лишь теоретическим пределом, в действительности значение будет также зависеть от характеристик объектива. Следующая диаграмма показывает размер диска Эйри (теоретического максимума разрешающей способности) для двух диафрагм в матрице, отображающей размер пикселя:

Разрешение ограничено плотностью пикселей (требование малой ГРИП)		Разрешение ограничено диском Эйри (требование большой ГРИП)

Важным следствием этих явлений является то, что дифракционный предел размера пикселя увеличивается для сенсоров большего размера (если требуемая глубина резкости остаётся неизменной). Именно размер пикселя определяет момент, когда размер кружка рассеивания становится ограничивающим фактором общего разрешения — но не плотность пикселей. Далее, дифракционный предел ГРИП является константой для всех размеров сенсоров. Этот фактор может быть критическим при выборе новой камеры для целевого использования, поскольку большее число пикселей необязательно обеспечит прирост разрешающей способности (для определённых требований к глубине резкости). Фактически, увеличение числа пикселей может даже повредить качеству изображения, повысив шумность и сократив динамический диапазон (в следующем разделе).

Размер пикселя: уровень шума и динамический диапазон

Сенсоры большего размера обычно имеют пиксели большего размера (хотя это не всегда так), что потенциально означает меньший визуальный шум и больший динамический диапазон. Динамический диапазон описывает диапазон оттенков цветности, которые сенсор в состоянии записать, прежде чем пиксель окажется абсолютно белым, но не ниже уровня, при котором текстура становится неотличима от фонового шума (близко к чёрному). Поскольку пиксели большего размера занимают больший объём — и, следовательно, имеют большую фотонную ёмкость — их динамический диапазон тоже как правило больше.

Примечание: ёмкости показаны без цветофильтров

Далее, более крупные пиксели получают больший поток фотонов за время заданной экспозиции (при одинаковой диафрагме), так что их светосигнал намного сильнее. Для аналогичного количества фонового шума достигается более высокое соотношение сигнал-шум — и как следствие, более гладкое фото.

Крупные пиксели (часто больший сенсор)		Мелкие пиксели (часто меньший сенсор)

Однако это не всегда так, поскольку уровень фонового шума зависит также от технологии производства сенсора и от того, насколько эффективно камера извлекает тональную информацию из каждого пикселя (не внося дополнительный шум). В остальном вышеописанная тенденция верна. Ещё один аспект, который имеет смысл учитывать, состоит в том, что даже если два сенсора имеют одинаковый видимый шум при просмотре в масштабе 100%, сенсор с большим числом пикселей выдаст более чистый финальный отпечаток. Произойдёт это потому, что на сенсоре с большим числом пикселей шум будет меньше увеличен (для заданного печатного размера), следовательно, это будет более высокочастотный шум, с более мелким зерном.

Стоимость производства цифрового сенсора

Стоимость цифрового сенсора драматически повышается по мере увеличения его площади. Это означает, что сенсор удвоенной площади будет стоить гораздо более, чем вдвое дороже, так что вы в действительности платите больше за единицу площади сенсора по мере увеличения его размера.

Кремниевый диск (поделен на маленькие сенсоры)		Кремниевый диск (поделен на большие сенсоры)

Понять это можно, взглянув на процесс производства цифровых сенсоров. Каждый сенсор вырезается из большого листа кремния, называемого подложкой, который может содержать тысячи индивидуальных чипов. Каждый лист невероятно дорог(тысячи долларов), и как следствие, чем меньше чипов можно получить из листа, тем дороже будет каждый из них. Далее, степень отбраковки (слишком много сгоревших пикселей или что-нибудь ещё) нарастает по мере прироста размера сенсора, то есть процент пригодных к использованию сенсоров (выход с листа) падает. Считая эти факторы (количество чипов с листа и доход) самыми важными, считаем стоимость возрастающей пропорционально квадрату площади сенсора (сенсор двойного размера будет стоить вчетверо дороже). В действительности отношение размера к стоимости имеет более сложную форму, но квадратичный расчёт поможет вам оценить, насколько быстро растёт стоимость.

Это не значит, что сенсоры определённого размера всегда будут невозможно дороги; их стоимость может однажды упасть, но относительная стоимость большого сенсора всегда будет намного больше (за единицу площади) по сравнению с некоторым меньшим размером.

Прочие соображения

Некоторые объективы доступны только для определённых размеров сенсоров (в противном случае могут не работать), что тоже может оказаться соображением, если они нужны для вашего стиля фотографии. Одним из примечательных типов объективов является сдвиго-поворотный (tilt/shift), который можно применять для увеличения (или уменьшения) видимой глубины резкости посредством поворота или управления перспективой с помощью сдвига для снижения (или исключения) завала вертикали, вызванного отклонением камеры от линии горизонта (полезно при съёмке архитектуры).

Итоги: общая детальность изображения и взаимоисключающие факторы

Глубина резкости для сенсоров больших форматов намного меньше, однако они также позволяют закрыть диафрагму намного сильнее, прежде чем дифракционный предел будет достигнут (для выбранного печатного размера и критериев резкости). Так у какого же из вариантов есть потенциал сделать наиболее детальный снимок? Большие сенсоры (и соответствующие большие количества пикселей) без сомнения создают более детальные изображения, если вы можете позволить себе пожертвовать глубиной резкости. С другой стороны, если вы хотите сохранить определённую глубину резкости, большие размеры сенсоров необязательно имеют преимущество в разрешающей способности. Далее, дифракционный предел глубины резкости одинаков для всех размеров сенсоров. Другими словами, если требуется использовать предельно закрытую диафрагму до проявления эффекта дифракции, все размеры сенсоров создадут одинаковую глубину резкости — несмотря на то, что дифракционный предел числа диафрагмы будет различным.

Техническое примечание: подразумевается, что размер пикселя сравним с размером дифракционного кружка рассеивания (диска Эйри) для каждого из сенсоров, и что используются объективы сравнимого качества. Более того, поворотные объективы гораздо больше распространены для камер больших форматов — позволяя изменить угол фокальной плоскости и, как следствие, увеличить видимую глубину резкости.

Ещё одно важное следствие таково: если решающим параметром оказывается глубина резкости, требуемая длительность экспозиции увеличивается вместе с размером сенсора при одинаковой чувствительности ISO. Этот фактор, пожалуй, максимально влияет на макросъёмку и ночную фотографию, поскольку для каждой из них может потребоваться большая глубина резкости и разумная длительность экспозиции. Заметьте, что если снимок может быть сделан с рук на меньшем формате, необязательно то же самое можно снять с рук на большем.

С другой стороны, длительности выдержки необязательно вырастут настолько сильно, как может показаться на первый взгляд, поскольку большие сенсоры обычно меньше шумят (и, соответственно, могут позволить использовать большую чувствительность ISO с сохранением аналогичного уровня визуального шума).

В идеале, уровень визуального шума (на данном печатном размере) обычно падает при увеличении размера сенсора цифровой камеры (вне зависимости от размера пикселя).

Вне зависимости от размера пикселя, большие сенсоры неизбежно имеют большую площадь светосборника. Теоретически сенсор большого размера с маленькими пикселями по-прежнему будет показывать меньше визуального шума (для выбранного печатного размера), чем меньший сенсор с большими пикселями (и значительно меньшим числом пикселей, как следствие), поскольку шум камеры с высокой разрешающей способностью подвергается меньшему увеличению, даже если при просмотре в масштабе 100% на экране компьютера снимок выглядит более зашумленным. Иначе, можно усреднить смежные пиксели сенсора с большим числом пикселей (тем самым уменьшив случайный шум), достигнув при этом разрешения сенсора с меньшим числом пикселей. Именно поэтому изображения, уменьшенные для публикации на сайтах и мелкоразмерных отпечатков, выглядят настолько бесшумно.

Технические примечания: все эти утверждения предполагают, что разница в эффективности микролинз и межпиксельном расстоянии для различных размеров сенсоров несущественна. Если межпиксельное расстояние остаётся неизменным (в силу наличия цепей считывания и прочей схемотехники чипа), более высокая плотность пикселей означает уменьшение площади светосборника, если микролинзы не смогут компенсировать эти потери. Вдобавок, здесь игнорируется влияние структурного и линейчатого шума, который может значительно отличаться между моделями камер и схемотехникой считывания сенсора.

В целом: сенсоры больших размеров обычно предоставляют больше контроля и художественной гибкости, но за счёт увеличения размера и веса объективов, а также общей стоимости. Такая гибкость позволяет использовать меньшую глубину резкости, чем это возможно для меньшего сенсора (если это требуется), и при этом позволяет достичь сравнимой глубины резкости при использовании меньшего отверстия диафрагмы и более высокой чувствительности ISO (или штатива).

Почему размер сенсора камеры важнее мегапикселей

Если раньше все производители флагманов боролись процессорами и разрешениями экранов, то теперь на первый план вышли камеры.

Каждый старается заявить, что именно с его фотофлагманом ваша яркая и интересная жизнь предстанет в удивительном свете. И ведь даже у этой гонки имеется несколько сторон.

Одни заявляют о рекордном разрешении своих камер, порядка 100 Мп, другие кричат о большем сенсоре. Но что из этого важнее и почему огромное количество мегапикселей не даёт ощутимого прироста?

В погоне за светом

Ещё со времён плёночной фотографии, весь процесс закручивался вокруг способности фокусировать свет. Линзы объектива собирают естественные и искусственные лучи, отражаемые от объектов, на одной площади.

И если сначала стояла задача оставить «отпечаток» на плёнке, то теперь этот свет загоняют прямо на электронный сенсор, попадание света на каждую точку которого, вызывает появление электрического сигнала.

И ведь при отсутствии света, никакого снимка получить так и не удастся. Поэтому, при плохом освещении, мы вынуждены увеличивать время открытия затвора, что пагубно влияет на резкость изображения. Оно и логично, каждое малейшее движение объектива, в состоянии открытого затвора, приводит к смазыванию силуэтов на изображении.

Подытоживая, до сих пор крайне важную роль играет свет и его количество. А больший размер сенсора позволяет за то же время захватить больше света, что определяет баланс экспозиции камеры, динамический диапазон и даже резкость.

А зачем мне пиксели?

Вся важность этих цифр становится ясна в деталях. Хотя, ни одна мобильная камера ещё не раскрыла потенциал такого высокого разрешения. Даже наоборот, производители охотно внедряют технологии объединения пикселей, что позволяет захватить больше света. Ведь если бы сам пиксель был больше, то и «видел» бы он лучше.

Чтобы вышеописанное стало понятнее, стоит отметить, что все пиксели являются физическими элементами, располагаемыми на определённой площади. И размер сенсора, состоящего из множества пикселей, ограничен. Если мы устанавливаем 100 Мп вместо 20 Мп, то и сами пиксели станут меньше.

Более плотная компоновка влияет и на шумы. Ведь свет, попадающий в один пиксель, может отражаться в его соседа. Особенно заметно это при низком освещении.

Что в итоге?

Увеличение размера сенсора позитивно влияет на общую способность камеры к улавливанию света, что особенно заметно в условиях плохой освещённости.

Прирост в детализации, при использовании огромного количества пикселей, виден только при хорошем освещении. Как только условия съёмки становятся менее благоприятными, алгоритмам приходится объединять несколько пикселей в один.

И именно здесь начинаются большие проблемы. Ведь это уже не физическое расположение и размер каждого улавливающего свет элемента, а программная обработка, результат работы которой иногда остаётся непредсказуем.

И до тех пор, пока эти алгоритмы не будут отточены до совершенства, мы не сможем в полной мере насладиться камерами с заоблачным количеством мегапикселей. 

Почему не стоит обращать внимание на разрешение камеры телефона. Размер сенсора важнее

Качество камеры — это новейшая ”гонка вооружений” для смартфонов, и одним из самых значительных факторов для создания великолепных снимков является сенсор камеры. В то время, как большое число мегапикселей становится все более популярной тенденцией, размер сенсора изображения камеры на самом деле гораздо важнее. Например, Huawei постоянно хвастается тем, что включает в свои флагманские телефоны датчики большего размера по сравнению с конкурентами. Производители компонентов, такие, как Sony и Samsung, тоже все чаще обращают внимание на размеры своих датчиков. Но почему размер сенсора камеры так важен для получения отличных фотографий? А главное, почему именно размер сенсора намного важнее разрешения, если все в мире стремится к миниатюризации?

Камера может быть любой. Важно, какой в ней сенсор.

Если говорить кратко, то больший сенсор получает больше света, а меньший — меньше, но проблема куда масштабнее, чем лишние ”чуть-чуть” света. Давайте разбираться во всем по порядку.

Какой размер сенсора камеры телефона

На базовом уровне размер сенсора определяет, сколько света попадает в камеру для создания изображения. Хотя разрешение играет важную роль в деталях, именно количество захваченного света определяет баланс экспозиции камеры, динамический диапазон и даже резкость. Вот почему 16-мегапиксельная и 20-мегапиксельная зеркальные камеры, выпущенные несколько лет назад, по-прежнему предлагают лучшее качество изображения, чем современные 108-мегапиксельные смартфоны.

Что такое апертура и почему она важна для камеры телефона.

Большинство сенсоров смартфонов обычно имеют размеры всего лишь 1/2,55 дюйма или около 1 см в поперечнике, хотя некоторые имеют больший размер — в 1/1,7 дюйма и выше. Для сравнения, датчики камеры DSLR имеют размер более дюйма, легко превышая размер матрицы смартфона в 4 или 5 раз. Сенсоры смартфонов по сравнению с ними просто крошечные, хотя некоторые бренды стараются сокращать разрыв. На данный момент самый большой сенсор у опальных смартфонов Huawei серии P40. Его диагональ составляет 1/1,28 дюйма.

Размер матрицы зеркальной камеры намного больше размера матрицы смартфона. Отсюда и качество снимков.

В чем преимущества камер с большой матрицей

Чем больше датчик, тем больше света он фиксирует для заданной скорости затвора, ISO (чувствительности экспозиции) и диафрагмы. Недостаток света можно компенсировать более долгой выдержкой, но это приведет к смазанности снимка.

Еще одной причиной того, что большой сенсор лучше маленького при том же разрешении является более широкий динамический диапазон. Так называют разницу между темными и светлыми участками. То есть при большем размере матрицы картинка будет более четкой и контрастной.

Samsung запатентовала подвижную камеру для смартфонов нового поколения

Страдают снимки и с точки зрения появления лишнего шума. Так как сами светочувствительные элементы расположены очень близко друг к другу, на них может попадать искаженный свет и от этого будут появляться дополнительные шумы. Шумы будут появляться и от упомянутой выше нехватки света. Чувствительность сенсора будет подниматься и картинка будет портиться еще больше.

Как улучшить камеру смартфона

С переходом на все большее разрешение (теперь выше 100MP), увеличение размера сенсора стало как никогда важным. Конечно, сенсоры с разрешением 48 Мп, 64 Мп и даже 108 Мп смогут дать более менее детальное изображение при ярком освещении в солнечный день, но не стоит ждать, что можно приблизить то, что находится на расстоянии километра, распечатать и повесить в рамку. Качество будет достаточным только для того, чтобы различить силуэт объекта, но не более того. Такое увеличение это просто игрушка, но не более. Даже лицо человека нельзя будет различить. Особенно, если освещение не очень хорошее.

Качество снимков на смартфоны сильно преувеличено.

