Почему кажется, что большие датчики необходимы для хорошей работы при слабом освещении?

Производители телефонов недавно начали рекламировать размеры фотосайтов на сенсорах камер смартфонов. Они утверждают, что более крупные фотосайты приводят к лучшей производительности при слабом освещении. Я думаю, что хорошей аналогией было бы утверждение производителей автомобилей о том, что колеса большего размера делают автомобили более быстрыми. Правда, при одном и том же f-числе больший фотосайт захватывает больше света, а при одинаковых оборотах оси большие колеса заставляют машину двигаться быстрее. Однако большие колеса означают, что при том же крутящем моменте двигателя к дороге прикладывается меньшее усилие, что нивелирует эффект.

Я думал, что с камерами будет то же самое. Сенсор большего размера требует большего фокусного расстояния для обеспечения того же поля зрения. При том же размере входного зрачка это увеличивает число f, сводя на нет эффект захвата большего количества света. У меня сложилось впечатление, что число f объективов телефонных камер ограничено самым большим размером входного зрачка, который может поместиться в смартфон. Удивительно, но производители телефонов смогли увеличить входной зрачок настолько, чтобы сохранить постоянное число f при увеличении размера сенсора. На самом деле, в некоторых случаях им даже удалось значительно снизить число f.

Аналогичное явление можно наблюдать в отношении полнокадровых и кроп-камер. Число f кроп-объектива обычно не меньше, чем у его полнокадрового аналога, и для кропнутых камер практически нет светосильных фикс-объективов. Кажется, что гораздо проще получить большие входные зрачки на линзах, предназначенных для больших сенсоров. Возьмите полнокадровый объектив 35 мм f/1,4 с диаметром входного зрачка 25 мм. Нельзя ли построить аналогичную линзу, которая концентрирует свет, захваченный этим входным зрачком, на меньший круг изображения, подходящий для кроп-сенсора, что даст объектив 22 мм f/0,88? Почему кажется, что большие датчики необходимы для хорошей работы при слабом освещении?

Примечание. Я знаю, что размер сенсора также влияет на электрические характеристики, но здесь меня интересуют только оптические соображения. Давайте представим, что датчики — это идеальные детекторы фотонов с бесконечным динамическим диапазоном, оставив только дробовой шум для определения характеристик при слабом освещении. Предположим также, что все эти сенсоры имеют одинаковое количество фотосайтов.

Вопрос Почему датчики большего размера лучше работают при слабом освещении? не отвечает на мой вопрос, так как все ответы предполагают постоянное число f, и это именно то утверждение, которое я хотел бы оспорить.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я должен упомянуть, что мой вопрос не о том, что происходит, когда вы устанавливаете полнокадровые объективы на кроп-объективы. Очевидно, что это тратит впустую много света, улавливаемого объективом, поэтому в моей книге это сравнение яблок с апельсинами. Вместо этого мне интересно, почему так сложно сконцентрировать весь этот свет на круге изображения кроп-сенсора, чтобы получить объектив, который пропускает такое же количество света на меньший сенсор.

Причина, по которой почти нет быстрых фиксов (или фиксов любого типа по большей части), сделанных специально для кропнутых камер, заключается в том, что фиксы, сделанные для полнокадровых/35-мм пленочных камер, прекрасно работают с камерами, использующими датчики меньшего размера. Обратное, однако, не так.
Недавно было представлено несколько зум-объективов для кропнутых камер, в которых используется меньший круг изображения, необходимый для такой камеры, чтобы обеспечить меньшее число f. Например, объектив Sigma 18-35mm f/1.8, предназначенный для камер с кроп-сенсором. Самые светосильные зум-объективы для камер FF обычно имеют f/2.8. Передний элемент объектива 35 мм f/1,8 должен быть примерно такого же диаметра, как объектив 50 мм f/2,8. По сути, такой объектив берет конструкцию объектива 28–50 мм f/2.8 FF и использует фокусный редуктор, чтобы сконцентрировать весь этот свет в круге изображения размером APS-C.
Они могут сделать это дешевле, потому что меньший круг изображения позволяет им больше не беспокоиться об исправлении аберраций в той же степени, что и для такого объектива, создающего больший круг изображения.

