Почему у более дорогой камеры меньше пикселей?

Я сравнил характеристики некоторых камер.

Canon EOS 5DS и EOS-1D X MARK II оснащены полнокадровой матрицей. Второй дороже. Их количество пикселей составляет 8868 x 5792 и 5472 x 3648.

Никон делает то же самое. И D810, и D5 имеют полнокадровый сенсор. Второй дороже. Их количество пикселей составляет 7360 x 4912 и 5568 x 3712.

Почему у более дорогой камеры меньше пикселей?

Путем поиска я нашел несколько возможных объяснений, но они неубедительны.

  • Меньшее количество пикселей означает более быструю обработку. Я знаю, что чем больше пикселей, тем медленнее обработка. Но я предполагаю, что обработка изображения очень параллельна. Таким образом, с добавленной ценой производители могут позволить себе установку большего количества схем. Даже если вычислительная мощность не соответствует возросшему количеству пикселей, камеру можно запрограммировать на уменьшение количества пикселей для обработки путем суммирования 4 пикселей в 1, поэтому требуется меньшая вычислительная мощность. Но у него по-прежнему больше пикселей, когда вы не снимаете в режиме серийной съемки.

  • Меньшее количество пикселей делает возможным более высокое значение ISO. При том же размере сенсора и большем количестве пикселей на сенсоре количество света, достигающего каждого пикселя, будет уменьшаться. Таким образом, большее количество пикселей препятствует высокой настройке ISO. Но датчику с большим количеством пикселей не потребуется такое высокое значение ISO. Скажем, датчик A и датчик B имеют одинаковый размер и разрешение. (Давайте использовать здесь слово «разрешение» для обозначения разрешения количества света, достигающего каждого пикселя, например, 14 бит на D810.) Сенсор B имеет в 4 раза больше пикселей. С помощью микролинзы перед каждым пикселем потери света из-за того, что он не попадает ни на один пиксель, незначительны. A делает снимок с соответствующей настройкой ISO. B делает тот же снимок с четвертью этого значения ISO. Тогда 2 старших бита B будут равны 0. Таким образом, фактическое разрешение B будет на 2 бита меньше.

  • Многие пиксели предназначены для маркетинга. Люди, как правило, выбирают камеру только по количеству пикселей. Это может быть применимо при сравнении смартфонов и серьезных камер. Но указанные камеры все для серьезных людей. Так что бесполезно давать EOS 5DS и D810 больше пикселей, чтобы привлечь глупцов. Больше пикселей позволяет фотографу делать четкие фотографии, когда нет времени на масштабирование. Если фотографу, использующему D810, могут понадобиться 36 мегапикселей, они также могут понадобиться фотографу, использующему D5.

  • Чем меньше пикселей, тем меньше дробового шума. Отношение сигнал/шум дробового шума пропорционально квадратному корню из ожидаемого количества света, попадающего на каждый пиксель, что обратно пропорционально размеру каждого пикселя. Но выходные данные пикселей можно комбинировать, чтобы получить изображение с меньшим количеством пикселей и меньшим дробовым шумом.

Я читал Почему у более дорогой камеры меньше мегапикселей? , но я до сих пор не знаю.

редактировать

Почему Canon 1D X MK 2 имеет только 20,2 МП, кажется, спрашивает что-то подобное, но я до сих пор не понимаю, прочитав его ответы. Я не понимаю эти моменты в ответе Майкла Кларка:

  1. Все пиксели не равны. Каждая из указанных камер имеет полнокадровый сенсор. Увеличение количества пикселей может привести к тому, что каждый пиксель будет захватывать меньше света, но большее количество пикселей дает возможность комбинировать соседние пиксели. См. второй и четвертый пункты выше.

  2. Скорость передачи данных См. мой первый пункт.

  3. Энергопотребление Фотограф всегда может настроить камеру на съемку с меньшим количеством пикселей. Это если повышенное энергопотребление будет значительным. И есть затвор и фокус, энергопотребление которых не меняется при добавлении пикселей.