Еще одной относительно свежей тенденцией в мобильном пространстве является технология объединения пикселей, позволяющая этим датчикам высокого разрешения объединять пиксели для лучшего захвата света. Эти более крупные датчики и, соответственно, более крупные пиксели значительно улучшают качество фотографии при слабом освещении. Это приводит к меньшему шуму и намного лучшим цветам, даже в слабо освещенных условиях.

Наш Иван Кузнецов затронул скользкую тему- Мне не нужна видеокамера в смартфоне. А вам?

Большие датчики являются чуть ли не самой важной составляющей хорошего снимка при слабом освещении. Даже боке хорошо получаются только на большом сенсоре. Смартфоны все равно дополнительно обрабатывают изображение, но именно поэтому часто размытие получается неестественным.

Что влияет на качество снимков

Стоит еще добавить, что размер сенсора не является единственным критерием качественного снимка — просто он важнее, чем разрешение, которое после определенного, давно пройденного рубежа не несет в себе никакой смысловой нагрузки.

Камерой смартфона можно и нужно пользоваться, но переоценивать важность разрешения не стоит.

Для хорошего снимка важны еще и линзы объектива. Не стоит думать, что стекло везде одинаковое. Это на глаз они все одинаковые, а для камеры прозрачность и точность линзы критически важна. Как важна и конструкция линз в системе объектива. На разработку оптимальной конструкции уходят годы и миллионы долларов. Просто так за это биться не стали бы.

Если у вас есть какие-то вопросы о смартфонах, задавайте их в нашем Telegram-чате. Мы или другие участники всего постараемся помочь.

Вы когда-нибудь замечали, что снимки двух смартфонов с одной камерой отличаются очень сильно? Все из-за того, что они по-разному обрабатывают изображение, а это тоже очень важно. Объектив пропускает свет на матрицу и та выдает всего лишь несколько миллионов цветных точек, которые надо правильно обработать и собрать в готовое изображение. Этим и занимается программа обработки. Сюда иногда подмешивают машинное обучение, но все равно это программная обработка.

Вы все еще думаете, что разрешение камеры — это самая важная ее характеристика? А вот и нет. Есть куда более важные параметры, но если с ПО и оптикой все более менее разобрались, то с размером сенсора надо что-то делать, а мешает этому то, что камера будет выпирать еще больше, если не найти в корпусе дополнительное место. Вот так задачка.

Формат матрицы у камер и пересчет ее размеров

При выборе камеры размер матрицы является важным параметром, поскольку чувствительность камеры напрямую зависит от размера пикселя на матрице. Однако, размеры сенсоров не соответствуют написанным цифрам, так 1-дюймовый сенсор действительно больше, чем 1/2-дюймовый сенсор, но его размеры не равны 1 дюйму, даже если замерить его диагональ.

 

Условные обозначения размеров матриц остались еще из тех времен, когда в камерах использовались электронные лампы. Так для матрицы диаметром 1″ вакуумная трубка устанавливалась в отклоняющую катушку диаметром 1″, поэтому датчик диаметром 1″ фактически был меньше дюйма. Соотношение между диаметром катушки и форматом изображения трубки составляло примерно 63%.

 

На таблице показаны некоторые матрицы распространенных форматов с указанием размеров сенсоров и их эквивалентных размеров в миллиметрах. Эти размеры могут варьироваться от матрицы к матрице. Для определения точных размеров матрицы стоит обратиться к документации на камеру либо на ее матрицу, если последняя серийно изготовляемая.  

 

В зависимости от размера матрицы очень важно подобрать для камеры подходящий объектив. Линейки объективов у многих производителей разделены по разрешающей способности объектива и размера матрицы камеры. В выборе объектива важно учитывать оба фактора, если разрешение камеры будет больше разрешения объектива — изображения будут смазанные.

 

Бюджетные объективы для камер видеонаблюдения рассчитаны на невысокие разрешения и малый размер матрицы. Они подходят лишь немногим камерам машинного зрения, имеющим размер матрицы до 1/3″. Для камер высокоскоростной съемки, с матрицами 1″ и более (1,1″, 4/3) они не подходят. 

 

От максимального размера сенсора для выбранного объектива будет зависеть увидит ли матрица камеры все поле зрения объектива или на краях изображения будут темные участки. Если матрица камеры будет больше (например 1″) допустимого размера у объектива (2/3″), то полученное изображение с камеры будет обрезано — оно будет круглым, как показано на изображении:

 

 

Если использовать объектив, рассчитанный на большую матрицу, чем установлена в вашей камере — вы можете выиграть в качестве получаемого изображения, так как оптические искажения объектива (дисторсия) проявляется ближе к краям изображения, а в центре изображение наилучшего качества. 

 

 

Также объективы имеют ряд других параметров, которые нужно учитывать при выборе (байонеты, переходники, фокусное расстояние, диафрагма, ИК и УФ коррекции и т.д.). Мы готовы оказать вам профессиональную консультацию в выборе оптики для вашей камеры — свяжитесь с нами.

 

Матрица цифровой камеры. Типы и размер матриц

Выбирая цифровую камеру для микроскопа или телескопа, часто обращают внимание лишь на разрешение матрицы, т.е. количество мегапикселей. Однако это не единственный важный параметр цифровой камеры, определяющий качество полученных фотоснимков и видеороликов. По каким же признакам следует выбирать цифровую камеру, и чем они могут отличаться одна от другой?

Главным элементом цифровой камеры является ее матрица, которая, собственно, и фиксирует изображение в цифровой камере. Отметим, что также в техническом описании цифровых камер часто употребляется и термин сенсор, обозначающий то же, что и матрица. Матрица состоит из массива светочувствительных ячеек, и именно от нее зависит качество изображения, полученного с помощью цифровой камеры.

Существует два основных типа матриц: CCD (ПЗС матрицы) и CMOS (КМОП матрицы), отличающиеся по применяемой технологии. И если на рынке фотоаппаратов наиболее распространены цифровые камеры с ПЗС матрицей, то большинство моделей цифровых камер для телескопов и микроскопов имеют именно КМОП матрицу.

Чем же отличается ПЗС матрица от КМОП матрицы? Основным их отличием является то, что в ПЗС матрицах информация из ячеек считывается последовательно, в то время как в КМОП матрицах информация считывается индивидуально из каждой отдельной ячейки. По этой причине в ПЗС матрицах Вы не можете сделать следующий снимок до тех пор, пока не будет целиком сформирован предыдущий. Что же касается КМОП матриц, то благодаря применяемой технологии их можно использовать не только для фотосъемки, но и для экспонометрии и работы автофокуса. Помимо этого, КМОП матрицы гораздо дешевле в производстве, и поэтому доступнее для многих пользователей. Еще одно немаловажное преимущество КМОП матриц над ПЗС матрицами – потребление меньшего количества энергии.

Первым делом при выборе цифровой камеры мы рекомендуем Вам обратить внимание на размер матрицы. Физическим размером матрицы называется ее геометрический размер, т.е. длина и ширина матрицы, выраженные в мм. Физический размер матрицы определяет ее качество. Узнать значение этого параметра можно из ее технического описания, хотя, как правило, размеры фотосенсоров производители указывают не в мм, а введя специальное обозначение типа матрицы в виде дробных частей дюйма, например: 1/4″, 1/3″, 1/2.5″, 1/2″ и пр. Сравнивая различные цифровые камеры, Вы должны понимать, что размер матрицы больше у той цифровой камеры, у которой знаменатель в указанной дроби будет меньше, т.е. сенсор 1/2″ будет больше сенсора 1/3″.

Какая же связь между физическим размером матрицы, указанным в мм и типом матрицы, выраженном в 1/дюйм? Отметим, что введенное обозначение типа матрицы выражает не размер ее диагонали, а внешний размер колбы передающей трубки. Обратите внимание на то, что не существует конкретной математической формулы, четко выражающей взаимосвязь между устоявшимся обозначением типа матрицы, выраженного в 1/дюйм, и самим физическим размером диагонали матрицы в мм. Тем не менее, в грубом приближении принято считать, что диагональ сенсора равна двум третям его типоразмера.

Размеры в мм	Тип матрицы
4.5х3.4	1/3.2″
5.4х4.0	1/2.7″
5.8×4.3	1/2.5″
6.2×4.6	1/2.3″
7.2×5.3	1/1.8″

Вполне целесообразно задать вопрос, а на что же влияет размер матрицы? Прежде всего, сколь иронично это бы не звучало, размер матрицы цифровой камеры влияет на ее стоимость и вес.

Помимо этого, как мы уже отмечали ранее, размер сенсора влияет на качество полученных фотоснимков и видеороликов. Во-первых, от размера сенсора зависит количество цифрового шума, который передается на светочувствительные элементы матрицы вместе с основным сигналом.

Из-за цифрового шума полученные снимки получают неестественный вид, в связи с чем возникает такое ощущение, что сверху на снимок наложена маска из точек различного цвета и яркости.

Причинами возникновения шумов могут быть дефекты в структуре сенсора, токи утечки (заряд может пробивать изоляцию и переходить с одного пикселя на другой), нагрева матрицы (так называемый тепловой шум, когда при повышении температуры на 6-8 градусов шум увеличивается в 2 раза) и пр.

Конечно же, нужно понимать, что абсолютно бессмысленно рассматривать показатель шума отдельно – важно соотношение сигнал / шум.

Итак, на количество шумов главным образом влияет физический размер матрицы, а также размер пикселя. Чем больше физический размер сенсора цифровой камеры, тем больше его площадь и, соответственно тем больше света попадает на него.  А, следовательно, полезный сигнал матрицы будет сильнее и, значит, мы получим лучшее соотношение сигнал / шум, что обеспечит более яркое и качественное изображение с более правильной и естественной цветопередачей.

Помимо этого, отметим, что слой изоляции, разделяющий пиксели друг от друга, будет толще для пикселей большого размера. Разумеется, что чем толще слой изоляции, тем меньше зарядов смогут пробить ее. Следовательно, токов утечки будет тоже меньше, что соответственно приведет и к уменьшению шумов.

В качестве примера предлагаем Вам представить матрицу определенного размера. Предположим, что на одной такой матрице 3000 пикселей (3 Мпикс), а на второй такой же матрице расположено 5000 (5 Мпикс). А теперь представьте толщину изоляции пикселей для первого и для второго случая!

Еще раз отметим, что чем меньше матрица, тем меньшее количество света на нее попадает. В таком случае Вы получаете слабый полезный сигнал, который приходится усиливать. А с усилением полезного сигнала естественно усиливаются и становятся более заметными шумы.

В заключение еще раз повторим, что чем больше физический размер матрицы, тем большее количество света на нее попадает, а значит, тем более качественно изображение Вы получите.

Автор статьи: Галина Цехмистро

Параметры объективов для видеокамер. Объектив для видеокамеры.

Размеры сенсоров и изображений Объектив создаёт изображение в форме круга (image circle), а в камерах типа CCTV чувствительный элемент имеет прямоугольную форму (image size), поэтому получается прямоугольное изображение внутри круга (image circle). Отношение горизонтального размера сенсора к вертикальному называется форматным соотношением (aspect ratio) и для стандартной CCTV камеры это соотношение равно 4:3. Размер сенсора (оптический формат) Диаметр По горизонтали По вертикали 1/4″ 4,0 мм 3,2 мм 2,4 мм 1/3″ 6,0 мм 4,8 мм 3,6 мм 1/2″ 8,0 мм 6,4 мм 4,8 мм 2/3″ 11,0 мм 8,8 мм 6,6 мм 1″ 16,0 мм 12,8 мм 9,6 мм Соответствие между углом зрения и размером сенсора Камеры с различными размерами сенсоров (такими как 1/4″, 1/3″, 1/2″, 2/3″ и 1″) и с одинаковым фокусным расстоянием, обладают различными углами зрения. Если объектив предназначен для работы с большим размером сенсора, то он вполне подойдёт и для работы с сенсором меньшего размера. Однако, если объектив предназначен для работы с сенсором формата 1/3″, а будет использоваться с сенсором формата 2/3″, то у изображения на мониторе будут тёмные углы. Соотношение между размерами сенсоров таково: 1:0,69:0,5:0,38:0,25. Это означает, что сенсор формата 1/2″ — это 50% от сенсора формата 1″, сенсор формата 1/2″ — это 75% от сенсора формата 2/3″, а сенсор формата 1/3″ — это 75% от сенсора формата 1/2″. Размер сенсора в мм (Image Sensor Size in mm) Увеличение системы видеокамера-монитор (Camera to Monitor Magnification) Формат камеры Размер монитора (по диагонали) в дюймах 9″ 14″ 15″ 18″ 20″ 27″ 1/4″ 57.2X 88.9X 95.3X 114.3X 127X 171.5X 1/3″ 38.1X 59.2X 63.5X 76.2X 84.6X 114.1X 1/2″ 28.6X 44.5X 47.6X 57.2X 63.5X 87.5X 2/3″ 20.8X 32.3X 34.6X 41.6X 46.2X 62.3X 1″ 14.3X 22.2X 23.8X 28.6X 31.8X 42.9X Фокусное расстояние (Focal Length) Параллельный пучок света, падающий на поверхность выпуклой линзы, сходится в точке на оптической оси. Эта точка называется фокальной точкой линзы. Расстояние между главной точкой оптической системы и фокальной точкой называется фокусным расстоянием (focal length). Для одиночной тонкой линзы фокусное расстояние — это расстояние от центра линзы до фокальной точки. При увеличении фокусного расстояния возрастает различимость мелких деталей, но уменьшается угол обзора. Фокусное расстояние объектива указывается в миллиметрах и при прочих равных условиях определяет угол зрения. Более широкий угол обеспечивается меньшим фокусным расстоянием. И наоборот — чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол зрения объектива. Нормальный угол зрения ТВ-камеры эквивалентен углу зрения человека, при этом объектив имеет фокусное расстояние, пропорциональное размеру диагонали видео сенсора. Примерное фокусное расстояние, необходимое для обеспечения угла зрения 30° по горизонтали Оптический формат 1/2″ 1/3″ 1/4″ Фокусное расстояние 12 мм 8 мм 6 мм Объективы принято делить на нормальные, короткофокусные (широкоугольные) и длиннофокусные (телеобъективы). Объективы, фокусное расстояние которых может изменяться более чем в 6 раз, называются ZOOM-объективами (объективами с трансфокатором). Данный класс объективов применяется при необходимости детального просмотра объекта, удалённого от камеры. Например, при использовании ZOOM-объектива с десятикратным увеличением, объект, находящийся на расстоянии 100 м, будет наблюдаться как объект, удаленный на расстояние 10 м. Наиболее часто используются ZOOM-объективы, оборудованные электроприводами для управления диафрагмой, фокусировкой и увеличением (motorized zoom). Управление камерой, оборудованной таким объективом, оператор может осуществлять удалённо. Минимальное расстояние до объекта (Minimum Object Distance = MOD) Минимальное расстояние до объекта показывает, насколько близко при съёмке объектив можно приблизить к объекту. Это расстояние измеряется от вертекса передней линзы объектива. Рабочий отрезок и задний фокус (Flange Distance and Back Focal Length) Рабочий отрезок (flange distance) — расстояние от плоскости, на которую крепится объектив до фокальной плоскости (в воздухе). Для переходника C-mount это расстояние равно 17,526 мм (0,69″), а для переходника типа CS-mount это расстояние равно 12,526 мм (0,493″). Резьба CS-mount и C-mount имеет диаметр 25,4 мм (1″) и шаг 0,794 мм (1/32″). Рабочий отрезок для крепления М42х1 равен 45,5 мм. Задний фокус (back focal length) — расстояние межу вертексом крайней линзы и сенсором. Совместимость с адаптерами C-mount и CS-mount Современные видеокамеры и объективы могут иметь разные типы крепления. К камере с посадочным местом «CS — типа» крепятся объективы «CS — типа». С помощью дополнительного переходного кольца на камеру с посадочным местом «CS — типа» можно установить объектив «С — типа». Кольцо устанавливается между камерой и объективом. Камера с посадочным местом «C — типа» несовместима с объективом «CS — типа», так как невозможно получить сфокусированное изображение. Совместимость C-mount камера CS-mount камера C-mount объектив Да Да CS-mount объектив Нет Да Угол зрения и поле зрения (Angle of View and Field of View) The angle of view is the shooting range that can be viewed by the lens given a specified image size. It is usually expressed in degrees. Normally the angle of view is measured assuming a lens is focused at infinity. The angle of view can be calculated if the focal length and image size are known. If the distance of the object is finite, the angle is not used. Instead, the dimension of the range that can actually be shot, or the field of view, is used. Относительное отверстие Обычно объектив имеет два значения относительного отверстия — (1:F) или апертуры. Максимальное значение F — минимальное значение F; полностью открытая диафрагма — F минимально, максимальное F — диафрагма закрыта. Значение F влияет на выходное изображение. Малое F означает, что объектив пропускает больше света, соответственно, камера лучше работает в тёмное время суток. Объектив с большим F необходим при высоком уровне освещённости или отражения. Такой объектив будет препятствовать «ослеплению» камеры, обеспечивая постоянный уровень сигнала. Все объективы с автодиафрагмой используют фильтр нейтральной плотности для увеличения максимального F. Апертура (F) влияет так же и на глубину резкости. Глубина резкости Глубина резкости показывает, какая часть поля зрения находится в фокусе. Большая глубина резкости означает, что большая часть поля зрения находится в фокусе (при закрытой диафрагме возможно достижение бесконечной глубины резкости). Малая же глубина резкости позволяет наблюдать в фокусе лишь небольшой фрагмент поля зрения. На глубину резкости влияют определённые факторы. Так, объективы с широким углом зрения обеспечивают, как правило, большую глубину резкости. Высокое значение F свидетельствует также о большей глубине резкости. Наименьшая глубина резкости возможна ночью, когда диафрагма полностью открыта (поэтому объектив, сфокусированный в дневное время, ночью может оказаться расфокусированным). Диафрагма (автоматическая или ручная) В условиях переменной освещённости рекомендуется использовать объективы с автодиафрагмой. Объективы с ручной диафрагмой в основном используются для помещений, где уровень освещённости постоянный. С появлением камер с электронным ирисом появилась возможность использования объективов с ручной диафрагмой в условиях переменной освещённости. Однако необходимо учитывать, что при полностью открытой диафрагме в условиях плохой освещённости, значение F становится критичным, а глубина резкости совсем незначительной, что затрудняет достижение необходимой фокусировки в дневное время. Камера может поддерживать постоянный уровень видеосигнала, но не может влиять на глубину резкости. При полностью закрытой диафрагме глубина резкости увеличивается, однако это приводит к снижению чувствительности камеры. Объектив с автодиафрагмой служит для достижения требуемого качества изображения. У такого объектива есть кабель, по которому осуществляется управление. Используя контроллер с ЦАП, можно программным образом изменять фокусное расстояние и диафрагму такого объектива (при отсутствии электропитания диафрагма полностью закрыта). У некоторых объективов таким образом можно менять либо фокус, либо диафрагму. Как определить необходимое фокусное расстояние объектива Для выбора объектива для конкретного приложения нужно принять во внимание следующие моменты: Поле зрения (Field of View — размер области съёмки) Рабочее расстояние (Working Distance, WD) — расстояние от объектива камеры до объекта или до области наблюдения Размер матрицы видео сенсора (CCD Sensor) Фокусное расстояние объектива = размер сенсора x рабочее расстояние / размер области съёмки Пример: если есть видеокамера формата 1/3″ (т.е. горизонтальный размер сенсора 4,8 мм), то для рабочего расстояния 305 мм и размера области съёмки 64 мм получаем фокусное расстояние объектива 23 мм. Это очень приблизительный подход, но, тем не менее, он в общих чертах описывает процедуру расчёта фокусного расстояния объектива.