Ответы (5)

Следует учитывать, что размер изображения, проецируемого объективом, полностью не зависит от его числа f и фокусного расстояния, а зависит от конструкции объектива. F-число — это произведение ширины диафрагмы и фокусного расстояния. Фокусное расстояние — это расстояние между точкой схождения и датчиком, при полном игнорировании факторов, выходящих за пределы объектива.

Вы можете создать изображение точно такого же качества, как датчик FF, на датчике телефона, если вы разрабатываете «эквивалентный» объектив. Но для создания эквивалентного поля зрения, как вы упомянули, фокусное расстояние необходимо уменьшить, так как необходимо больше изгибать свет, чтобы сжать его в этот круг изображения. С размером сенсоров телефонов эти цифры становятся все меньше, часто менее 5 мм.

Когда вы уменьшаете размер сенсора и фокусное расстояние, для компенсации необходимо увеличить число f. При уменьшении фокусного расстояния будет собираться больше света, но вы используете свет только в том же поле зрения. Конструкция объектива может это учитывать, и просто не собирать зря потраченный свет. Фактическая ширина апертуры (или входного зрачка) должна оставаться неизменной, что увеличивает число f.

Когда фокусное расстояние такое маленькое, а апертура такая сравнительно большая, это представляет собой все более сложную техническую задачу, поскольку стекло занимает место, а по мере увеличения апертуры размер этих элементов будет увеличиваться, но при таком маленьком фокусном расстоянии , они по-прежнему должны быть либо абсурдно близко друг к другу, когда занимают одно и то же пространство, либо настолько абсурдно большими и тяжелыми, что вам понадобятся непрактичные и массивные приспособления на задней панели устройства.

Также стоит отметить эффект хроматической аберрации, вызванный тем фактом, что свет с разной длиной волны, проходящий через линзу, изгибается по-разному, чуть больше или меньше, в зависимости от длины волны. Производители объективов в какой-то степени научились корректировать этот эффект, но когда доходят до крайностей, это становится все труднее.

Общий собранный свет является важным фактором качества изображения, эффективность сенсора в основном одинакова для всех современных сенсоров. Датчики большего размера не обязательно лучше, но они значительно упрощают конструкцию объектива.

Вы поняли мой вопрос, хотя он явно вводил в заблуждение многих других людей, и ответили на него прекрасно. Благодарю вас!
Второе предложение следует читать: F-число — это фокусное расстояние, деленное на диаметр апертуры. ( Википедия )

Почему кажется, что большие датчики необходимы для хорошей работы при слабом освещении?

Потому что для того же количества света, проходящего через линзу, датчик большего размера соберет больше света.

Ваша аналогия с размером шин имеет серьезные недостатки. Лучшей аналогией было бы увеличение диаметра цилиндров двигателя. Размер отдельных молекул топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндр, остается неизменным в больших цилиндрах, но вы можете поместить в цилиндр больше молекул топлива/воздуха и поддерживать такое же количество топлива/воздуха на кубический сантиметр рабочего объема цилиндра. . Таким образом, цилиндр большего размера будет давать большую мощность при той же плотности топливно-воздушной смеси. В объективе фотоаппарата входной зрачок соответствует диаметру цилиндра, а число f — плотности топливно-воздушной смеси. Чтобы рассчитать общее количество топлива/воздуха (и, следовательно, энергии) в цилиндре, необходимо учитывать как плотность, так и рабочий объем. Передаточные числа и размеры шин эквивалентны количеству усиления, необходимому для получения более высокого или более низкого значения ISO. чувствительность.