  4. Конечное использование созданных изображений Если пользователю D810 может понадобиться такое количество пикселей, пользователю D5 также может понадобиться это количество пикселей.

  5. Пиксели — не единственная отличительная черта топовых камер. Но это не объясняет, почему более дорогая камера имеет меньше пикселей, чем другая топовая камера.

@PhilipKendall Я до сих пор не понимаю, прочитав это. Пожалуйста, смотрите мое редактирование.
Есть интересный рассказ Толстого о земле en.wikipedia.org/wiki/How_Much_Land_Does_a_Man_Need%3F - (подсказка: не так много). Мегапиксели работают аналогичным образом. Эта камера bhphotovideo.com/c/product/1187825-REG/… имеет около 2 мегапикселей и стоит 20 тысяч долларов (в три раза больше, чем 1D, несмотря на то, что у нее одна десятая мегапикселя).
@JindraLacko - честно говоря, это сравнение яблок с апельсинами, когда вы подключаете видеокамеру. Видеокамеры обходятся гораздо меньшим разрешением кадров, потому что они воспроизводят много кадров в секунду. Это в совокупности создает более качественное изображение в нашем мозгу. Для фотографий требуется немного больше, хотя концепция по-прежнему верна, что после определенного момента больше деталей фактически становится бессмысленным во всем, кроме огромных размеров печати.
Предварительный ответ на вашу правку хотя бы по некоторым пунктам. 1) Больше пикселей на той же площади означает меньшую активную область. Пиксели на самом деле не соприкасаются друг с другом, каждый пиксель имеет свою маленькую линзу и цветовой фильтр. Таким образом, чем меньше пиксели, тем больше становится пространство между ними. 3) Уменьшение разрешения скорее всего делается на более позднем этапе, полный сенсор будет считываться в любом случае, при той же мощности.
Переверните свой вопрос: почему вы ожидаете, что цена будет пропорциональна количеству пикселей? Ответ на этот вопрос подчеркнет ваши ошибочные предположения.
обратите также внимание, что объединение данных пикселей само по себе добавит шум/ошибки, поэтому объединение 4 пикселей не даст вам такого же качественного результата, как 1 пиксель в 4 раза больше.
На самом деле нет, ответ на этот вопрос не указывает на ошибочные предположения. Как правило, цена связана с качеством, и разумно предположить, что более дорогие камеры должны быть равны или превосходить более дешевые камеры во всех измеримых отношениях. Canon странным образом игнорирует это предположение и в результате создает значительную путаницу для потребителей. Так что ИМО, это справедливый вопрос.
@eiqfb Главное, что вы упускаете, как здесь, так и при чтении других вопросов / ответов, заключается в том, что иногда более крупные пиксели важнее, чем наличие большего количества пикселей .
Еще одна вещь, которую вы упускаете, это то, что очень немногие фотографы, использующие Canon 1D X Mark II или Nikon D5, имеют только Canon 1D X Mark II или Nikon D5. Разные инструменты для разных работ. Профессионалы этого уровня часто имеют несколько тел с любыми функциями и производительностью, которые им нужны для конкретной работы. Они часто используют несколько тел одновременно, особенно при съемке репортажей и/или спортивных состязаний, хотя обычно это делается для того, чтобы иметь сразу несколько объективов, готовых к работе.
Еще одна вещь, которую вы упускаете, — это разница в динамическом диапазоне, связанная с полной емкостью лунки, которая зависит от размера пикселя , когда оба датчика используют технологию одного поколения. Ямы с меньшими пикселями достигают FWC с меньшим количеством фотонов и, следовательно, имеют меньший DR, чем пиксели большего размера. Объединение нескольких пикселей вместе постфактум ничего не меняет.
@dgatwood не совсем так. есть несколько разных камер профессионального уровня, каждая из которых предназначена для разных целей. скажем, у вас есть камера потребительского уровня A по цене X. Затем у вас есть 2 камеры профессионального уровня, каждая из которых лучше в определенной области, чем A, которые стоят примерно в 2 раза, а не 1 суперкамера, которая будет стоить в 10 раз больше и которую никто не захочет покупать.