Ознакомьтесь с обзором матриц, формирующих фотоизображение. Часть 1

Владимир Нескоромный

Главный редактор сайта alphapro.sony.ru

В потребительской технике всегда торжествует компромисс, о котором мы совершенно не задумываемся. Например, наше представление о передаче трехмерного пространства на плоской, двумерной фотографии, как правило, сводится к фокусному расстоянию объектива. Широкоугольник охватывает много объектов, телеобъектив — мало, кроме того, он уменьшает эффект пространственной перспективы. Но как, к примеру? 16-мм объектив, являясь широкоугольным для полнокадровой зеркалки, превращается в телевик для компактной камеры?

 

В поисках нормального объектива

Следует понимать, что характеристики объектива определяются не только (и не столько) его фокусным расстоянием, сколько размером светочувствительного элемента. В зависимости от эпохи, аналоговой или цифровой, это — кадр пленки или матрицы. Именно отношение фокусного расстояния объектива к диагонали кадрового окна и служит мерой нормальности объектива для фотоаппарата, с которым он используется. Если этот показатель значительно меньше единицы, объектив является широкоугольным, если больше — длиннофокусным, близок к единице — нормальный. Напомним, что для кадра 24х36 мм с диагональю 43,3 мм нормальными являются объективы с фокусным расстоянием f=40-60 мм; для среднего формата 6-см пленки граница нормальности f=70 мм; для полукадра 18х24 мм — f=30 мм.

 

Как формат определяет конечное качество изображения

Размер кадра пленки или матрицы определяет не только «перспективные» особенности получаемого изображения. В фотоиндустрии именно размер кадра, или формат, является компромиссным выбором, который необходим для выполнения различных требований. 

Во-первых, размер кадра определяет габариты самой камеры — большая или компактная. Во-вторых, размер кадра важен для достижения необходимой светочувствительности и детализации изображения. В-третьих, он косвенно определяет возможность и степень управления глубиной резкости. Например, в художественной портретной фотографии мы обычно стремимся к уменьшению глубины резкости. В пейзажной и технической, наоборот, к ее увеличению. В зависимости от того, какому требованию разработчики отдают предпочтение, реализуется то или иное решение.

Фотограф может снимать на форматные пленки и сканирующие задники с размерами в десятки сантиметров, когда камера достигает метровых габаритов. А сотрудник спецслужбы — использовать для выполнения задания миниатюрную камеру-пуговицу в запонке. Но каждый их них получает необходимый результат и совершенно не переживает из-за своих габаритов фототехники.

Характеристики объектива определяются не только его фокусным расстоянием, сколько размером светочувствительного элемента. Именно отношение фокусного расстояния объектива к диагонали кадрового окна и служит мерой нормальности объектива для фотоаппарата, с которым он используется. Если этот показатель значительно меньше единицы, объектив является широкоугольным, если больше — длиннофокусным, близок к единице — нормальный.

О минусах миниатюризации

Удобство использования камеры определяется возможностью ее транспортирования и выполнения съемочных настроек с помощью кнопок, дисков, тачпэдов и сенсорного экрана. Аппарат с 10-сантиметровыми габаритами кажется наиболее эргономичным, и кадр форматом в несколько сантиметров как раз ему подходит. Но если понадобится сделать компактный телезум-объектив, чтобы носить камеру в кармане, то кадр придется уменьшить. Однако тут же возникает масса проблем. При значительном уменьшении размера кадра станет весьма затруднительно реализовать сложную механику управления, юстировку оптики, сохранить достаточную светочувствительность и разрешение. На практике с этим сталкиваются обладатели недорогих смартфонов. Стремление к миниатюризации приводит к повышенным шумам, завалам резкости и контраста по полю кадра из-за неточной юстировки оптики.

 

Эпоха полного кадра

Следующее требование — обеспечение требуемого разрешения и светочувствительности. Изображение элемента снимаемого объекта регистрируется ячейкой сенсора или светочувствительным кристаллом пленки. Чем они (ячейка и кристалл) больше, тем больше светового потока смогут захватить. Соответственно, вполне закономерное желание — использовать светочувствительные элементы покрупнее. Однако возникает другая задача — разрешение, количество пикселей или кристаллов.

Чтобы увеличить разрешение, нужно увеличить размеры матрицы или кадра пленки. С пленкой проще — просто перейти на больший формат, например, 6х9 см или 4х5 дюймов.

А вот увеличивать размеры матрицы слишком дорого. Только к настоящему времени доступная цельная матрица доросла до полного кадра 24х36 мм. А ведь в свое время компании-производители даже сращивали две недорогие маленькие матрицы в одну большую. Например, такое решение было реализовано в камере Minolta RD-3000, выпущенной в 1999 году. В ней две матрицы по 1,5 Мпикс. с помощью призмы формировали изображение с финальным разрешением 2,7 Мпикс.

 

Ограничения в гонке мегапикселей

Чтобы повысить разрешение, приходится уменьшать размер регистрирующего элемента сенсора при сохранении формата матрицы. К сожалению, и для пленки, и для матрицы существует физический предел уменьшения размера отдельного элемента. А значит, что и у разрешения тоже есть свой предел. Речь идет о дифракционном рассеянии света, обусловленное ограниченностью размера объектива. Оно накладывает ограничение на минимальный шаг между светочувствительными элементами матрицы.

Например, чтобы раскрыть потенциал по разрешению объектива с диафрагмой f/2, достаточно использовать матрицу с минимальной дистанцией между светочувствительными элементами около одного микрона.

Использовать матрицу с шагом меньше 3 микрон с оптикой со светосилой f/5.6 не имеет смысла, поскольку пятно дифракционного рассеяния растет пропорционально диафрагменному числу.

В случае с пленочной фотографией ограничением на разрешение является структура фотоэмульсии. Хотя размер светочувствительного кристалла современных пленок и близок к одному микрону, но их распределение в слое эмульсии толщиной в несколько микрометров ограничивает разрешающую способность обычной фотопленки примерно 10 микронами (100 линий/мм).

 

Маленькие шаги на пути к гигантскому разрешению

А что происходит в цифровой фотографии, где матрица с шагом в один микрон уже стала реальностью? Попробуем оценить желаемую мегапиксельность полнокадровой матрицы 24х36 мм с шагом ячеек в один микрон применительно к объективу со светосилой f/2.

Тысяча элементов на миллиметр в пересчете на общее разрешение матрицы составят 24000х36000 или почти 900 Мпикс.! К сожалению, современная электроника не способна поддерживать такую матрицу, а именно, эффективно считывать и сохранять получаемый гигантский объем информации. Про массовый выпуск таких матриц мы даже не говорим.

В настоящее время в системных камерах Sony устанавливают полнокадровые матрицы с разрешением 42,4 Мпикс. и шагом 4,5 микрона (ILCE-7RM2). Имеет ли смысл дальнейшее повышение разрешения? С точки зрения потребителя, несомненно. Однако с инженерных позиций, при современном уровне развития технологий вряд ли будет оправданным стремление к повышению разрешения до дифракционного предела. Неидеальность оптики (аберрации и ошибки юстировки, фокусировки) устанавливает свои, более грубые, чем дифракционный предел, ограничения на увеличение разрешения.

В тоже время компания Sony наращивает линейку объективов серии G Master, которые способны поддерживать матрицы с разрешением в 100 Мпикс. Неужели нас ждет очередная сенсация?

Ну, а маленькие матрицы с шагом, близким к одному микрону, успешно используются в цифровых компактах и смартфонах.

Полнокадровая матрица в камере Sony A7R II. Разрешение 42,4 Мпикс.

О плюсах и минусах глубины резкости

Наконец, третья характеристика фотоизображения — глубина резкости. Для начала вспомним, что такое гиперфокальное расстояние. Мы видим резкими объекты не точно на дистанции наводки на резкость, а в некотором диапазоне около нее. И можно выбрать дистанцию наводки объектива так, что при установленной диафрагме все объекты от точки наводки на резкость и до бесконечности будут казаться резкими. Эта дистанция и есть гиперфокальное расстояние. Как правило, оно пропорционально квадрату фокусного расстояния и обратно пропорционально диафрагменному числу.

Если сравнивать результат, получаемый двумя камерами — с маленькой и большой матрицей, то окажется, что при равных условиях (угол охвата пространства и размер конечной картинки) гиперфокальное расстояние для камеры с меньшим фокусным расстоянием и небольшой матрицей будет меньше. Иными словами, при той же диафрагме на снимке компактной камеры зона резкости будет находиться ближе и будет шире, чем у камеры с большой матрицей. Это означает, что диафрагма f/2 компакта, на самом деле, вовсе не дает портретного эффекта с малой глубиной резкости, а работает как f/8-11 зеркалки или беззеркалки.

Для портретов это, может быть, и не очень здорово, а для предметной и макросъемки, наоборот, просто замечательно. Ведь за увеличение глубины резкости не нужно платить диафрагмированием объектива, длинной выдержкой, повышением светочувствительности и, в конце концов, чистотой картинки (шумами) и резкостью.

 

Заключение

На фоторынке сейчас можно встретить самые различные предложения. Однако чтобы хорошо ориентироваться в них, следует знать основные параметры фототехники и понимать важность каждого их низ применительно к своим задачам. Собственно, мы их изучили. Теперь можно переходить к выбору конкретной камеры, и этой теме посвящен следующий материал.

 

Продолжение материала (часть 2) читать здесь.

Размер сенсора камеры в фотографии

Задумывались ли вы о том, какой «лучший» размер сенсора камеры составляет ? Важность размера сенсора камеры играет важную роль в выборе производителя, линз, корпуса и многого другого в вашей фотографии! Некоторые жанры получают значительные преимущества при использовании одного формата над другим. Общая тенденция больше, тем лучше, но вы можете найти некоторые сюрпризы ниже!

В этом руководстве по размеру сенсора камеры я рассмотрю не только самые популярные форматы, но и способы их наилучшего использования.Мы рассмотрим все, от сенсора смартфонов до профессиональных организаций среднего формата, а также то, что каждый из них может предложить для вашей фотографии. Удобные таблицы сравнения размеров сенсоров также дадут вам более четкое представление о том, с чем вы работаете.

ПОЛУЧИТЕ НАШУ БЕСПЛАТНУЮ ЭЛЕКТРОННУЮ КНИГУ НА
ИЗУЧИТЕ ОСНОВЫ ФОТОГРАФИИ

20 УРОКОВ И 80+ СТРАНИЦ С ПРИМЕРАМИ, ИНФОРМАЦИЕЙ, СОВЕТАМИ И ДРУГИМ!

Что означает размер сенсора камеры?

Размер сенсора цифровой камеры — это тема, которая усложняется только из-за меняющихся потребностей фотографического сообщества.Однако понимания того, что такое датчик, нет. Датчик — это область цифровой камеры, которая чувствительна к свету и записывает изображение в активном состоянии.

Датчики обычно измеряются в миллиметрах (а иногда и в дюймах). Например, полнокадровые датчики максимально приближены к стандартной 35-миллиметровой пленке (35,00 x 24,00 мм). Иногда можно увидеть отклонения в пределах 1-2 мм в пределах одного формата. У APS-C довольно много различий между брендами.