Удивительно, но производители телефонов смогли увеличить входной зрачок настолько, чтобы сохранить постоянное число f при увеличении размера сенсора.

Причина, по которой f-число так полезно, заключается в том, что оно является мерой плотности поля. Это не показатель общего количества света, проходящего через линзу. Скорее, это мера плотности поля света, отбрасываемого объективом на единицу площади поверхности датчика или пленки на фокусном расстоянии объектива. Объектив проецирует одинаковое количество света на мм² площади сенсора независимо от размера сенсора. Если объектив проецирует круг изображения диаметром 44 мм, его достаточно, чтобы покрыть сенсор FF 36x24 мм. Если тот же объектив поместить на камеру с датчиком размера APS-C, он по-прежнему проецирует тот же круг изображения шириной 44 мм, но датчик 24x16 мм с диагональю всего 29 мм и площадью поверхности всего 44% размера датчик большего размера не собирает столько света в круге изображения, как датчик большего размера.

Мне интересно, почему так сложно сконцентрировать весь этот свет на круге изображения кроп-сенсора, чтобы получить объектив, который пропускает то же количество света, что и меньший сенсор.

Если вы модифицируете тот же объектив и уменьшите размер круга изображения, чтобы весь собранный свет теперь проецировался в круг изображения диаметром всего 29 мм (вместо 44 мм), вы изменили фокусное расстояние объектива на коэффициент 1/1,5X. Таким образом, вы также изменили число f на тот же коэффициент. Вы сконцентрировали такое же общее количество света на меньшей площади, тем самым увеличив плотность поля. Это верно независимо от того, применяется ли он к светлым кругам размером FF или APS-C или чипам сенсора 7,5 мм против чипов сенсора 5 мм. Вы также потребовали, чтобы объектив был либо на 50% короче по фокусному расстоянию (по иронии судьбы увеличивая толщину телефона, который содержит такую ​​прямолинейную ретрофокальную линзу), либо чтобы материалы линзы были значительно более плотными при сохранении того же количества пропускание света (существенно увеличивая стоимость).

Почему нет объективов с фиксированным фокусным расстоянием, специально разработанных для камер с кроп-сенсором?

Число f кроп-объектива обычно не меньше, чем у его полнокадрового аналога, и для кропнутых камер практически нет светосильных фикс-объективов.

Недавно было представлено несколько зум-объективов для кропнутых камер, в которых используется меньший круг изображения, необходимый для такой камеры, чтобы обеспечить меньшее число f. Например, объектив Sigma 18-35mm f/1.8, предназначенный для камер с кроп-сенсором. Самые светосильные зум-объективы для камер FF обычно имеют f/2.8. Передний элемент объектива 35 мм f/1,8 должен быть примерно такого же диаметра, как объектив 50 мм f/2,8. По сути, такой объектив, как Sigma 18-35mm f/1.8, берет дизайн объектива 28-50mm f/2.8 FF и использует фокусный редуктор, чтобы сконцентрировать весь этот свет в круге изображения размером APS-C. Они могут сделать это дешевле, потому что меньший круг изображения позволяет им больше не беспокоиться об исправлении аберраций в той же степени, что и для объектива FF 28–50 мм с размером передней части f/1,8 и большим кругом изображения.

Существуют также более доступные зум-объективы, такие как Canon EF-S 17-55mm f/2.8 или Tamron 17-50mm f/2.8 Di II для камер с кроп-сенсором, чем их аналоги 24-70mm f/2.8 FF.