Ответы (4)

Помимо всего, что в статье Почему Canon 1D X MK 2 имеет только 20,2 МП?

Специально для ваших двух примеров:

EOS 5DS снимает 7 кадров в секунду, EOS-1D X MARK II — 14. Уже одно это может быть веской причиной, по которой последней необходимо использовать более низкое разрешение. Не все можно распараллелить, как вы предполагаете, например. передача данных из датчика в память и из памяти в хранилище. Большие кадры означают больше данных и файлов большего размера, а SD-карты имеют конечную скорость записи.

Объединение пикселей уменьшит разрешение в 4 раза, что намного больше, чем разница между двумя камерами. Кроме того, это снова добавляет накладные расходы на обработку...

В конце концов, дело не в количестве пикселей . Для некоторых приложений, таких как спортивная фотография, скорость после определенного уровня важнее разрешения. Пейзажный фотограф изобразительного искусства, вероятно, будет ценить разрешение больше, чем скорость, вплоть до того, что будет платить немыслимые суммы за камеру среднего формата, которая снимает примерно 2 кадра в секунду .

Думаю, вы, вероятно, имеете в виду ссылку на какую-то версию 5D в начале вашего третьего абзаца, а не дважды ссылаетесь на 1D X mk II.
@Калеб, да, спасибо. я ненавижу ошибки копирования и вставки, когда вижу их в чужих текстах :)
Но все можно распараллелить. Легко. Обработка изображений — это пример того, что мы называем смущающе параллельной проблемой — до такой степени, что вы якобы можете иметь весь ЦП на пиксель или, по крайней мере, на макроблок JPEG. Даже передачу данных в хранилище можно банально распараллелить, чередуя несколько флеш-карт. Вы можете разместить массив из 8–12 SD-карт на месте, занимаемом двумя CF-картами, что позволит вам непрерывно снимать 14 кадров в секунду в режиме RAW на SD-карты текущего поколения даже с разрешением 5DS.
@dgatwood Все не может быть легко распараллелено. Концептуально, да. На рабочем столе, в лаборатории или с настольными/серверными компьютерами — да. Но пространство, мощность и производственные ограничения ограничивают простоту распараллеливания. Это связано с огромными затратами на дополнительную схему, которая связана с затратами на питание и т. Д. Да, вы могли бы якобы иметь ЦП для каждого макроблока JPEG, но тогда вам нужно решить проблему каналов связи ... сложность порождает более высокую сложность , смехотворно быстро.
Вероятно, можно было бы разработать более быстрый конвейер. Вопрос в том, какой ценой и будет ли получившееся устройство вписываться в форм-фактор DSLR?
На самом деле, для процессора в случае макроблока (преднамеренно абсурдный пример, BTW) не было бы никакой взаимосвязи, потому что каждый макроблок сжимается отдельно (без общих пикселей), а части объединяются только после их вычисления. Другой нижестоящий вычислительный блок может выполнить кодирование длин серий результатов после того, как будут установлены все биты «Готово». Но следует отметить, что между теорией и практикой существуют различия — размер кристалла и производительность, запас мощности и т. д. Я все еще думаю, что они могли бы справиться с этим довольно легко, и что это был скорее маркетинговый выбор, чем что-либо еще.
@dgatwood Вычислительная мощность по-прежнему ограничена емкостью аккумулятора и, во все большей степени, способностью отводить тепло изнутри камеры, сохраняя при этом устойчивость к атмосферным воздействиям. 1D X Mark II имеет настоящие тепловые трубки, которые направляют тепло от основных процессоров вниз к основанию камеры.
Конечно, это только потому, что вместо перехода к более мелкому процессу фотолитографии они добавили второй автономный кристалл ЦП. Из разных вещей, которые я читал, у меня сложилось впечатление, что части DIGIC от Canon остаются по крайней мере на один, если не на два процесса, уступающими современному уровню техники. Это приводит к значительному дополнительному выделению тепла и снижению времени автономной работы, не говоря уже о снижении скорости и параллелизма. С быстрым развитием ядер ARM в последнее время мы, вероятно, приближаемся к точке, когда им будет лучше использовать готовые ядра и графические процессоры (если мы на самом деле еще не прошли эту точку).
Они годами используют готовые ядра ARM. Причина, по которой они отстают на одно поколение по размеру кристалла, заключается в факторе надежности. Когда камера проектируется, используемый процесс штамповки, как правило, соответствует современному уровню техники. К тому времени, когда камера прошла интенсивное тестирование, как внутри компании, так и среди основных пользователей, технология продвинулась вперед. Чего фанаты Sony, похоже, не понимают, так это того, во что обходится обычный пользователь 1D X II или D5 этот полусырой дизайн, выпущенный в дикую природу как «передовой». Есть причина, по которой многие, многие пижамы, пытавшиеся перейти на Sony, этого не сделали.
В таких камерах нет второго автономного процессора. Второй ЦП обрабатывает периферийные функции, такие как интеграция информации из системы PDAF и датчика измерения RGB+IR (то есть фактически второй датчик CMOS, используемый исключительно для измерения и помощи в отслеживании автофокусировки) для выполнения предиктивной автофокусировки, а не используется для обработки изображений, снятых датчиком изображения камеры.
Это во многом похоже на то, как обычный компьютер имеет один процессор для обработки данных и другой графический процессор для выполнения ресурсоемких графических вычислений. Конечно, есть некоторые продукты, которые объединяют ЦП и ГП в одном кристалле, но они не являются машинами, которые работают на вершине кучи при запуске таких приложений, как игры с интенсивным использованием графики.
Вся эта ветка комментариев почти идентична той, которая последовала за ответом @Philip-Kendall на другой вопрос до того, как многие из этих комментариев были удалены.