Размер сенсора камеры и качество изображения взаимосвязаны.Но больше не всегда значит лучше! Меньшие датчики имеют не только применение, но и явные преимущества, которые мы обсудим ниже.

Разрешение камеры , также известное как количество мегапикселей, является мерой количества отдельных фотосайтов на датчике. У мегапикселей и сенсоров цифровых камер есть и другие отношения, о которых мы поговорим позже. Но пока вы можете соотнести мегапиксели (МП) с деталями.

Таблица сравнения размеров сенсора цифровых фотоаппаратов

Хотя числа дают нам хорошее представление о различных размерах, иногда бывает сложно по-настоящему визуализировать.Эта сравнительная таблица размеров сенсора камеры показывает относительную разницу между каждым из наиболее распространенных форматов сенсора камеры на рынке.

Сравнение размеров и типов сенсора камеры

Размер сенсора мобильных камерофонов может изменяться по размеру, но сенсор 1 / 2,55 ″ (используемый в iPhone 11) относится к более широкому диапазону.

1-дюймовые сенсоры камеры — это следующий размер и используются в большинстве компактных камер.При размере 12,80 x 9,60 мм они также достаточно велики, чтобы улавливать приличное количество света. В дроне phantom 4 используется 1-дюймовый сенсор, как и во многих мостовых (усовершенствованных компактных) сенсорах камеры .

Сенсоры Micro 4 / 3rds с разрешением 17,00 x 13,00 мм — это первый шаг к созданию камер со сменными объективами. Сменные объективы дают вам творческую гибкость и лучшее качество изображения по сравнению с универсальными зум-объективами на компактных камерах. Panasonic и Olympus — основные доступные бренды Micro 4/3.

Далее идет размер сенсора камеры APS-C, который имеет площадь примерно 23,60 x 15,60 мм. Многие бренды добавляют сюда или убирают миллиметр. Canon, Nikon, Fujifilm, Pentax и Sony являются основными производителями APS-C, и большинство камер, использующих этот размер сенсора, предназначены для начинающих и опытных фотографов (за некоторыми исключениями).

Начало работы с камерой APS-C — один из самых популярных советов в нашем руководстве по фотографии для начинающих.

Полнокадровый датчик размером часто используется в качестве основы для кроп-фактора и других измерений.Эти сенсоры размером 35,00 x 24,00 мм являются самыми большими из имеющихся в потребительских моделях. К распространенным брендам полнокадровых камер относятся Sony, Canon и Nikon, и большинство моделей ориентировано на опытных и профессиональных фотографов.

Если вам нужна камера с самым большим размером сенсора , вам потребуется среднего формата , который представляет собой более широкий диапазон, обычно от 43,80 x 32,90 мм до 53,0 x 40,20 мм. Оттуда тоже существует большой формат, но сейчас мы смотрим на шестизначные цены.Эти размеры сенсора камеры предназначены для особых нужд, например, для фотографов, которым требуется огромное разрешение для печати больших изображений.

Важность размера сенсора камеры

Важен ли размер сенсора камеры ? Абсолютно — но (не всегда) так линейно, как «больше — лучше». Размер сенсора камеры сводится к знанию преимуществ каждого формата. Как только вы это сделаете, у вас будет все необходимое, чтобы выбрать , какой размер сенсора лучше всего соответствует вашим потребностям.

Размер сенсора камеры и качество изображения

Различия в размере сенсора камеры определенно сказываются на качестве изображения. Но важно определить, что мы подразумеваем под «качеством изображения». Речь идет о фото качества ; насколько большой отпечаток мы можем сделать? Острота? Разрешение? Динамический диапазон? Глубина резкости?

Как оказалось, даже сенсоров смартфонов с размерами изначально достаточно хороши, чтобы сделать отпечатки неотличимыми от профессионального уровня тела, не считая динамического диапазона и малой глубины резкости .Следовательно, нам нужно глубже погрузиться в более подробные сведения, помимо общего «качества изображения» определенного размера сенсора камеры.

Размер сенсора камеры

и мегапикселей

Размер сенсора камеры и разрешение не обязательно связаны друг с другом. Телефонная камера на 20 МП и полнокадровая камера на 20 МП имеют 20 миллионов пикселей и одинаковое разрешение. Однако качество изображения у них разное, потому что размер сенсора камеры и размер пикселя имеют значение.

Датчик большего размера позволяет иметь пиксели большего размера по сравнению с датчиком меньшего размера с тем же разрешением. Более крупные пиксели полнокадровой камеры более эффективно собирают свет. Они не только более чувствительны, но и имеют лучший динамический диапазон, что позволяет получать четких фотографий.

При хорошем освещении и современных технологиях разрыв незначителен. Но как только освещение становится даже немного сложнее, влияние сенсора и размера пикселя становится все более очевидным.

Размер сенсора камеры и фокусное расстояние

Размер сенсора и кроп-фактор не так сложен, как кажется.

Умножение кроп-фактора сенсора на фокусное расстояние объектива дает вам эквивалентное изображение, как если бы вы использовали 35-миллиметровую камеру (полнокадровая камера). Например, использование 35-миллиметрового объектива с датчиком APS-C с кроп-фактором 1,5x дает вам эквивалент 50-миллиметрового обзора на полнокадровом теле. Меньшее окно сенсора снижает обзор, обеспечиваемый 35-миллиметровым объективом.Легкий!

Коэффициент кадрирования обеспечивает простое математическое преобразование обратно в полнокадровый. Однако, если вы не обучены полнокадровому просмотру, не так важно постоянно думать о точках зрения в разных форматах.

Фактор кадрирования также дает вам дополнительный охват, давая преимущества меньшим сенсорам при съемке объектов издалека. Объектив 200 мм на корпусе Micro 4 / 3rds (кроп-фактор 2,0x) имеет радиус действия 400-мм полнокадровой камеры и весит немного меньше.

Размер сенсора камеры и глубина резкости

Размер сенсора и диафрагма Настройки важно понимать, потому что апертура оказывает аналогичное влияние на глубину резкости . Когда мы уменьшаем диафрагму с f / 2 до f / 2.8, количество объекта в фокусе увеличивается. Аналогичный эффект дает использование сенсора меньшего размера с заданной апертурой объектива.

В соответствии с этим сенсора камеры меньшего размера предлагают на меньшую глубину резкости по сравнению с сенсором камеры большего размера (при использовании той же диафрагмы и фокусного расстояния). Точно так же, чем меньше размер сенсора вашей камеры, тем дальше будет гиперфокальное расстояние .

* Обратите внимание, что мы рассматриваем такое же фокусное расстояние в этом размере сенсора камеры по сравнению с для сравнения глубины резкости . Если мы рассмотрим , то же поле зрения , глубина резкости будет уже в камерах с более крупными датчиками и больше в камерах с кадрированными датчиками.

Влияние размера сенсора на апертуру составляет примерно стопа света на шаг площади. Если мы используем средний формат в качестве базовой линии, полнокадровый режим обеспечивает меньшую глубину резкости с точки зрения диафрагмы.Например, f / 2 в полнокадровом режиме эквивалентно f / 2,8 в среднем формате с точки зрения глубины резкости.

APS-C — на ступень меньше, чем при полнокадровом изображении, и на 2 ступени меньше, чем при среднем формате. В целях изоляции объекта, f / 2 на APS-C имеет вид f / 2.8 в полнокадровом формате и f / 4 в среднем формате. Micro 4 / 3rds — еще одна остановка ниже, и так далее по линии.

Вы можете узнать больше об этом в нашей статье DoF in photography или в нашем руководстве по основам фотографии PDF .

Размер сенсора камеры при съемке при слабом освещении

ISO и размер сенсора камеры также связаны; ISO 800 на сенсорах камеры Micro 4 / 3rds не будет выглядеть так чисто, как ISO 800 на полнокадровых сенсорах. Чтобы не усложнять задачу, просто имейте в виду, что ISO не является единым стандартом для разных брендов, не говоря уже о размерах корпуса сенсора . Я покрываю ISO и шум в фотографии немного глубже!

Если вы любите фотографировать ночное небо, в том числе фотографировать Млечный Путь или снимать северное сияние, вам нужны как объективы с большой диафрагмой, так и камера с большим размером сенсора .Полнокадровые датчики — это , хорошие датчики камеры , если вам нравится фотографировать при слабом освещении, потому что они в настоящее время являются лучшим балансом между датчиком и размером тела.

Аврора, снятая с помощью сенсора Canon APS-C начального уровня (слева) и с помощью полнокадрового сенсора Nikon

Вы можете узнать больше о ISO в фотографии в нашем руководстве.

Какой размер сенсора лучше всего подходит для камеры?

Теперь, когда вы знаете , как размер сенсора камеры влияет на качество фотографий , мы можем обсудить , какой размер сенсора вам подходит? К сожалению, ответ — это другой вопрос: что вам нужно как фотографу?

Если вы фотограф, который регулярно печатает большие плакаты и хочет максимальный динамический диапазон с разрешением и , то полнокадровый и средний формат — лучший выбор для вас.

Полнокадровый — это лучший баланс между размером корпуса, глубиной резкости, характеристиками при слабом освещении и разрешением , который вы найдете на сегодняшнем рынке. Портретные, модные, астрономические и пейзажные фотографы обычно получают наибольшую выгоду от полнокадрового просмотра, несмотря на налог на цену и вес.

Изображение, полученное с помощью полнокадровой матрицы Nikon

Однако размеры сенсора камеры APS-C по-прежнему очень актуальны. APS-C по сравнению с полнокадровыми датчиками имеют на меньшую глубину резкости, разрешение и размер пикселя .Взамен размеры корпуса и линз уменьшаются. А увеличение диапазона, обеспечиваемое кроп-фактором, делает их отличным выбором для универсальных фотографов , которым нужно всего понемногу.

Micro 4 / 3rds имеет значительное кадрирование по сравнению с полнокадровым изображением, при этом обеспечивая качество изображения профессионального уровня. Фотографы дикой природы, уличные и документальные фотографы могут найти дополнительный охват в сочетании с размером тела и объективами, идеально подходящими для их нужд.

Если смотреть на 1 ″ и 1/2.55-дюймовые сенсоры смартфонов и iPhone, поскольку они, как правило, представляют собой модели с фиксированными объективами, вам следует гораздо больше подумать о том, какие еще функции предоставляет камера.

Мой личный опыт работы с размером сенсора камеры

В качестве личного опыта я начал свое фотографическое путешествие с камеры APS-C с матрицей (Nikon D3200). Этот датчик удовлетворил все мои потребности, когда я начинал заниматься обычной фотографией, но через пару лет он отстал во многих аспектах, поскольку я решил снимать в основном пейзажную и ночную фотографию.

Изображение Млечного Пути, снятое моим первым Nikon D3200 (датчик APS-C)

Я решил сделать скачок в пользу полнокадровой камеры с сенсором (Nikon D800), и это было одно из лучших решений, которые я когда-либо делал, имея существенное улучшение в результатах моих пейзажных изображений.

Изображение Млечного Пути, снятое камерой Nikon D800 (полнокадровая матрица)

Мой совет: если вы новичок в фотографии, начните с небольшого размера сенсора камеры, такого как APS-C, и, когда вы узнаете свои реальные фотографические потребности, выберите лучший размер сенсора камеры в соответствии с вашими потребностями. По мере того, как вы снимаете и улучшаете, вы, естественно, увидите, стоит ли модернизация до полнокадрового сенсора камеры или нет , поскольку сенсор камеры большего размера не только тяжелее и дороже, но и требует больших вложений в объективы. , компьютерное оборудование и др.

Датчик цифровой камеры F.A.Q

Ниже вы найдете ответы на некоторые из наиболее частых вопросов, которые я получаю, относительно цифровых камер с размером сенсора .

Заключение

Размеры сенсора камеры — это тема для компьютерных фанатов, которая может вникнуть в очень технические детали.Моя цель, однако, состояла в том, чтобы показать размер сенсора камеры в понятной и простой форме.

Лучшего размера сенсора камеры не существует, но он полностью зависит от ваших потребностей.

Перед тем, как выбрать наиболее подходящий для вас вариант, убедитесь, что вы знакомы с различными размерами сенсора камеры, представленными на рынке, каковы плюсы и минусы каждого размера сенсора , и постарайтесь найти баланс между вашим бюджетом и вашими фотографическими возможностями. цели.

Камера не делает фотографа, но правильный размер сенсора камеры поможет вам делать снимки, о которых вы мечтаете!

Пожалуйста, дайте мне знать в комментариях по любым вопросам, связанным с сенсором цифровой камеры размером !

Как это влияет на вашу фотографию

Эта статья направлена ​​на ответ на вопрос: как размер сенсора вашей цифровой камеры влияет на различные типы фотографии? Ваш выбор размера сенсора аналогичен выбору между 35-миллиметровыми, среднеформатными и широкоформатными пленочными камерами — с некоторыми заметными отличиями, присущими только цифровой технологии.По этой теме часто возникает большая путаница, потому что существует множество вариантов размеров и множество компромиссов, связанных с глубиной резкости, шумом изображения, дифракцией, стоимостью и размером / весом.

Справочную информацию по этой теме можно найти в руководстве по датчикам цифровых камер.

ОБЗОР РАЗМЕРОВ ДАТЧИКА

Размеры датчиков

в настоящее время имеют множество возможностей, в зависимости от их использования, цены и желаемой портативности. Относительный размер многих из них показан ниже:

Серии 1Ds / 5D и Nikon D3 от Canon являются наиболее распространенными полнокадровыми датчиками.Все камеры Canon, такие как Rebel / 60D / 7D, имеют кроп-фактор 1,6 раза, тогда как обычные зеркальные камеры Nikon имеют кроп-фактор 1,5 раза. В приведенной выше таблице исключен кроп-фактор 1,3X, который используется в камерах Canon серии 1D.

Камерофоны и другие компактные камеры используют сенсоры размером от ~ 1/4 дюйма до 2/3 дюйма. Olympus, Fuji и Kodak объединились, чтобы создать стандартную систему 4/3, которая имеет вдвое больший кроп-фактор по сравнению с 35-мм пленкой. Существуют датчики среднего и большего размера, однако они гораздо менее распространены и в настоящее время непомерно дороги.Таким образом, они не будут здесь конкретно рассматриваться, но по-прежнему применяются те же принципы.

КОЭФФИЦИЕНТ УРОЖАЯ И МНОЖИТЕЛЬ ФОКУСНОЙ ДЛИНЫ

Кроп-фактор — это размер диагонали сенсора по сравнению с полнокадровым сенсором 35 мм . Это называется так потому, что при использовании объектива 35 мм такой датчик эффективно вырезает большую часть изображения снаружи (из-за своего ограниченного размера).

Полнокадровый угол обзора 35 мм

Сначала можно подумать, что отбрасывание информации об изображении никогда не бывает идеальным, однако у этого есть свои преимущества.Почти все линзы наиболее резкие в центре, а качество постепенно ухудшается по направлению к краям. Это означает, что кадрированный датчик эффективно отбрасывает части изображения самого низкого качества. , что весьма полезно при использовании линз низкого качества (поскольку они обычно имеют худшее качество краев).