Причина, по которой почти нет быстрых фиксов (или фиксов любого типа по большей части), сделанных специально для кропнутых камер, заключается в том, что фиксы, сделанные для полнокадровых/35-мм пленочных камер, прекрасно работают с камерами, использующими датчики меньшего размера. Обратное, однако, не так. Фиксы потребительского класса, разработанные для камер FF, очень хорошо работают на кропнутых камерах, потому что слабые стороны таких объективов почти всегда находятся на краях круга изображения, которые выходят за пределы области кропнутых сенсоров. И точно так же, как камеры с обрезанными матрицами, они намного доступнее, чем объективы премиум-класса FF. Рыночный спрос на объективы с фиксированным фокусным расстоянием премиум-класса для кропнутых камер невелик, потому что, по-видимому, любой, кто хочет и может платить за объективы премиум-класса, также хочет и может, по крайней мере, в конечном итоге, платить за полнокадровую камеру.

В чем преимущество датчика большего размера?

При одинаковом количестве фотосайтов больший сенсор имеет более крупные фотосайты. Это означает, что при одинаковой плотности поля света каждый фотосайт на датчике большего размера собирает больше всего света. Это также означает, что различия, вызванные случайным распределением фотонов (дробовым шумом), усредняются более равномерно, что снижает общее влияние. Если шум считывания на фотосайт постоянен независимо от размера фотосайта, то больший фотосайт будет давать лучшее отношение сигнал/шум как с точки зрения шума считывания, так и с точки зрения дробового шума.

И хотя ваш вопрос пытается это исключить, разница в эффективности(какой процент фотонов, попадающих на поверхность сенсора, на самом деле достигает дна пиксельных лунок и фактически обнаруживается и подсчитывается сенсором) между большим и меньшим сенсором с одинаковым количеством фотосайтов имеет большое значение. Поскольку отношение площади поверхности к линейной окружности увеличивается с увеличением фотосайтов, увеличивается и эффективность. (Предположим, что квадрат 2x2 имеет линейную длину окружности, равную 8 линейным единицам, и площадь, равную 4 площадным единицам. Квадрат 4x4 удваивает длину окружности до 16 линейных единиц, но увеличивает площадь вчетверо до 16 площадных единиц.) Поскольку свет демонстрирует свойства как волновой энергии, так и энергии частиц. Большинство фотонов, которые теряются, даже на так называемых «беззазорных датчиках», теряются на краях отдельных фотосайтов.