Надежность. Скорость. Мегапиксели.

В портативном форм-факторе с питанием от батареи вы можете иметь только два из трех, которые находятся на абсолютном уровне техники. Такие камеры, как 1D X Mark II и Nikon D5, предназначены для пользователей, выбравших первые две.

Вы также ожидаете, что гоночные автомобили Формулы-1, созданные Ferrari и Daimler-Benz, будут иметь кожаный салон, подогрев подушек сидений и позолоченные панели приборов, потому что это самые дорогие автомобили в мире? Или даже шины, которые прослужат не одну пару сотен километров? Я имею в виду, ради бога, он вмещает только одного человека среднего или меньшего размера. Что случилось с этим? За такую ​​цену они должны быть в состоянии перевозить целый автобус с людьми!

Дополнение к вопросу:

Почему Canon 1D X MK 2 имеет только 20,2 МП, кажется, спрашивает что-то подобное, но я до сих пор не понимаю, прочитав его ответы. Я не понимаю эти моменты в ответе Майкла Кларка:

  1. Все пиксели не равны. Каждая из указанных камер имеет полнокадровый сенсор. Увеличение количества пикселей может привести к тому, что каждый пиксель будет захватывать меньше света, но большее количество пикселей дает возможность комбинировать соседние пиксели. См. второй и четвертый пункты выше.

  2. Скорость передачи данных См. мой первый пункт.

  3. Энергопотребление Фотограф всегда может настроить камеру на съемку с меньшим количеством пикселей. Это если повышенное энергопотребление будет значительным. И есть затвор и фокус, энергопотребление которых не меняется при добавлении пикселей.

  4. Конечное использование созданных изображений Если пользователю D810 может понадобиться такое количество пикселей, пользователю D5 также может понадобиться это количество пикселей.

  5. Пиксели — не единственная отличительная черта топовых камер. Но это не объясняет, почему более дорогая камера имеет меньше пикселей, чем другая топовая камера.

Главное, что вы упускаете, как здесь, так и при чтении других вопросов/ответов, это то, что иногда наличие более крупных пикселей важнее, чем наличие большего количества пикселей.