Необрезанная фотография Центр кадрирования Угловая обрезка

С другой стороны, это также означает, что человек носит гораздо больший объектив, чем необходимо — фактор, особенно актуальный для тех, кто носит камеру в течение длительного времени (см. Раздел ниже).В идеале можно было бы использовать почти весь свет изображения, пропускаемый линзой, и этот объектив должен быть достаточно высокого качества, чтобы его резкость по краям была незначительной.

Кроме того, у оптические характеристики широкоугольных объективов редко бывают такими же хорошими, как у более длинных фокусных расстояний . Поскольку кадрированный датчик вынужден использовать более широкоугольный объектив для получения того же угла обзора, что и более крупный датчик, это может ухудшить качество. Меньшие датчики также больше увеличивают центральную область объектива, поэтому предел его разрешения, вероятно, будет более очевидным для объективов более низкого качества.Подробнее об этом см. В руководстве по качеству линз камеры.

Аналогично, множитель фокусного расстояния связывает фокусное расстояние объектива, используемого в меньшем формате, с объективом 35 мм, обеспечивающим эквивалентный угол обзора , и равен кроп-фактору. Это означает, что 50-миллиметровый объектив, используемый на датчике с кроп-фактором 1,6Х, будет обеспечивать такое же поле зрения, как линза 1,6 x 50 = 80 мм на 35-миллиметровом полнокадровом датчике.

Имейте в виду, что оба этих термина могут вводить в заблуждение.Фокусное расстояние объектива не изменяется только потому, что объектив используется с датчиком другого размера — только его угол обзора. Объектив 50 мм всегда является объективом 50 мм, независимо от типа датчика. В то же время «кроп-фактор» может не подходить для описания очень маленьких датчиков, потому что изображение не обязательно обрезано (при использовании линз, предназначенных для этого датчика).

РАЗМЕР И ВЕС ОБЪЕКТИВА

Для сенсоров меньшего размера требуются более светлые линзы (для эквивалентного угла обзора, диапазона масштабирования, качества сборки и диапазона диафрагмы).Это различие может иметь решающее значение для съемки дикой природы, пеших прогулок и путешествий, поскольку во всех этих случаях часто используются более тяжелые линзы или требуется переноска оборудования в течение продолжительных периодов времени. В приведенной ниже таблице показана эта тенденция для ряда телеобъективов Canon, типичных для съемки спорта и дикой природы:

Из этого следует, что если требуется, чтобы объект занимал ту же часть изображения на 35-мм камере, как при использовании объектива 200 мм f / 2,8 на камере с кроп-фактором 1,5X (требуется 300 мм f / 2.8), пришлось бы нести в 3,5 раза больше веса! Это также игнорирует разницу в размерах между ними, что может быть важно, если кто-то не хочет привлекать внимание публики. Кроме того, более тяжелые линзы обычно стоят намного дороже.

Для зеркальных фотоаппаратов больший размер сенсора приводит к более крупным и четким изображениям в видоискателе, что может быть особенно полезно при ручной фокусировке. Однако они также будут тяжелее и будут стоить дороже, потому что для них требуется большая призма / пентазеркало для передачи света от объектива в видоискатель и к вашему глазу.

ТРЕБОВАНИЯ К ГЛУБИНЕ ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЙ

По мере увеличения размера сенсора глубина резкости уменьшается для данной диафрагмы (при заполнении кадра объектом того же размера и расстояния). Это связано с тем, что более крупные датчики требуют, чтобы один приблизился к их объекту или использовал большее фокусное расстояние, чтобы заполнить кадр этим объектом. Это означает, что необходимо использовать все меньшие размеры апертуры, чтобы поддерживать ту же глубину резкости на более крупных датчиках.Следующий калькулятор рассчитывает необходимую диафрагму и фокусное расстояние для достижения той же глубины резкости (при сохранении перспективы).

* Если желательна такая же перспектива.

В качестве примера расчета, если кто-то хочет воспроизвести ту же перспективу и глубину резкости на полнокадровом датчике, что и при использовании объектива 10 мм при f / 11 на камере с кроп-фактором 1,6X, необходимо использовать объектив 16 мм и диафрагма примерно f / 18. В качестве альтернативы, если вы использовали 50 мм f / 1.4 на полнокадровом сенсоре, это даст настолько малую глубину резкости, что потребовалось бы диафрагма 0,9 на камере с кроп-фактором 1,6X, что невозможно с бытовыми объективами!

Портрет
(мелкая глубина резкости) Пейзаж
(большая глубина резкости)

Меньшая глубина резкости может быть желательной для портретов, поскольку она улучшает размытие фона, тогда как большая глубина резкости желательна для пейзажной фотографии. Вот почему компактные камеры с трудом создают значительное размытие фона на портретах, в то время как широкоформатные камеры с трудом создают адекватную глубину резкости в пейзажах.

Обратите внимание, что в приведенном выше калькуляторе предполагается, что у вас есть объектив на новом датчике (# 2), который может воспроизводить тот же угол обзора, что и на исходном датчике (# 1). Если вместо этого вы используете тот же объектив, то требования к диафрагме останутся прежними (но вам придется подойти ближе к объекту). Однако этот вариант также меняет перспективу.

ВЛИЯНИЕ ДИФРАКЦИИ

Сенсоры большего размера могут использовать меньшие апертуры до того, как дифракционный диск Эйри станет больше, чем круг нерезкости (определяется размером отпечатка и критериями резкости).Это в первую очередь связано с тем, что более крупные датчики не нужно увеличивать так сильно, чтобы добиться того же размера печати. В качестве примера: теоретически можно использовать цифровой датчик размером до 8×10 дюймов, поэтому его изображение вообще не нужно увеличивать для печати 8×10 дюймов, тогда как датчик 35 мм потребует значительного увеличения.

Используйте следующий калькулятор, чтобы оценить, когда дифракция начинает снижать резкость. Обратите внимание, что это отображается только тогда, когда дифракция будет видна при просмотре на экране на 100% — будет ли она заметна на окончательном отпечатке, также зависит от расстояния просмотра и размера отпечатка.Чтобы рассчитать это, посетите: дифракционные пределы и фотография.

Имейте в виду, что дифракция возникает постепенно, поэтому апертуры немного больше или меньше, чем указанный выше предел дифракции, не сразу будут выглядеть лучше или хуже, соответственно. Кроме того, вышесказанное является лишь теоретическим пределом; фактические результаты также будут зависеть от характеристик объектива. На следующих диаграммах показан размер воздушного диска (теоретическая максимальная разрешающая способность) для двух апертур на сетке, представляющей размер пикселя:

Пределы плотности пикселей Разрешение
(Требование малой глубины резкости) Разрешение пределов диска Эйри
(требование глубокой глубины резкости)

Важным следствием приведенных выше результатов является то, что размер пикселя, ограниченный дифракцией, увеличивается для более крупных датчиков (если требования к глубине резкости остаются прежними).Этот размер пикселя относится к тому моменту, когда размер воздушного диска становится ограничивающим фактором в общем разрешении, а не плотность пикселей. Кроме того, ограниченная дифракцией глубина резкости постоянна для сенсоров всех размеров. Этот фактор может иметь решающее значение при выборе новой камеры для предполагаемого использования, поскольку большее количество пикселей не обязательно обеспечивает большее разрешение (для ваших требований к глубине резкости). Фактически, большее количество пикселей может даже ухудшить качество изображения из-за увеличения шума и уменьшения динамического диапазона (следующий раздел).

РАЗМЕР ПИКСЕЛЯ: УРОВНИ ШУМА И ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН

Более крупные сенсоры обычно также имеют более крупные пиксели (хотя это не всегда так), что дает им возможность производить более низкий уровень шума изображения и иметь более высокий динамический диапазон. Динамический диапазон описывает диапазон тонов, которые датчик может захватывать ниже, когда пиксель становится полностью белым, но еще выше, когда текстура не различима от фонового шума (почти черный). Поскольку более крупные пиксели имеют больший объем и, следовательно, больший диапазон фотонной емкости, они обычно имеют более высокий динамический диапазон.

Примечание: полости показаны без цветных фильтров

Кроме того, более крупные пиксели получают больший поток фотонов в течение заданного времени экспозиции (при той же диафрагме), поэтому их световой сигнал намного сильнее. При заданном уровне фонового шума это дает более высокое отношение сигнал / шум и, следовательно, более гладкую фотографию.

пикселей большего размера
(с сенсором большего размера) пикселей меньшего размера
(с меньшим датчиком)

Это не всегда так, потому что количество фонового шума также зависит от процесса изготовления сенсора и от того, насколько эффективно камера извлекает тональную информацию из каждого пикселя (без введения дополнительного шума).Однако в целом указанная тенденция сохраняется. Еще один аспект, который следует учитывать, заключается в том, что , даже если два датчика имеют одинаковый кажущийся шум при просмотре на 100%, датчик с большим количеством пикселей будет производить более чистый вид окончательного отпечатка . Это связано с тем, что шум увеличивается меньше для датчика с большим количеством пикселей (для данного размера печати), поэтому этот шум имеет более высокую частоту и, следовательно, выглядит более мелкозернистым.

СТОИМОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ДАТЧИКОВ

Стоимость цифрового датчика резко возрастает по мере увеличения его площади.Это означает, что датчик с вдвое большей площадью будет стоить более чем в два раза дороже, поэтому вы фактически платите больше за единицу «площади датчика» при переходе к более крупным размерам.

Кремниевая пластина
(разделена на небольшие датчики) Кремниевая пластина
(разделена на большие датчики)

Это можно понять, посмотрев, как производители делают свои цифровые датчики. Каждый датчик вырезан из большего листа кремниевого материала, называемого пластиной, которая может содержать тысячи отдельных микросхем. Каждая пластина чрезвычайно дорога (тысячи долларов), поэтому меньшее количество микросхем на пластину приводит к гораздо более высокой стоимости одного кристалла.Кроме того, вероятность того, что неисправный дефект (слишком много горячих пикселей или иначе) окажется в данном датчике, увеличивается с увеличением площади датчика, поэтому процент используемых датчиков уменьшается с увеличением площади датчика (выход на пластину). Если предположить, что эти факторы (количество чипов на пластину и выход) являются наиболее важными, затраты увеличиваются пропорционально квадрату площади сенсора (сенсор в 2 раза больше стоит в 4 раза больше). В реальном производстве соотношение между размером и стоимостью более сложное, но это дает вам представление о резком росте затрат.

Это не означает, что датчики определенных размеров всегда будут чрезмерно дорогими; их цена может со временем упасть, но относительная стоимость датчика большего размера, вероятно, останется значительно более высокой (на единицу площади) по сравнению с датчиком меньшего размера.

ДРУГИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Некоторые объективы доступны только для определенных размеров сенсора (или могут работать не так, как задумано в противном случае), что также может быть рассмотрено, если они помогут вашему стилю фотографии.Одним из примечательных типов являются линзы с наклоном / сдвигом, которые позволяют увеличивать (или уменьшать) видимую глубину резкости с помощью функции наклона. Объективы с наклоном / сдвигом также могут использовать сдвиг для управления перспективой и уменьшения (или устранения) сходящихся вертикальных линий, вызванных наведением камеры выше или ниже горизонта (полезно в архитектурной фотографии). Кроме того, светосильные сверхширокоугольные объективы (f / 2,8 или больше) не так распространены для кадрированных сенсоров, что может быть решающим фактором при необходимости в спорте или фотожурналистике.

ВЫВОДЫ: ОБЩИЕ ДЕТАЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ И КОНКУРЕНТНЫЕ ФАКТОРЫ

Глубина резкости намного меньше для сенсоров большего формата, однако можно также использовать меньшую апертуру до достижения дифракционного предела (для выбранных вами размера печати и критериев резкости). Итак, какой вариант позволяет получить наиболее детализированное фото? Большие сенсоры (и, соответственно, большее количество пикселей), несомненно, дают больше деталей, если вы можете позволить себе пожертвовать глубиной резкости. С другой стороны, , если вы хотите сохранить ту же глубину резкости, большие размеры сенсора не обязательно имеют преимущество в разрешении .Кроме того, ограниченная дифракцией глубина резкости одинакова для всех размеров сенсора . Другими словами, если бы кто-то использовал наименьшую апертуру до того, как дифракция стала значительной, все размеры сенсоров дали бы одинаковую глубину резкости — даже если дифракционная ограниченная диафрагма будет другой.

Технические примечания : Этот результат предполагает, что размер вашего пикселя сопоставим с размером ограниченного дифракцией воздушного диска для каждого рассматриваемого датчика, и что каждый объектив имеет сопоставимое качество.Кроме того, функция наклона объектива гораздо более распространена в камерах большего формата — она ​​позволяет изменять угол фокальной плоскости и, следовательно, увеличивать видимую глубины резкости DoF.

Другим важным результатом является то, что , если глубина резкости является ограничивающим фактором, необходимое время экспозиции увеличивается с увеличением размера сенсора при той же чувствительности. Этот фактор, вероятно, наиболее актуален для макросъемки и ночной фотографии. Обратите внимание, что даже если фотографии можно делать с рук в меньшем формате, те же самые фотографии не обязательно могут быть сняты с рук в большем формате.

С другой стороны, время экспозиции не обязательно может увеличиваться так сильно, как можно было изначально предположить, потому что более крупные датчики обычно имеют более низкий уровень шума (и, таким образом, могут позволить использовать более высокую чувствительность ISO при сохранении аналогичного воспринимаемого шума).

В идеале воспринимаемые уровни шума (при заданном размере отпечатка) обычно уменьшаются с более крупными датчиками цифровой камеры (независимо от размера пикселя) .

Независимо от размера пикселя, более крупные сенсоры неизбежно имеют большую площадь сбора света.Теоретически более крупный сенсор с меньшими пикселями по-прежнему будет иметь более низкий видимый шум (для данного размера печати), чем меньший сенсор с более крупными пикселями (и, как следствие, гораздо меньшее общее количество пикселей). Это связано с тем, что шум в камере с более высоким разрешением увеличивается меньше, даже если он может выглядеть более шумным на 100% на экране вашего компьютера. В качестве альтернативы можно было бы предположительно усреднить соседние пиксели в датчике с большим количеством пикселей (тем самым уменьшая случайный шум), при этом все еще достигая разрешения датчика с меньшим количеством пикселей.Вот почему уменьшенные изображения для Интернета и мелкие отпечатки выглядят так без шума.

Технические примечания : Все это предполагает, что различия в эффективности микролинз и расстоянии между пикселями незначительны. Если расстояние между пикселями должно оставаться постоянным (из-за считывания и других схем на чипе), то более высокая плотность пикселей приведет к уменьшению площади сбора света, если микролинзы не смогут компенсировать эту потерю. Кроме того, это игнорирует влияние фиксированного рисунка или шума темнового тока, который может значительно различаться в зависимости от модели камеры и схемы считывания.

В целом: более крупных сенсоров обычно обеспечивают больший контроль и большую художественную гибкость, но за счет того, что требуются более крупные линзы и более дорогое оборудование . Эта гибкость позволяет создать меньшую глубину резкости, чем это возможно с меньшим датчиком (при желании), но все же достичь сопоставимой глубины резкости с меньшим датчиком, используя более высокую чувствительность ISO и меньшую диафрагму (или при использовании штатива). ).

Руководство для кинематографистов по размерам сенсоров и форматам линз

Эта статья призвана ответить на такие вопросы, как:

— «Подойдет ли этот объектив к моей камере?»
— «Будет ли этот объектив закрывать 8K?»
— «Покроет ли этот объектив полный кадр.»
-« Как будут выглядеть полнокадровые объективы на сенсоре S-35 ».

