При сравнении сенсоров камер, что означает пиксель [x] мкм и что он говорит о качестве изображения

Это размер одного пикселя. 1 мкм (микрометр) составляет 1/1000 часть миллиметра (в одном миллиметре 1000 микрометров, или 1000000 микрометров в метре).

Нет (прямой) связи с размером сенсора. Но зная размер сенсора и размер пикселя, вы можете (примерно) рассчитать разрешение.

Чем меньше пиксели, тем больше деталей (теоретически) возможно на фотографиях. К сожалению, маленькие пиксели приводят к большему количеству шума на фотографиях.

Если я правильно понял, чем больше сенсор, тем лучше.

Не обязательно. Зависит от того, что вы планируете снимать.

При съемке очень удаленных объектов, таких как луна или птицы, пиксели немного меньшего размера, чем обычно присутствуют на полнокадровых датчиках, могут быть полезны. Затем вы можете получить длинный телеобъектив с меньшими объективами. Например, полный кадр обычно имеет пиксели 6 мкм x 6 мкм с разрешением 24 мегапикселя, тогда как кроп-сенсор вполне может иметь пиксели 3,75 мкм x 3,75 мкм.

Чтобы получить пиксели размером 3,75 мкм x 3,75 мкм, вы можете купить полнокадровую камеру с разрешением 61,44 мегапикселя или камеру с кроп-сенсором с разрешением 24 мегапикселя. Последний дешевле, а использование первого с большим телеобъективом означает, что вы просто обрезаете финальное изображение, делая большую часть 61,44 миллиона пикселей неиспользуемыми.

Но в любом случае есть предел тому, насколько мало имеет смысл сжимать пиксели.

Вот снимок луны с фокусным расстоянием 400 мм на полном кадре:

Вот изображение Луны с небольшой сенсорной камеры CoolPix P1000, которая увеличивает до эквивалента 3000 мм ( источник ):

Как вы думаете, что лучше?

Способность P1000 увеличивать до эквивалента 3000 мм достигается за счет очень маленького сенсора, что делает пиксели очень маленькими. К сожалению, они сделали пиксели настолько маленькими, что маленький размер пикселя начинает снижать разрешение из-за таких эффектов, как дифракция.

Таким образом, моя основная цель сравнения этих снимков Луны состоит в том, чтобы продемонстрировать, что, несмотря на то, что меньший сенсор может легче иметь более длинный телеобъектив, существует предел тому, насколько маленькими вы должны делать пиксели.

Они показывают такие значения, как 1,4 мкм пикселей или 1,55 пикселей.

Все эти значения слишком малы. Они не оптимизированы для качества изображения, а скорее оптимизированы для низких затрат на производство сенсоров и небольшого размера камеры.

Все, что меньше 3 мкм или около того, на практике ограничено объективом. Например, 24-мегапиксельная полнокадровая камера делает снимки лучше, чем 24-мегапиксельная камера с кроп-сенсором, потому что пиксели полнокадровой камеры больше и не так сильно увеличивают ограничения объектива.

Размер пикселя — это просто площадь каждого пикселя в датчике. Это не имеет прямого отношения к размеру сенсора, но чем больше пикселей вы упаковываете в размер сенсора, тем меньше они должны быть, чтобы поместиться в сенсор.

В общих чертах существует корреляция между размером сенсора и некоторыми аспектами качества изображения, такими как шум и динамический диапазон. Есть исключения, но в целом чем больше сенсор (при прочих равных условиях), тем меньше шума на изображении.

Одно очень распространенное заблуждение состоит в том, что размер пикселя напрямую влияет на шум изображения. Как объясняет Тони Нортруп в этом видео https://www.youtube.com/watch?v=_KYvp8PrCFc&t=1s , нет корреляции между размером пикселя и шумом, потому что, если датчик имеет тот же размер, меньшие пиксели компенсируются большим. их количество.

обобщить . меньший размер микрона в большом сенсоре дает более сжатые пиксели и, как результат, дает четкие изображения хорошего качества. С другой стороны, шум связан с программной обработкой. Хорошее программное обеспечение для обработки изображений приводит к хорошему качеству изображения, уменьшая нежелательный шум. Кроме того, мы можем определить хороший сенсор на необработанном снимке (необработанные снимки занимают больше размера файла, чем обычные изображения в формате jpeg.

Существуют физические ограничения того, насколько маленькими вы можете сделать пиксели.

Если вы получите пиксели меньше, чем длина волны света, который вы используете фотографически (0,3-0,8 мкм, то есть около 0,5 мкм2), вы не получите полезного разрешения. Аналогичные ограничения применяются к оптическим микроскопам. Кроме того, дополнительные оптические структуры (цветовые фильтры, микролинзы) над датчиком, скорее всего, будут вести себя непредвиденным образом.

Кроме того, абсолютно возможное разрешение линз ограничено дифракцией, независимо от того, как вы уменьшаете их размер. Объектив с диафрагмой f/2 имеет дифракционный предел для зеленого (относительно коротковолнового!) света, установленный на уровне ок. 1000 лп/мм, никогда не будет больше 2000 пикселей подряд на мм - меньше для красного света. Это также ограничило бы размер полезного пикселя примерно до 0,5 мкм2.

Кроме того, поскольку пиксели датчика в конце концов являются счетчиками фотонов, чем меньше вы их делаете, тем круче становятся «ступени» в счете — в самом патологическом случае, при очень слабом освещении, по случайному стечению обстоятельств, два или один или нулевые фотоны попадут в пиксель, что практически превратит вывод в белый шум. Увеличьте площадь, и все усреднится намного ровнее.