Отличный ответ. Проголосовал бы дважды, если бы мог.
Я должен был упомянуть, что мой вопрос не о том, что происходит, когда вы устанавливаете полнокадровые объективы на кроп-тела. Очевидно, что это тратит впустую много света, улавливаемого объективом, поэтому в моей книге это сравнение яблок с апельсинами. Вместо этого мне интересно, почему так сложно сконцентрировать весь этот свет на круге изображения кроп-сенсора, чтобы получить объектив, который пропускает такое же количество света на меньший сенсор.
Аналогия, наверное, ошибочна, но я думаю по-другому. Предполагается, что число f можно просто выбрать свободно, выбрав подходящие большие элементы линзы, чтобы получить желаемый диаметр входного зрачка. Вторая часть вашего ответа и ваши комментарии предполагают, что существуют технические ограничения (пространство) на телефонах и политические/экономические ограничения на камеры, которые препятствуют этому.
Сказав это, я все еще удивляюсь, почему существует универсальное предположение, что при сравнении систем нужно использовать объективы с одинаковым числом f. Я думаю, что это вводит в заблуждение, поскольку размер круга изображения, необходимого для полного освещения сенсора, может быть другим. Камера моего телефона оснащена объективом f/2.0, но общее количество света, которое она улавливает, никоим образом не сравнимо с количеством света моего объектива EF 35mm f/2.0. Я предполагаю, что возможность установки полнокадровых объективов на кроп-тела делает эти сравнения законными, но я так не думаю (то есть с точки зрения шума).
Вероятно, потому, что любой, кто сильно беспокоится о разнице в шумовых характеристиках между FF и кропнутым сенсором, также, вероятно, захочет получить объективы более высокого качества, чем те, которые обычно доступны только в конструкциях с кропнутым сенсором. И снова, хотя вы можете сделать эквивалент объектива с повышенной светосилой, который концентрирует свет в меньший круг изображения, это значительно увеличивает стоимость производства объектива, поэтому производители телефонов с камерами вместо этого будут пытаться использовать более экономичные меры.
И невозможно обойти тот факт, что, даже помимо шума, большие сенсоры способны создавать изображения со многими качествами, которые считаются более желательными, чем могут создавать сенсоры меньшего размера. Они обеспечивают меньшую глубину резкости с конструкциями объективов, которые остаются в практической сфере. Они обеспечивают более высокое разрешение с линзами с теми же оптическими ограничениями с точки зрения пар линий на дюйм. И они более эффективны с падающим на них светом.
Я думаю, что проделал ужасную работу, сформулировав свой вопрос, извините за это. Спасибо, что приложили столько усилий, чтобы дать ответы и комментарии, это помогло мне лучше понять, что на самом деле происходит. :)
Сравнения FF и APS-C существуют, потому что эти два размера четко определены и позволяют много сокращений при написании ответа. Вы как бы сделали то же самое в своем вопросе, когда задавались вопросом, почему нет объективов с фиксированным фокусным расстоянием для камер APS-C. Сравнение меньших сенсоров с более крупными сенсорами той же базовой технологии практически одинаково, независимо от того, говорите ли вы о чипах FF и APS-C или 7,5 мм против 5 мм.
Хотя вы можете этого не видеть, я ответил на часть вашего вопроса, упомянутую в вашем недавнем редактировании. Часть в (теперь отредактированном) третьем абзаце. Я добавил дополнительное предложение, чтобы сделать его более явным.
Да, третий абзац первой части вашего ответа определенно актуален, я уже проголосовал за это. Однако в заголовке и втором абзаце предполагается, что при использовании кроп-сенсора часть круга изображения теряется, и ее можно использовать с помощью полнокадрового сенсора. Вот почему я подумал, что датчики камеры телефона будут лучшим примером, поскольку никто не будет предполагать, что на них установлены линзы с большим, чем необходимо, кругом изображения. Вторая часть вашего ответа также актуальна, но в третьей части вы снова начинаете с предположения о постоянной плотности поля.
«Удивительно, но производители телефонов смогли увеличить входной зрачок настолько, чтобы сохранить постоянное число f при увеличении размера сенсора».
Хотя это другое направление. Сохранение числа f одинаковым при увеличении круга изображения требует работы с точки зрения конструкции объектива. Взять объектив, рассчитанный на большую матрицу, и установить на маленькую — тривиальный способ не менять f-число. Предполагать, что число f не меняется при переходе от полного кадра к кадрированному, означает предположить, что тривиальное решение является единственным решением.
Пожалуйста, примите решение. Вы меняете размер светового круга или нет? В противном случае число f остается постоянным для одного и того же объектива. Датчик большего размера = больше света. Если да, то вы меняете фокусное расстояние и у вас больше не тот же объектив. Создание объективов с меньшим фокусным расстоянием, чем диагональ датчика/диаметр круга изображения, становится все более сложной и дорогостоящей задачей, чем выше становится соотношение между диаметром круга изображения и фокусным расстоянием объектива. Особенно, когда в игру вступают соображения размера относительно толщины модели сотового телефона.
Также становится все труднее и дороже проектировать объектив с низким числом f, чем шире угол обзора. Есть причина, по которой с объективами FF объектив 50 мм f/1,8 (100 долларов) намного проще спроектировать и дешевле сделать, чем объектив 14 мм f/2,8 (2100 долларов).
Или сравните EF-S 24 мм f/2,8 (150 долларов) с EF 40 мм f/2,8 (тоже 150 долларов). Несмотря на то, что корпуса имеют практически одинаковый размер, обратите внимание, насколько дальше в корпусе находится передний элемент для 28-мм по сравнению с 40-мм. Также учтите, что из-за проецирования круга изображения FF объектив 40 мм либо включает в себя большую коррекцию аберрации, чем объектив 24 мм с кроп-объективом, либо преимущества фокусного расстояния, почти такого же, как диаметр проецируемого круга изображения (44 мм), не требуется такая дополнительная коррекция.
Размещение переднего элемента 28-мм объектива как можно ближе к датчику изображения, как у 40-мм объектива, значительно усложнило бы и удорожило бы объектив.
Я действительно не понимаю, почему мы ведем эту дискуссию :(. Я в значительной степени согласен со всем, что вы сказали, и я благодарен за информацию о конструкции объектива, которая очень актуальна в отношении моего вопроса. Все, что я' Я говорю о том, что случай, когда на маленькую матрицу устанавливается объектив с большим кругом изображения, меня не интересует.
Объективы EF-S 24mm f/2.8 STM и EF 40mm f/2.8 STM представляют собой, соответственно, кроп-объектив и FF-объектив. Чтобы проектировать и продавать их по одинаковой цене, широкоугольный объектив, предназначенный для меньшего круга изображения, должен иметь передний элемент на значительно большем расстоянии от датчика. Этот компромисс неприемлем для разработчиков сотовых телефонов.