Статья воспроизведена с любезного разрешения торговой площадки онлайн-аренды ShareGrid

БОЛЬШЕ ФОРМАТОВ, ЧЕМ КОГДА-ЛИБО

С выпуском более высококачественных видеокамер с более крупными сенсорами, таких как ARRI Alexa LF, Panavision DXL2, RED MONSTRO и Sony Venice, а в последнее время — Sony FX-9, Canon C500 II, Sony A7S Mk III и Panasonic S1H У нас больше, чем когда-либо, выбор форматов и объективов.Однако важно знать различия, а также ожидаемые результаты, прежде чем выбирать размер сенсора и линзы.

Есть много форматов на выбор. цифровой или пленочный? Если пленка, то какого формата? Если цифровой, то какой размер камеры и сенсора? Не существует единого «лучшего» формата, подходящего для каждого проекта или ситуации. Форматы кинофильмов довольно просты: 8 мм, 16 мм, 35 ​​мм, 70 мм. Это буквально измерения физического размера пленки, используемой для захвата изображений (в этой статье я не буду подробно останавливаться на том, как именно измеряется пленка и в каком направлении она проходит перед камерой).Сегодня с цифровыми камерами у нас больше форматов, чем когда-либо: 1/2 дюйма, 2/3 дюйма, Micro Four Thirds, Super-35, DX, APS-C, Full Frame, Vista Vision и т. Д. Всем этим форматам нужны линзы, а рынок объективов больше и запутаннее, чем когда-либо. Кроме того, не все объективы работают со всеми форматами, и не все форматы подходят для каждого проекта.

РАЗМЕР ДАТЧИКА

Размер сенсора — это физический размер (площадь, а не количество пикселей) сенсора изображения камеры, обычно измеряемый в мм ширина x высота.Полнокадровый цифровой датчик, подобный тем, что есть в Canon 5D, Sony a7S III или Sony Venice, а также традиционная 35-миллиметровая фотопленка, у всех есть области размером примерно 36×24 мм. В оставшейся части этой статьи этот формат будет называться «Полнокадровый». На диаграмме ниже красные прямоугольники представляют относительный физический размер многих распространенных камер и форматов.

РАЗРЕШЕНИЕ И КОЛИЧЕСТВО ПИКСЕЛЕЙ

Для пленки разрешение — это термин, используемый для описания того, сколько деталей может быть разрешено, обычно измеряется парами линий (линий на мм или линий на дюйм).Для цифровых датчиков в соответствии с международными стандартами принято использовать термин «количество записываемых пикселей» или «количество эффективных пикселей». Это количество отдельных пикселей на данном датчике, которые вносят вклад в окончательное изображение. Это можно измерить по горизонтали x вертикали. Например, 1920 x 1080 — стандартное количество пикселей для HD-камер.

Теперь мы сокращаем эти числа, используя «Ks» (2K, 4K, 6K, 8K и т. Д.). Например, 4K представляет собой примерно 4000 пикселей по горизонтальной оси датчика изображения 4K.Я говорю «примерно», поскольку обычное разрешение «4K» на самом деле составляет 3840 x 2160 пикселей, и есть несколько значений количества пикселей, которые принимаются как «4K». В цифровых фотоаппаратах для фотосъемки количество пикселей часто измеряется в «мегапикселях». Один мегапиксель = 1 миллион пикселей. Canon 5D Mark IV составляет 30,4 мегапикселя, что составляет около 30 400 000 пикселей, что составляет 6720 x 4480 пикселей, и теоретически также может называться 6,7K.

ОБЛАСТЬ ЗРЕНИЯ

Поле зрения или, точнее говоря, «горизонтальный угол обзора» — это измерение в градусах по горизонтальной оси, позволяющее определить, какую часть мира вы увидите, глядя через объектив.Например, сверхширокоугольный объектив, такой как объектив «рыбий глаз» 16 мм (предназначенный для покрытия полнокадровых датчиков), будет иметь горизонтальное поле обзора 180 °. Если вы поместите камеру и 16-миллиметровый объектив «рыбий глаз» в небольшую квадратную комнату, стоящую рядом с одной стеной, в центре этой стены, ваша камера будет видеть стену напротив вас, а также стены слева и справа от вас. Супертелеобъектив, такой как 500-миллиметровый, будет иметь очень узкое поле зрения, всего 5 ° на полнокадровой камере, и вы будете видеть только небольшой кусок стены прямо напротив себя.

Поле зрения определяется фокусным расстоянием объектива, который вы используете, а также размером сенсора вашей камеры. Определенный объектив будет давать разные поля зрения, если он используется с камерами с разным размером сенсора. Например, 50-миллиметровый объектив на полнокадровой камере даст вам поле зрения около 46 °, но на меньшем датчике камеры APS-C тот же 50-миллиметровый объектив даст вам поле зрения 31 °, показывая вам меньше мира.

Разница в поле зрения огромна, если вы используете камеру с еще меньшим размером сенсора Super-16, например, в Blackmagic Pocket Cinema Camera, по сравнению с огромным полнокадровым сенсором камеры, такой как Sony A7S II.

На изображениях ниже вы можете видеть, что использование 50-миллиметрового объектива на датчике размера Super-16 дает вам очень крупный план, но с полнокадровым датчиком это средний крупный план, даже если расстояние от камеры до тема остается точно такой же. Этот эффект одного фокусного расстояния, создающего разные поля зрения с разными размерами сенсора, иногда называют «кроп-фактором , ».

КОЭФФИЦИЕНТ УРОЖАЙ

Этот инструмент был создан, чтобы помочь людям, знакомым с традиционными фокусными расстояниями 35-мм фотографии, определить поле зрения объектива на основе эквивалентного фокусного расстояния, полученного при использовании камер с сенсорами меньше, чем 35-миллиметровая пленка.Например, фотографы и видеооператоры, привыкшие к полю зрения, которое они видят, глядя через 50-миллиметровый объектив, установленный на полнокадровом Nikon D810 (формат «FX», как говорят Nikon), могут задаться вопросом, какое эквивалентное фокусное расстояние даст им такое же поле зрения на Nikon D500, имеющий матрицу меньшего размера «DX» (которая по размеру аналогична сенсорам APS-C и Super-35).

Есть формула, чтобы вычислить это. Чтобы найти эквивалентное фокусное расстояние для обеспечения того же поля зрения при использовании меньшего сенсора фотокамер Nikon DX, вы используете кроп-фактор, равный 1.5x. Чтобы найти правильный объектив, вы разделите 50 мм на 1,5, что дает около 33 мм. Поскольку у вас, вероятно, нет объектива 33 мм, использование 35-мм фиксированного объектива на фотокамере Nikon формата DX, такой как D500, даст вам примерно такое же поле зрения, как 50-миллиметровое поле зрения на полнокадровом Nikon D810. Если вы хотите пойти в другом направлении и посмотреть, какое фокусное расстояние вам нужно на Nikon D810, чтобы получить такое же поле зрения, как при использовании Nikon 24 мм f1.4 на Nikon D500, просто умножьте 24 мм x 1,5, что даст вам 36мм. Итак, чтобы получить примерно такое же поле зрения на вашем Nikon D810, используйте 35-миллиметровый объектив.

«Фактор кадрирования» — это просто еще один математический способ объяснения изменений в «Поле зрения», вызванных использованием камер с разными размерами сенсоров. Например, объектив 50 мм на полнокадровой камере имеет горизонтальное поле зрения 46 °. Тот же 50-миллиметровый объектив имеет более узкое поле зрения примерно 30,67 ° на меньшем датчике DX. Коэффициент по-прежнему составляет 1,5 раза.

КРУГ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Круг изображения объектива относится к свету или изображению, проецируемому с задней стороны объектива, для наших целей на сенсор камеры или плоскость пленки.Линза проецирует круглое изображение, а не прямоугольное. Мы просто обрезаем круглое изображение до прямоугольных форм с различным соотношением сторон. Диаметр круга изображения измеряется в мм. Очень полезно знать круг изображения объектива, потому что, если вы знаете круг изображения, вы знаете, какой размер сенсора может покрыть объектив. Например, для того, чтобы объектив закрыл весь сенсор полнокадровой камеры, такой как Canon 5D или Sony Venice, потребуется круг изображения диаметром 43 мм. Не каждый производитель делает эту информацию легкодоступной, особенно для старых объективов, поэтому необходимы исследования или испытания, чтобы проверить, может ли объектив полностью закрывать определенные датчики.

На изображениях ниже легко увидеть полный круг изображения этого объектива. Этот объектив был изначально разработан для покрытия пленки Super-16 мм. При использовании с камерой с полнокадровым датчиком мы можем видеть весь круг изображения объектива, а также прямоугольную обрезанную часть, которая в конечном итоге будет окончательным изображением.

ПОКРЫТИЕ ОБЪЕКТИВА

Круг изображения объектива определяет, какие датчики он может покрыть. Из-за множества различных форматов и объективов это может сбивать с толку.Объектив может «закрывать» размер сенсора и формат пленки, для которого он был разработан, а также любые форматы меньшего размера. Однако большинство линз не могут покрывать форматы больше, чем те, для которых они были предназначены (есть несколько исключений, включая некоторые светосильные линзы и некоторые простые линзы с более длинными фокусными расстояниями в результате их специфической оптической конструкции). Если объектив был разработан для Super-35 и APS-C (которые очень близки по размеру), он успешно закроет датчики Super-35, APS-C, а также меньшие датчики, такие как Micro Four Thirds и Super-16.Однако он, скорее всего, не будет охватывать более крупные датчики, такие как в полнокадровых камерах, и даже более крупные датчики, такие как в ARRI Alexa 65.

Чтобы усугубить путаницу, стало популярным измерять охват линзы (круг изображения) в «Ks». Сказать, что объектив «закрывает» 4K, 6K, 8K, неправильно. Поскольку Ks — это мера количества пикселей, а не физический размер датчика изображения, использование Ks таким образом проблематично. Когда компания RED перешла от своего оригинального датчика 4K к датчику 5K, а затем к датчику 6K, между количеством пикселей и размером датчика была постоянная связь.По мере роста количества пикселей увеличивался и размер сенсора. Таким образом, этот метод обсуждения покрытия объектива теоретически мог иметь смысл для камер RED того времени, но его нельзя было применить к другим камерам других производителей. После того, как RED выпустили свой гелиевый датчик, его больше нельзя было применять к камерам RED! Если вы посмотрите на сравнения ниже, вы увидите, что нет никакой связи между «Ks» (количеством пикселей) и размером сенсора.

«50… это 50… это 50…»

Все объективы с одинаковым фокусным расстоянием, независимо от того, для какого формата они предназначены, «видят» мир одинаково, но размер кругов их изображения может быть разным.Под этим я подразумеваю 50-миллиметровый объектив, предназначенный для камеры, снимающей 16-миллиметровую пленку, «видит» мир так же, как 50-миллиметровый объектив, предназначенный для полнокадровой цифровой камеры. Разница между ними заключается в том, какую часть мира они могут видеть и проецировать на сенсор камеры. На изображениях ниже одна и та же сцена была снята 3 раза одной и той же камерой с одним и тем же полнокадровым датчиком. Субъект остался на том же месте. Камера никогда не двигалась (всегда 4 фута 6 дюймов от ее глаз до датчика), а Т-стоп оставался на Т4 для всех трех объективов.

Как видите, увеличение сцены такое же. Размер лица женщины, геометрия комнаты и глубина резкости одинаковы для всех трех 50-миллиметровых линз. Единственная разница — это круг изображения каждого объектива и, следовательно, то, какую часть комнаты вы можете видеть.

«МНЕ НУЖНО 4K И ПОЛНЫЙ КАДР…»

Увеличивающееся количество размеров сенсоров и вариантов объективов сделало ситуацию более сложной, чем когда-либо, особенно со всеми доступными адаптерами для объективов и камерами со сменными креплениями.Есть также много компаний, которые повторно размещают линзы, давая создателям фильмов возможность использовать линзы, которые изначально не были предназначены для использования в кино. При таком большом количестве вариантов подготовка к проекту может быть ошеломляющей.

Режиссер может сказать: «Я очень хочу снять этот проект в 4K и Full Frame». Таким образом, DP выстраивает напрокат Sony a7S II, который снимает полнокадровый в 4K. Затем продюсер говорит: «Я получил много выгод от ARRI / Zeiss Ultra Primes!» Это отличные новости для их бюджета, но если оператор не знает правильной информации об этих объективах, не проводит исследования или не проверяет их перед съемкой, он или она на собственном горьком опыте узнает, что эти объективы Объективы не были предназначены для покрытия полного кадра, и DP придется использовать функцию «кадрирования по центру» на a7S II, и теперь этот проект нужно записывать в формате Super-35, 1920 x 1080, что не то, что режиссер хотел.

В этом сценарии им нужно было найти линзы, предназначенные для покрытия полнокадровых или более крупных сенсоров, и существует больше вариантов линз, чем когда-либо, для покрытия этих больших сенсоров. Leica только что анонсировала свою новую линейку простых линз Thalia, основанную на среднеформатных объективах Leica, изначально предназначенных для съемки огромного формата пленки 60 мм x 60 мм. Эти линзы можно использовать с гигантским датчиком изображения, который есть в ARRI Alexa 65. Это означает, что эти линзы также охватывают любой датчик или запас пленки, который меньше, чем Alexa 65 (который подходит практически для всех текущих камер и форматов).Если у вас есть объективы с постоянным фокусным расстоянием Super-16, вы сможете использовать их для пленок Super-16 и сенсоров аналогичного размера, а также для любого формата меньшего, чем этот (8-миллиметровая пленка, 2/3 дюйма, или для многих «обрезанных сенсоров»). ”Форматы, доступные на таких камерах, как ARRI Amira, Canon C300 MKII, Sony F5, F55, FS7, Panasonic Varicam LT и практически на любой камере RED).

ARRI / Zeiss Ultra Primes, упомянутые ранее в гипотетическом сценарии, находятся в середине списка по охвату сенсора.Они были разработаны для покрытия пленки Super-35 мм, поэтому они не могут охватывать большие форматы, такие как Full Frame или Alexa 65, но их можно использовать для любых меньших форматов, таких как Micro Four Thirds, Super-16, 2/3 ”и т. Д.

В приведенных ниже примерах вы можете увидеть, как три 25-миллиметровых объектива, разработанные для разных форматов, снятые на камеру с сенсором размера Super-16 мм, при одной и той же Т-ступени будут создавать изображения с одинаковым полем обзора и одинаковым увеличением. , и такая же глубина резкости. Следовательно, 25… это 25… это 25.Эти три 25-миллиметровых линзы были разработаны для покрытия сенсоров разных размеров, но поскольку все они были разработаны, чтобы покрывать как минимум сенсор размера Super-16, они дают нам практически идентичные снимки.

ЛИНЗЫ БОЛЬШОГО ФОРМАТА ЕДИНСТВЕННЫЕ ЛИНЗЫ, КОТОРЫЕ ВАМ НИКОГДА НУЖДАЮТСЯ?

Можно прийти к выводу, что единственные объективы, которые вам когда-либо понадобятся, — это несколько переработанных объективов среднего формата, потому что они будут работать с любым текущим форматом камеры, верно? Это не так просто. Например, 24 мм из упомянутого ранее набора объективов Thalia имеет максимальную диафрагму T3.6, который по сравнению с фиксированными объективами, предназначенными для Super-35 или даже полнокадровыми, представляет собой несколько медленный объектив, требующий большего количества света.