  1. Вы упускаете разницу в динамическом диапазоне, связанном с полной емкостью лунки, которая зависит от размера пикселя, когда оба датчика используют технологию одного поколения. Ямы с меньшими пикселями достигают FWC с меньшим количеством фотонов и, следовательно, имеют меньший DR, чем пиксели большего размера. Объединение нескольких пикселей вместе постфактум ничего не меняет.

  2. Из-за особенностей датчиков с маской Байера объединение четырех соседних пикселей в один сделало бы все датчики с маской Байера монохромными. Для объединения пикселей требуется больше вычислительной мощности, чем для вывода в собственном разрешении, потому что наиболее интенсивной обработкой является та же самая демозаика, которую необходимо выполнить перед выводом в исходном разрешении ИЛИ перед тем, как пиксели можно будет объединить в бины! Обработка, необходимая для объединения пикселей, добавляется к общей рабочей нагрузке, необходимой для вывода в исходном разрешении.

  3. См. № 2. Дополнительная обработка требует дополнительной мощности.

  4. Еще одна вещь, которую вы упускаете, это то, что очень немногие фотографы, использующие Canon 1D X Mark II или Nikon D5, имеют только Canon 1D X Mark II или Nikon D5. Разные инструменты для разных работ. Профессионалы этого уровня часто имеют несколько тел с любыми функциями и производительностью, которые им нужны для конкретной работы. Они часто используют несколько тел одновременно, особенно при съемке репортажей и/или спортивных состязаний, хотя обычно это делается для того, чтобы иметь сразу несколько объективов, готовых к работе.

  5. Конечно, да: эти другие отличия более желательны целевому покупателю для той цели, для которой будет использоваться эта камера. Так же как и большее количество пикселей на сенсорах этих камер.

Давайте решим ваши проблемы с существующими ответами:

Все пиксели не равны. Каждая из указанных камер имеет полнокадровый сенсор. Увеличение количества пикселей может привести к тому, что каждый пиксель будет захватывать меньше света, но большее количество пикселей дает возможность комбинировать соседние пиксели. См. второй и четвертый пункты выше.

Объединение соседних пикселей связано с двумя проблемами:

Сначала пиксели фильтруются с использованием чего-то вроде массива Байера. Таким образом, соседний пиксель того же класса цветового фильтра находится немного дальше, чем непосредственно соседний. Это повышает вероятность ошибок при их объединении.

Объединение пикселей означает добавление шума . Математику немного сложно объяснить, но это хуже , чем использование большого пикселя.

Скорость передачи данных См. мой первый пункт.

Что неправильно.

Меньшее количество пикселей означает более быструю обработку. Я знаю, что чем больше пикселей, тем медленнее обработка. Но я предполагаю, что обработка изображения очень параллельна.

Нет.

Обычные недорогие профессиональные камеры используют датчики, которые считывают каждую строку изображения по очереди.

Эти данные хранятся внутри (буферизируются) в ограниченной памяти (а память стоит денег и потребляет энергию!) и обрабатываются специально разработанными микросхемами, которые преобразуют их в требуемую форму.

И все полученные данные должны быть записаны на карту. Карты, даже самые быстрые, медленны, как патока, по сравнению со скоростью, с которой данные может производить компьютер. Кстати, именно поэтому процессоры имеют сложное многоуровневое кэширование памяти. Но эта стратегия не работает для обработки изображений, как это должна делать камера.

При параллельной обработке также выделяется огромное количество тепла.

Возьмем, к примеру, современный графический процессор. Многие приложения для обработки изображений на ПК используют их для быстрого выполнения сложных задач обработки изображений, поскольку они могут использовать параллельную обработку.

А графические процессоры потребляют огромное количество энергии и выделяют огромное количество тепла.

В обычном фотоаппарате этого не сделаешь. Вам понадобится питание от сети, а система охлаждения добавит массу и вес (и собственную потребляемую мощность).

Таким образом, инженерные компромиссы требуют, чтобы вы не могли делать все параллельно.