Сенсор большего размера требует большего фокусного расстояния для обеспечения того же поля зрения. При том же размере входного зрачка это увеличивает число f, сводя на нет эффект захвата большего количества света.

Это как минимум часть вашего непонимания. На число f не влияет размер сенсора. Поле зрения есть, конечно, потому что сенсор меньшего размера видит только часть окружности изображения. Но объектив собирает одинаковое количество света и направляет его в одну и ту же область независимо от размера сенсора.

Фокусное расстояние определяется расстоянием от оптического центра объектива до плоскости изображения, когда объектив сфокусирован на бесконечность. Это число одинаково для данного объектива независимо от размера сенсора. Точно так же размер сенсора не влияет на видимый размер входного зрачка. Таким образом, f/8 остается f/8 независимо от размера сенсора.

Подумайте, что произойдет, если вы будете использовать 35-мм пленочную зеркальную фотокамеру и снимать с фиксированной выдержкой, скажем, 1/100 с. Вы настраиваете диафрагму так, чтобы измеритель показывал разумную экспозицию, а затем делаете снимок и продвигаете пленку к следующему кадру. Затем вы кладете камеру в пеленальную сумку, чтобы работать с ней в полной темноте, открываете заднюю крышку и вставляете тонкую непрозрачную карту с отверстием размера APS-C посередине между пленкой и затвором. . Закройте все это, вытащите из сумки и сделайте еще одно фото. Наконец, проявите пленку. Имеют ли открытые части двух кадров одинаковую экспозицию или они разные?

Я знаю, что размер сенсора также влияет на электрические характеристики, но меня здесь интересуют только оптические соображения. Давайте представим, что датчики — это идеальные детекторы фотонов с бесконечным динамическим диапазоном, оставив только дробовой шум для определения характеристик при слабом освещении.

Проблема здесь в том, что улучшенные электрические характеристики являются основной причиной того, что датчики большего размера дают лучшие результаты. Когда вы повышаете чувствительность (ISO), вы существенно увеличиваете множитель, который применяется к данным для каждого пикселя. При слабом сигнале (низкая освещенность) и высоком коэффициенте усиления (большой множитель) крошечные вариации из-за электрических шумов усиливаются и превращаются в более зашумленное изображение. Из-за увеличенной площади большие фотосайты собирают больше фотонов и генерируют более сильный сигнал точно так же, как большие солнечные панели обеспечивают большую мощность. При более сильном сигнале требуется меньшее усиление, и вы получаете более качественное изображение и меньше шума.