Что делать, если у вас есть проект, который будет сниматься на Ursa Mini Pro, сниматься в основном ночью и полагаться на практичное освещение или доступное освещение? Поскольку Ursa Mini Pro лучше работает при более низких значениях ISO, вы решаете, что вам нужны линзы, которые могут открываться как минимум до T2, но T1.4 будет еще лучше. В таком случае объективы большего формата, такие как Thalia primes, были бы не лучшим вариантом, и, возможно, было бы лучше приобрести что-то вроде Zeiss Super Speeds, у которых максимальная Т-стопа T1.3. И Thalia 24 мм, и Zeiss Super Speed ​​25 мм дадут вам почти идентичные поля зрения, но Zeiss Super Speed ​​требует меньше света и может дать вам меньшую глубину резкости, если вы решите открыть более широкую диафрагму. .

[Примечание VMI: простые числа Celere FF и простые числа Sigma FF всегда равны T1,5 во всем диапазоне 18–85 мм]

Также важно отметить, что самый широкий объектив в наборе Thalia — 24 мм. При съемке на форматы Super-35 или меньшие очень часто снимают с фокусным расстоянием шире 24 мм для достижения более широкого поля зрения, поэтому, если бы у вас был только этот набор Leicas, вы не смогли бы снимать действительно широкие кадры на камеры с меньшие датчики.Leica не разрабатывала никаких фокусных расстояний шире 24 мм для линейки объективов Thalia, потому что в форматах, для которых они были разработаны, объектив 24 мм имеет чрезвычайно широкое поле зрения.

24-миллиметровый T3.6, снятый на T3.6 на Alexa 65, может обеспечить широкое поле зрения при небольшой глубине резкости. При съемке на Super-35, чтобы получить снимок с тем же полем зрения и глубиной резкости, вам понадобится объектив примерно 13,5 мм и T1,8. Итак, в зависимости от внешнего вида и размера используемого сенсора, Thalia 24mm T3.6 может заставить вас искать более широкие фокусные расстояния с более быстрыми Т-ступенями. Какими бы удивительными и красивыми ни были линзы Leica Thalia на Alexa 65, они могут быть не лучшим выбором для проектов, использующих меньшие сенсоры.

НАБОР ОБЪЕКТИВОВ ULTIMATE…

Тогда почему бы кому-то просто не спроектировать широкоформатные линзы, которые покрывают огромный сенсор Alexa 65, имеют максимальную диафрагму T1.3 и делают фокусные расстояния шире 24 мм? Тогда вы могли бы купить один набор простых чисел, который можно было использовать на каждой работе! Физика — одна из главных причин, по которой мы, вероятно, никогда не увидим такой набор линз.Например, 18-миллиметровый объектив, который мог бы закрывать сенсор Alexa 65 и имел размер T1.3, был бы абсолютно гигантским. Этот теоретический объектив с фиксированным фокусным расстоянием, вероятно, будет весить 20 фунтов и иметь диаметр волейбольного мяча. Также было бы очень сложно спроектировать и построить. Отдельные стеклянные элементы были бы огромными, и их было бы трудно сопоставить с допусками, достижимыми с помощью высокоскоростных линз меньшего формата.

ARRI Alexa 65 на съемках Rogue One: A Star Wars Story. Любезно предоставлено StarWarsUnderworld.com

Еще одной проблемой при разработке этих идеальных линз будет стоимость. Стоимость разработки и производства такой линзы сделала бы линзу настолько дорогой, что ни один покупатель за пределами НАСА не мог позволить себе ее приобрести. Есть еще и практичность, над которой стоит подумать. Если бы этот гипотетический объектив был каким-то образом построен, было бы непрактично даже снимать его с T1.3, особенно со средним и большим фокусным расстоянием.

Если вы использовали теоретический 85-миллиметровый T1.3 (предназначенный для покрытия сенсора Alexa 65) на Alexa 65 на T1.3, глубина резкости будет настолько малой, что вы сможете удерживать в фокусе только тонкую полоску объекта. Этот эффект может быть интересен для определенных стилей и сцен, но для большинства ситуаций съемки такая чрезвычайно малая глубина резкости может отвлекать, и ваш фокусировщик, вероятно, отключится после первого съемочного дня. DP, скорее всего, в любом случае остановит объектив до T4 или T5.6, и вся дополнительная диафрагма и стекло будут потрачены впустую.

РАЗМЕР

Каким бы преувеличенным ни был приведенный выше пример, он хорошо демонстрирует, почему нам выгодны различные размеры сенсоров и форматы пленки.Для ROGUE ONE: A STAR WARS STORY съемка на Alexa 65 с большими, тяжелыми, винтажными анаморфными объективами Panavision Ultra 70 с фиксированным фокусным расстоянием была отличным рецептом для получения эпических широкоформатных изображений, идеально подходящих для большого экрана. У этого производства также был бюджет и экипаж для поддержки использования более крупного, тяжелого и медленного в установке оборудования. Однако для документального фильма о бегах и стрельбе, съемки в меньшем формате, таком как Super-16, или в сопоставимом цифровом формате, например, съемка 2K «центрального кадрирования» на Sony F55, съемка 2K на RED Epic Dragon или использование Blackmagic Pocket Кинокамера может привести к меньшему размеру и более легкой камере, меньшим объективам, обычно более быстрым линзам, которые требуют меньше света, более дешевой аренде и, возможно, даже меньшему количеству съемочной группы, требующей меньше времени на настройку.

Даже меньше, чем Super-16, датчики 2/3 дюйма в камерах, используемых для прямых трансляций спортивных состязаний, означают, что на самом деле возможно построить объектив, такой как Fujinon XA101x8.9BESM / PF, который может достигать ширины 8,9 мм и длины 900 мм (1800 мм со встроенным удвоителем!) И максимальная диафрагма f1.7… вау.

Для создания объектива, который мог бы покрыть этот огромный диапазон масштабирования 101x и покрыть гораздо больший сенсор, такой как у супер-35-мм камеры, такой как Canon Canon C300 или Sony FS7 на f1.7 будет размером с пушку времен Гражданской войны и, вероятно, весит столько же. Вышеупомянутый Fujinon стоит 233 490 долларов, поэтому, если вам нужно построить его более крупного брата Super-35, сколько он будет стоить, полмиллиона долларов? Чтобы построить такой, который бы охватывал еще больший формат, такой как Full Frame или Alexa 65, вероятно, он был бы размером с минивэн и стоил бы 5 миллионов долларов.

ЭСТЕТИЧЕСКИЕ РАЗЛИЧИЯ

Физические и финансовые причины наличия всех этих датчиков разных размеров могут быть более очевидными, чем связанные с ними эстетические различия.Наиболее очевидное различие между меньшими форматами и большими форматами — глубина резкости. С маленькими форматами, такими как 2/3 дюйма или Super-16, у вас больше глубины резкости. Фон и передний план остаются в более резком фокусе по отношению к объекту. В более крупных форматах, таких как Super-35, Full Frame или Alexa 65, глубина резкости намного меньше. Передний план и фон кажутся более не в фокусе по отношению к объекту, что отделяет объект от фона и придает изображению более трехмерное ощущение.Разница в глубине резкости между Full Frame и Super-35 при использовании объективов, обеспечивающих одинаковое поле зрения, составляет около 2 ступеней. Следовательно, камера с полнокадровым сенсором, снятая при T2.8, имеет эквивалентную глубину резкости, как сенсор Super-35 при T1.4.

Поскольку вам нужны все более широкие фокусные расстояния, чтобы получить более широкое поле зрения на меньших форматах, получаемые изображения имеют тенденцию ощущаться более плоскими или более сжатыми. С другой стороны, при использовании больших форматов вы используете более длинные фокусные расстояния для достижения того же поля зрения, что означает более естественную перспективу, которая больше напоминает поле зрения нашего собственного зрения.

Съемка на камеру с сенсором размера Super-35, например Canon C300, Sony FS7 или ARRI Alexa Classic с объективом с постоянным фокусным расстоянием 50 мм, дает нам определенное поле зрения. Чтобы создать тот же кадр, или, точнее говоря, кадр с тем же полем зрения на Alexa 65, вам понадобится объектив 90 мм (конечно, это должен быть объектив 90 мм, который был разработан для покрытия Alexa 65). датчик).

Для камеры с датчиком 2/3 дюйма вам понадобится объектив 20 мм, чтобы обеспечить такое же поле зрения.Эти различия в фокусном расстоянии для достижения одного и того же поля зрения приводят к изображениям с разной глубиной резкости, степенью сжатия и общим ощущением.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Существует больше, чем когда-либо, вариантов формата сбора данных, и каждый год появляется все больше датчиков. Новые линзы, кажется, выпускаются ежемесячно. Имея все эти возможности под рукой, это означает, что у нас так много творческих возможностей. Однако более чем когда-либо нам необходимо учитывать все переменные, прежде чем решать, какой формат лучше всего подходит для данного проекта.В каком стиле проект? Вам нужна физически маленькая камера и объективы? Будете ли вы в условиях низкой освещенности? Вам нужны простые числа, приближения или и то, и другое? Хотите большую или меньшую глубину резкости? У вас ограниченное время на настройку? Какой у вас бюджет? Вам также необходимо знать, какие объективы с какими камерами и форматами совместимы.

Меньше всего вам нужно выбрать неправильное снаряжение, и вам придется сражаться с снаряжением вместо того, чтобы выполнять свою работу. Создателям фильмов доступно больше инструментов, чем когда-либо, и вам решать, какие из них лучше всего подходят для вашего проекта.

Оригинальная статья, созданная онлайн-площадкой аренды ShareGrid: https://s.sharegrid.com/YkBA5P
Оригинальная статья размещена в блоге ShareGrid: blog.sharegrid.com Автор: Марк ЛаФлер: https://www.mjlcinema.com /

Что такое размер сенсора и почему он важен?

Внутри каждого устройства захвата изображений, от смартфона до цифровой SLR, находится датчик. Этот датчик улавливает свет, проходящий через объектив, и в конечном итоге приводит к записи цифрового изображения.Он улавливает свет в крошечных полостях, называемых фотосайтами. Чем больше фото сайты, тем больше света они захватывают и тем лучше качество получаемых пикселей.

Не все датчики имеют одинаковый размер, и это важно, потому что это напрямую влияет на количество света, используемого для захвата цифрового изображения. Несмотря на сложность процесса, основная предпосылка заключается в том, что чем больше датчик, тем больше информации он может собрать.

Это не то же самое, что мегапиксели.Мегапиксели — это количество отдельных фотосайтов на датчике. Размер сенсора напрямую влияет на размер этих фотосайтов, и чем они больше, тем больше света, а значит, и данных, которые они собирают.

Чем больше данных, тем лучше качество фотографий — при одинаковом количестве пикселей. Вот почему 20-мегапиксельная зеркалка высшего класса с большим полнокадровым сенсором превосходит по качеству изображения (динамический диапазон, цифровой шум и т. Д.) Сенсор размером с ноготь, который находится внутри обычного смартфона. или компактная камера, даже если «мегапиксели» такие же.

Полнокадровый

Когда дело доходит до зеркальных фотокамер и беззеркальных камер, не все размеры сенсоров одинаковы, даже среди собственного ассортимента производителя, и это может привести к большой путанице. Самый большой зеркальный или беззеркальный датчик называется полнокадровым, а его физические размеры основаны на старом формате 35-мм пленки 36 мм x 24 мм.

Для всех, кто хочет получить изображения максимально высокого качества и возможность распечатать их в больших размерах, чтобы повесить на стену, качество цифрового файла очень важно.Вот почему зеркалки и беззеркальные камеры с более крупными матрицами — выбор увлеченных фотографов во всем мире.

В целом, полнокадровые зеркальные и беззеркальные камеры являются наиболее желательными, но камеры меньшего формата APS-C и Micro Four Thirds по-прежнему дают качество изображения, которое намного лучше, чем у смартфонов или мыльниц.

Когда в камерах используются датчики размером меньше полнокадрового, вы применяете «кроп-фактор» для определения эффективного фокусного расстояния их объективов.(Изображение предоставлено Fujifilm)

Фактор кадрирования

Датчики меньшего формата APS-C и Micro Four Thirds иногда называют «датчиками кадрирования», потому что полнокадровое поле обзора эффективно обрезается до меньшей площади сенсора. Это означает, что при использовании с этими камерами к объективам применяется «кроп-фактор».

Этот кроп-фактор увеличивает эффективное фокусное расстояние объектива. Например, если вы использовали тот же 200-миллиметровый объектив на камере Nikon с датчиком APS-C, который меньше, чем полнокадровый, эффективное фокусное расстояние увеличивается на кроп-фактор 1.5x, фактически становится 300 мм. Это может быть преимуществом с точки зрения фокусного расстояния для некоторых объектов, таких как дикая природа, но для широкоугольных объектов, таких как пейзажи, это потенциально недостаток, потому что вам нужно широкое поле зрения, а не более узкое.

Урожайность также различается у разных производителей. Например, датчик размера Canon APS-C имеет кроп-фактор 1,6x, а кроп-фактор Olympus Micro Four Thirds составляет 2x.

Обязательно проверьте размер сенсора камеры, чтобы при покупке нового объектива убедиться в его совместимости.Как правило, вы сможете использовать полнокадровые объективы на камерах с меньшим сенсором от того же производителя, но не всегда наоборот.

Подробнее:

• Лучшие полнокадровые зеркалки
• Лучшие полнокадровые беззеркальные камеры
• Лучшие камеры для начинающих
• Лучшие объективы для покупки

Больше лучше? Размер сенсора изучен

Полнокадровый и среднеформатный беззеркальный фотоаппарат резко вырос за последние пару лет. Sony, Canon, Nikon, Fujifilm, Hasselblad и даже Panasonic либо только что запустили, либо скоро выпустят несколько камер с большим сенсором.После многих лет разногласий компаний и фотографов по поводу достоинств сенсоров APS-C и Four Thirds, это заставляет нас задуматься, действительно ли больше лучше.

Очевидный ответ

Да. При прочих равных (запомните эту фразу, это важнейший классификатор), чем больше сенсор, тем лучше качество. Пожалуйста, воздержитесь от указания различий в конструкции камеры, объективах и т. Д. Если смотреть только на датчики и предполагать идеально одинаковые объективы и качество света, изображения, получаемые с более крупного датчика, будут лучше.Это подтверждается наукой, лежащей в основе технологии цифровой обработки изображений.

Существует проверенное объяснение того, почему более крупные датчики лучше. В основе его лежит идея о том, что если у вас есть более крупные отдельные фотосайты, которые для простоты я буду называть пикселями, полученная информация будет более точной. Теперь, чтобы значительно упростить: представьте, что каждый пиксель — это ведро, в которое собирается дождь. Ковши большего размера (в данном случае больше относится к отверстию или отверстию, если хотите) собирают больше дождя и обеспечивают более точное измерение среднего количества осадков.Датчик с более крупными пикселями будет собирать больше света, а большее количество света обычно улучшает качество изображения. Легко понять, правда?

С точки зрения визуализации самый простой способ увидеть улучшение — это изучить шум. Пиксели большего размера собирают больше световых данных, а это означает, что любую ошибочную информацию можно усреднить для получения более точных окончательных измерений. Это также объясняет, почему повышение чувствительности и более высокое значение ISO приводит к большему шуму — датчик записывает меньше данных и не может создать изображение с такой точностью, как при самых низких настройках.Если предположить, что разрешение в разных форматах остается неизменным, у более крупного сенсора, очевидно, будут более крупные пиксели, и, следовательно, будет обеспечиваться лучшее качество изображения.