Бесплатных обедов не бывает.

Энергопотребление Фотограф всегда может настроить камеру на съемку с меньшим количеством пикселей. Это если повышенное энергопотребление существенное. И есть затвор и фокус, энергопотребление которых не меняется при добавлении пикселей.

Сенор не может изменить количество пикселей, которые у него есть.

Когда вы выбираете получение JPEG с камеры определенного размера, этот размер представляет собой масштабированное изображение, построенное на основе полных данных исходного размера сенсора.

Таким образом, нам все еще нужно читать, обрабатывать и хранить все эти данные, независимо от размера изображения, которое вы запрашиваете.

Поскольку мы должны прочитать все эти данные и обработать их, это большая часть бюджета энергии для выстрела. Таким образом, мы не экономим много энергии при съемке с более низким разрешением.

Конечное использование созданных изображений Если пользователю D810 может понадобиться такое количество пикселей, пользователю D5 также может понадобиться это количество пикселей.

Нет.

Если я, например, хорошо фотографирую пейзажи, мне может понадобиться столько (хороших) пикселей, сколько я смогу получить.

Если я хорошо фотографирую портреты, мне почти наверняка не нужны все эти пиксели, потому что никому не нужна (или не нужна) фотография, на которой такие детали, как поры кожи и волосы на носу, показаны в мучительных деталях.

А если я занимаюсь спортивным снимком для журнала или газеты, мне обычно не нужно больше нескольких мегапикселей. Что мне действительно нужно, так это ослепляющая скорость, высокая скорострельность, сосредоточенность и надежность. Если пожертвовать некоторыми пикселями из-за цены, то это тривиально, поскольку мне изначально не нужны были все эти пиксели. Чтобы представить это в перспективе, обратите внимание, что вы можете распечатать полноцветное изображение формата A4 высокого качества с разрешением 300 dpi с разрешением примерно 8 мегапикселей! Это полная страница журнала.

Пиксели — не единственная отличительная черта топовых камер. Но это не объясняет, почему более дорогая камера имеет меньше пикселей, чем другая топовая камера.

Для профессионального фотографа другие вещи важнее.

Если я смогу получить целую остановку, используя более низкое разрешение, для некоторых фотографов это может быть намного, намного более ценным, чем разрешение.

Если я смогу получить дополнительный 1 кадр в секунду, перейдя на камеру с более низким разрешением, это может стать разницей между спортивным профессионалом, получившим снимок, который оплачивает ипотеку в этом месяце, и не получившим его.

Профессиональная фотография — это получение снимка, а не пикселей.

Дни выплаты ипотеки одним спортивным выстрелом, каким бы хорошим он ни был, давно прошли. Вещи, которые раньше платили 500 долларов за изображение, теперь могут принести 5 долларов за изображение. В настоящее время вам нужно не только сделать бросок, но вы должны передать его телеграфным службам до того, как это сделает парень, стоящий на коленях рядом с вами, что, вероятно, произойдет до того, как следующая игра начнется на поле / корте перед вами.

1D и D5 созданы для конкретных целей. У них лучшая система автофокуса на рынке. Они самые прочные, так как лучше защищены от атмосферных воздействий, обладают лучшей ударопрочностью и удваивают ожидаемое количество затворов. У него достаточно вычислительной мощности для быстрой автоматической фокусировки и 14 кадров в секунду в формате RAW с огромным буфером. Для людей, покупающих эти камеры, дополнительное разрешение просто не нужно и замедлит работу камеры. Если эти функции важны для вас, то никакая другая камера не подойдет. Большинство предпочтет более высокое качество изображения и готово пожертвовать скоростью. Также долговечности D810 обычно достаточно для большинства. 1D и D5 обычно подходят профессиональным спортивным и новостным фотографам, фотографам дикой природы и фотографам National Geographic. Если вам не нужна предельная скорость, долговечности и автофокуса, тогда выбирайте 5DS или D810. Все дело в приоритетах.

Почему у более дорогой камеры меньше пикселей?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v