Я предполагаю, что в какой-то момент вы столкнетесь с ситуацией, когда датчик действительно подсчитывает довольно небольшое количество фотонов. В этот момент, даже с идеальными фотосайтами, большой сенсор будет записывать лучшее (более гладкое, менее «шумное») изображение просто из-за закона больших чисел : маленькие фотосайты будут регистрировать меньше фотонов, чем большие, из-за их меньшей площади, поэтому относительный масштаб случайных различий между сайтами будет больше. Небольшие случайные различия в относительно большом количестве фотонов, собранных более крупными фотосайтами, будут иметь меньшее влияние. Честно говоря, я не знаю, работают ли сенсоры в мобильных телефонах на таком уровне — сильно в этом сомневаюсь, но это всего лишь предположение.

Я не уверен, что понимаю. Число f определяет, сколько света попадает на каждую единицу площади круга изображения, верно? Кроме того, он определяется как фокусное расстояние, деленное на диаметр входного зрачка. Таким образом, когда вы увеличиваете фокусное расстояние, чтобы приспособиться к полю зрения большего сенсора, не изменяя при этом входной зрачок, вы получаете меньше света на единицу площади круга изображения. Если моя математика сработает, это точно аннулирует эффект больших фотосайтов на больший датчик, захватывающий больше света, поскольку они занимают больше площади. Я не думаю, что сказал что-то, что противоречило бы вашему примеру.
@Jules Ключ в том, что вы не увеличиваете фокусное расстояние, изменяя размер сенсора. Когда люди говорят о кроп-факторах, они имеют в виду, что, например, 50-мм объектив на 1,6-кратном сенсоре аналогичен использованию 80-мм объектива на полнокадровом сенсоре с точки зрения поля зрения. Но это все еще объектив 50 мм! Круг изображения имеет одинаковый размер независимо от размера сенсора. Свет, собираемый линзой, одинаков, и площадь, по которой он распространяется, одинакова. С датчиком меньшего размера вы просто не записываете большую часть этого круга.
А, теперь я вижу недоразумение. Это не то, что я имел ввиду. Я имел в виду следующий сценарий. Представьте, что вы производитель телефонов. В настоящее время вы делаете телефон с диагональю сенсора 5,7 мм и объективом 4 мм f/2,4 (Nexus 5). Это дает угол обзора 71°. Теперь вы хотите использовать датчик 7,8 мм. Чтобы получить такое же поле зрения на большом датчике, теперь вы используете объектив 4,6 мм (Nexus 6P). Если вы не увеличите диаметр входного зрачка, новый объектив будет иметь f/2,76 и, таким образом, будет давать меньше света на единицу площади круга изображения.
Разве вы уже не указали , что производители смогли увеличить входной зрачок настолько, чтобы сохранить постоянное число f при увеличении размера сенсора ?
Да, это как раз то, что случилось бы, если бы их не было, и то, чего я ожидал. И меня в основном интересует противоположное направление: уменьшение размера сенсора при сохранении входного зрачка таким же, чтобы увеличить число f.
Об электрических характеристиках: В этой статье ( dpreview.com/articles/8189925268/… ) упоминается, что дробовой шум является наиболее значительным источником шума, отсюда и мой особый интерес к дробовому шуму. И идея больших фотосайтов, собирающих больше фотонов, применима только в том случае, если вам каким-то образом удается поддерживать постоянное число f. И мне интересно, почему невозможно просто уменьшить число f при сохранении того же сенсора вместо того, чтобы сохранить постоянное число f при увеличении сенсора.
«Уменьшение размера сенсора при неизменном входном зрачке для увеличения числа f». Концентрация общего света большего круга изображения объектива, предназначенного для одного размера сенсора, в меньший круг изображения для меньшей площади сенсора требует изменения фокусного расстояния объектива. И хотя это может показаться нелогичным, по мере того как фокусные расстояния становятся короче, а конструкции более коротких объективов должны становиться длиннее из-за ретрофокальной конструкции, необходимой для поддержания прямолинейной (а не «рыбий глаз») проекции. И какой толщины можно сделать телефон, который будет продаваться?
Эти конструкции также становятся дорогими в спешке. Просто взгляните на разницу в стоимости между объективом Canon 11-24 мм f/4 с прямолинейным объективом FF (3 тысячи долларов) и объективом «рыбий глаз» 8-14 мм f/4 (1,25 тысячи долларов).
См. следующий вопрос о том, почему существует оптимальное соотношение цены и качества для объективов с определенным фокусным расстоянием в середине широкоугольного и телеобъектива. photo.stackexchange.com/a/54435/15871