На самом деле, это сводится к размеру пикселя, а не к фактическому размеру сенсора, но тогда вы должны учитывать практические вопросы. Использование 10-мегапиксельного сенсора в APS-C может быть более ограничительным, чем использование 24-мегапиксельного сенсора в полнокадровом сенсоре, хотя шум и другие характеристики могут быть очень похожими между ними. Динамический диапазон — это тема, которая часто возникает в пользу более крупных датчиков.Это больше связано с размером пикселя, чем с размером сенсора, хотя более крупные пиксели обычно приводят к большему используемому динамическому диапазону, поскольку вы переходите к более высокой чувствительности.

Еще одна тема, часто упоминаемая в этом разговоре, — глубина резкости. Теперь, если вы возьмете один и тот же объектив, скажем, 50 мм f / 1,4, и снимете с одинаковой диафрагмой как на полнокадровом датчике, так и на датчике APS-C, и убедитесь, что все кадрируете одинаково, глубина резкости будет меньше с полнокадровая установка.Однако эту проблему можно решить с помощью объективов, специально разработанных для этого формата, и понимания эквивалентности. Большие диафрагмы будут означать малую глубину резкости на меньшем формате, чтобы компенсировать разницу, но в большинстве случаев он все равно не будет идеальной заменой.

Полнокадровый датчик (слева) в сравнении с датчиком APS-C (справа)

Таким образом, более крупные сенсоры дадут вам лучшую производительность, как с практической, так и с технической точки зрения, потому что изображения будут чище и / или резче, опять же, если все равно.

Текущие события

Глядя на рынок, кажется, что либо фотографы начали просить сенсоры большего размера, либо производители думают, что это будет следующим большим достижением. Самая большая новость за 2018 год — от двух больших компаний: Canon и Nikon. Оба запустили совершенно новые беззеркальные системы, основанные на больших креплениях и, конечно же, полнокадровых датчиках изображения. Они также втиснули в эти модели некоторые из своих последних технологий с функциями, которые нам еще предстоит увидеть в их флагманских линейках зеркальных фотокамер.Преимущество беззеркальных камер в том, что они меньше по размеру. Сначала это также означало меньшие сенсоры, но теперь производители доказывают, что они могут делать полнокадровые модели заметно легче и меньше.

Canon EOS R — это более легкий и компактный вариант полнокадровых зеркальных фотокамер, определенно уменьшивший вес и размер благодаря новому креплению. Он представляет собой сенсорную функциональную панель на задней панели для расширенного управления, но занимает прочное место в линейке продуктов компании. Мы ожидаем, что в будущих выпусках они выйдут как на высококачественный, так и на начальный уровень, но одно, что мы видим сейчас, — это акцент на выдающееся и уникальное стекло.Основным выпуском является RF 28-70mm f / 2L USM, первая камера с постоянной диафрагмой f / 2 для полнокадрового среднечастотного зума.

Беззеркальная цифровая камера Canon EOS R

Серия Nikon Z — это огромный шаг вперед для этого производителя, в основном предлагая беззеркальные эквиваленты своих чрезвычайно популярных полнокадровых зеркальных фотокамер. Думайте о Z7 как о D850, а о Z6 как о D750. Они делают упор на открывание дверей с помощью более крупного крепления. Они даже добавляют UHD 4K с N-Log и 10-битным выводом, впервые для камер Nikon. В центре внимания — сверхбыстрые объективы и высококачественные компактные объективы, а объектив Noct 58mm f /.095 станет основным событием в будущем.

Беззеркальная цифровая камера Nikon Z7

Что касается действительно больших сенсоров, Fujifilm делает средний формат более доступным для нас, обычных людей, с GFX 50R, 50-мегапиксельным беззеркальным датчиком в стиле дальномера, который продается по лучшей цене, которую мы когда-либо видели для чего-либо подобного. Постоянно расширяющаяся система GFX выглядит великолепно, со многими новыми линзами. Sony сделала небольшой перерыв, но ее единственный выпуск a7 III изменил то, что мы считаем «базовой моделью».«У него серьезные технические характеристики, совершенно новый сенсор, и, учитывая историю Sony как первого крупного сторонника полнокадровых беззеркальных камер, у нее есть годы разработки и объективов.

Среднеформатная беззеркальная камера FUJIFILM GFX 50R

Наконец, самые интригующие новости о полнокадровых беззеркальных камерах поступают от Panasonic, Leica и Sigma. Три компании объявили о создании L-Mount Alliance, новой группы, занимающейся созданием фотоаппаратов и объективов с байонетом Leica L. Panasonic бросается в глаза своими S1R и S1, двумя полнокадровыми моделями, которые обещают впечатляющие характеристики.Чего мы не знаем, так это того, что будет исходить от двух других участников группы, но Leica SL по-прежнему представляет собой надежную технологию, а Sigma имеет звездную репутацию благодаря своим линзам Global Vision. Мы должны увидеть больше в начале следующего года.

Несмотря на простоту, он должен решить многие из основных преимуществ более крупных датчиков изображения. Есть ли у вас что-нибудь, что вы хотите добавить к разговору, или вы хотите сделать чехол для своей системы камер? Присоединяйтесь к нам в разделе комментариев ниже для обсуждения.

Формат датчика изображения

— SPOT Imaging

Формат датчика изображения, иногда называемый «оптическим форматом» или «размером датчика», относится к форме и размеру датчика изображения в цифровой камере.Формат датчика изображения обычно указывается в технических характеристиках камеры и требует знаний для выбора подходящих макрообъективов и адаптеров микроскопа. Формат датчика изображения можно описать двумя способами: дюймовой формат и формат APS.

Дюймовый формат сенсора изображения возник в 1950-х годах и проистекает из физического размера сенсора видикона, который использовался в камерах того времени. Внешний диаметр трубки видикона был равен 1 дюйм, а площадь изображения трубки была 16 мм по диагонали.Датчик обычно назывался 1-дюймовым датчиком, и вскоре после этого стало широко известно, что 1-дюймовый датчик имеет диагональ изображения 16 мм. Это привело к кажущемуся странным дюймовому формату датчика изображения: 1 дюйм = 16 мм. Этот стандарт формата пережил преобразование в твердотельные датчики изображения (датчики CCD и CMOS), хотя соответствующая трубка видикона отсутствовала. Коэффициент преобразования 1 дюйм = 16 мм позволяет быстро рассчитать современные диагонали сенсора дюймового формата, показанные в таблице ниже.

Форматы сенсоров на основе дюймов

Формат сенсора	Диагональ (мм)	Ширина (мм)	Высота (мм)	Типичный датчик
1/3 ″	6,00	4,80	3,60	Микрон MT9M131
1/2 ″	8,00	6,40	4,80	Kodak KAF0400
1 / 1,8 ″	8.93	7,18	5,32	Sony ICX452
2/3 ″	11,0	8,80	6,60	Sony ICX285
1 ″	16,0	12,80	9,60	Kodak KAI2000
4/3 ″	21,6	17,3	13,0	Kodak KAI4000

Когда размер сенсора превышает 4/3 дюйма, для описания размера сенсора используется стандарт формата APS (Advanced Photo System) вместо дюймового формата.Система измерения APS основана на стандартах 35-мм зеркальных и цифровых зеркальных фотоаппаратов. Распространенные форматы APS перечислены в таблице ниже.

Форматы сенсора APS

Формат сенсора	Диагональ (мм)	Ширина (мм)	Высота (мм)	Типичный датчик
APS-C	26,7–28,4	22,2–23,7	14,8-15,6	Nikon DX
APS-H	33.5	27,9	18,6	APS-H
Полнокадровый / Nikon FX / APS-F	43,2-43,3	36	23,9-24	Nikon FX
Фовеон X3	24,9	20,7	13,8	Фовеон X3

Выбор подходящей камеры для вашего проекта

Чтобы наилучшим образом воплотить в жизнь свое видение кинооператора, важно понимать все технические факторы, которые влияют на то, как ваша камера видит мир.Прежде чем выбрать камеру для вашего проекта, необходимо учесть множество факторов. Мы обсудим общие размеры сенсоров для кинематографистов и их влияние на вас как на визуального рассказчика.

Краткая история того, как полнокадровые камеры стали популярными среди кинематографистов

Если вы начали свою кинематографическую карьеру после так называемой «революции DSLR», возможно, вы приняли идею о том, что «полнокадровый» сенсор является стандартным размером сенсора для всех цифровых камер. Это во многом верно в мире фотографии.Но в мире кинопроизводства это не так — по крайней мере, пока!

Super 35 мм был принят в качестве стандартного формата пленки / сенсора для кинокамер с середины 1990-х годов. Для видеолюбителей Super 35 мм рассматривается как «полнокадровый», но он имеет примерно 1,5-кратный кроп-фактор по сравнению с «полнокадровым» фотографированием.

Только в 2008 году с выпуском Canon 5D Mark II язык между фотографией и кинопроизводством начал смешиваться. В 5D Mark II был полнокадровый сенсор, который по размеру почти эквивалентен 35-мм фотопленке.Это также была первая зеркальная фотокамера, которая поддерживает видео 1080p HD. Canon включила видео, чтобы фотожурналисты могли не только фотографировать, но и снимать свои истории. Побочным эффектом стало то, что создатели фильма поняли, что это относительно дешевый вариант для получения желанного и дорогого вида «малой глубины резкости» из-за чрезвычайно большого полнокадрового сенсора 5D.

Размеры сенсора

До революции цифровых зеркальных фотоаппаратов независимые и студенческие режиссеры часто использовали цифровые камеры с матрицей дюйма или аналогичными.Для справки: сенсор дюйма имеет кроп-фактор в 6,9 раза по сравнению с полнокадровым сенсором. Малая глубина резкости была исключена для этих камер без дорогостоящего адаптера. Помимо цены, эти адаптеры глубины резкости вызывали такие проблемы, как потеря света и значительное ухудшение качества изображения при слабом освещении.

Дешевые технологии делают доступнее. Цифровые зеркальные и беззеркальные камеры с поддержкой видео вызвали революцию в кинопроизводстве, предоставив тысячам начинающих кинематографистов доступ к «кинематографическим» камерам.Многие успешные кинематографисты, такие как Кателин Арисменди и Райан Бут, начали с этих больших сенсорных камер.

Современные варианты сенсоров камеры для кинематографистов

Популярность 5D Mark II у кинематографистов побудила Canon и другие компании интегрировать видео в свои фотоаппараты. Наиболее распространенные размеры сенсора среди этих камер в порядке убывания: полнокадровый, APS-C и Micro Four Thirds.

Доступные цифровые кинокамеры со временем появились на рынке.Подавляющее большинство из них используют датчик размера Super 35 мм, который очень похож на APS-C. Чтобы узнать, как размер сенсора влияет на воспринимаемое поле зрения, ознакомьтесь с этими ресурсами:

Качество сенсора, которое следует учитывать при кинопроизводстве

Вот несколько качеств сенсора, которые следует учитывать при выборе камеры.

Глубина резкости

Появление камеры 5D Mark II принесло независимым кинематографистам важный кинематографический инструмент: эффект «малой глубины резкости».Как показывает практика, чем больше размер сенсора, тем меньше может быть глубина резкости. Например, глубина резкости изображения, снятого с объективом, установленным на f / 2,8 на полнокадровой камере, будет более неглубоким, чем изображение, снятое камерой с сенсором Super 35 мм с тем же объективом, который также установлен на f / 2,8. .

Вы можете легко добиться малой глубины резкости при съемке камерой Micro Four Thirds, если используете светосильные объективы, такие как Veydras и особенно Voigtlanders. Узнайте больше о датчиках глубины резкости и полнокадровых датчиках:

Однако чем больше размер сенсора, тем сложнее будет удерживать фокус на подвижном объекте.Это особенно актуально при съемке с широко открытой диафрагмой. Привлечение внимания — это навык, на освоение которого может потребоваться целая карьера. Ожидается, что даже профессиональные голливудские операторы с многолетним опытом иногда теряют фокус. Я говорю это, чтобы дать вам представление о том, насколько сложной может быть эта форма искусства.

Follow Focus Like a Pro: введение, чтобы следовать за фокусными единицами для новых кинематографистов

Поле зрения

Камеры с полнокадровой матрицей

обеспечивают более широкое поле зрения по сравнению с камерами Super 35 мм / APS-C / Micro Four Thirds.Если вы снимаете в тесноте и хотите показать больше места, полезно иметь камеру с сенсором большего размера.

Обладая более широким полем обзора полнокадрового сенсора, вы можете получать более широкие снимки, чем то, что вы получили бы с таким же фокусным расстоянием на камере с меньшим сенсором. Это позволяет вам приблизиться к объекту с камерой с большим сенсором и более длинным объективом, не беспокоясь о бочкообразном искажении, которое можно увидеть в более широких объективах.

рольставни

Затвор останавливает воздействие света на датчик.Он активируется через заданное время, основанное на настройках экспозиции оператора камеры (выдержка). Кинопленочные камеры имеют физический вращающийся диск с отверстием, через которое свет проходит на пленку. Датчики цифровых фотоаппаратов и цифровых кинокамер управляются электроникой. Пиксели на датчике сканируются в быстрой последовательности, затем процесс сбрасывается и повторяется для следующей экспозиции.

Роликовый затвор — это когда пиксели сканируются строка за строкой слева направо до тех пор, пока не будет просканирован весь датчик на экспонированной сцене.Экспозиция завершается таким же образом, пиксели на датчике отключаются строка за строкой слева направо. Это ускоряет обработку. В большинстве цифровых кинокамер используется рольставни. Хотя у зеркалок также есть механический затвор, он утоплен, когда камера находится в режиме видео.

Визуальный пример рольставни

Цифровые камеры, в которых используется рольставни, могут страдать от «эффекта желе». Это изгибание / колебание происходит, когда камера или объект движутся слишком быстро, и рольставни не успевают за ними.

Снято при 28 мм f / 4 в режиме APS-C:

Посмотреть сообщение на imgur.com

Снято на 45 мм f / 4 в полнокадровом режиме:

Посмотреть сообщение на imgur.com

Чем больше размер сенсора, тем хуже может быть эффект желе. Это связано с большей площадью поверхности, которую необходимо сканировать. Если вы планируете снимать сцены с быстрым действием или быстро перемещать камеру, вы можете рассмотреть возможность использования камеры с меньшим датчиком или камеры с глобальным датчиком.

Сенсоры

Global сканируют все пиксели сенсора одновременно, а не построчно. Это помогает избавиться от эффекта желе. Blackmagic Production Camera, Blackmagic Ursa Mini 4K (но не 4.6K) и AJA CION — одни из немногих камер, которые используют глобальный затвор.

Красивая и важная работа была снята на большой и малый форматы сенсора / пленки. Есть еще много возможностей камеры, которые следует учитывать. Камера — это всего лишь инструмент, и вопрос выбора подходящего инструмента для вас!

Теги: DCI 4K, размер сенсора, UHD 4K Последнее изменение: 7 июля 2021 г.

Об авторе / Майк Сан

Майк Сан — ведущий специалист по контролю качества видео VIP в BorrowLenses, а также внештатный оператор и фотограф.

.