Предположим, что датчики — это идеальные детекторы фотонов с бесконечным динамическим диапазоном [...]. Предположим также, что все эти сенсоры имеют одинаковое количество фотосайтов.

На вопрос «Почему датчики большего размера лучше работают при слабом освещении?» не отвечает на мой вопрос, так как все ответы предполагают постоянное число f, что является именно тем утверждением, которое я хотел бы оспорить .

Ваша предпосылка фальсифицирует правила игры, напрашиваясь на вопрос . Фиксация количества фотосайтов на одинаковое — это нормально; увеличение фокусного расстояния нормально. Но, не позволяя f-числу оставаться прежним, вы подтасовываете сравнение против любого увеличения размера.

Давайте используем немного абсурда, чтобы провести четкое различие. iPhone 6S имеет 12 МП, кроп-фактор 7,21, фокусное расстояние 4,15 мм, максимальную диафрагму ƒ/2,2. Таким образом, кажущаяся апертура составляет 1,9 мм в поперечнике. Итак, давайте «расширим» iPhone 6S до размера сенсора полного кадра и установим объектив диаметром 1,9 мм на камеру на расстоянии 30 мм. Это дает нам апертуру ƒ/15,8, вряд ли справедливое или разумное сравнение.

Я думаю, это справедливое сравнение. Объектив на камере iPhone крошечный, неудивительно, что у него крошечная апертура.
Но апертура не маленькая по сравнению с геометрией камеры . Сохранение абсолютного диаметра линзы постоянным — это то же самое, что дать по 1 м ^ 2 ткани пятилетнему ребенку и взрослому человеку с ростом и весом выше среднего и попросить их скромно прикрыться. Результаты будут несопоставимы! знак равно
В понимании того, что вы пытаетесь сделать. Вы проводите мысленный эксперимент, пытаясь контролировать переменные. Я приветствую это. Но в этом сценарии поддержание постоянной кажущейся апертуры имеет несколько побочных эффектов в реальном мире: (1) большая глубина резкости, отсутствие возможности контролировать боке; (2) первые перестают автофокусироваться после ƒ/8, остальные не могут AF выше ƒ/5.6; (3) повышенное дифракционное ограничение, сводящее на нет одно из основных преимуществ наличия больших фотосайтов.
Ваша аналогия забавная, но я не думаю, что она работает ;). Если я не ошибаюсь, увеличение сенсора при том же общем количестве света для работы ничего не изменит. Фотоны просто рассредоточятся по большей площади сенсора, но, в конце концов, на каждый фотосайт попадет одинаковое количество фотонов.
Конечно, у большего сенсора есть много других преимуществ, я прекрасно об этом знаю. Но именно для этого вопроса меня интересует, как (точнее, почему) они влияют на количество света, собранного на круге изображения в целом.
+1 за творческое использование слова «эмбигген». С этого момента я буду называть телеконвертеры «увеличителями линз».
Это совершенно громкое слово. знак равно

Свет, падающий на единицу площади, определяется размером входного зрачка. Сенсор большего размера требует большего фокусного расстояния для достижения того же поля зрения. Этот больший датчик требует большего входного зрачка для поддержания заданного числа f. Большой зрачок собирает больше света.

Вы должны поддерживать число f, так как оно вместе со скоростью затвора и чувствительностью ISO напрямую связано с количеством света, исходящего от сцены.

Почему кажется, что большие датчики необходимы для хорошей работы при слабом освещении?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v