Я читал статью о сравнении APS-C с полнокадровыми сенсорами. В этой статье упоминалось, что полнокадровые датчики могут иметь более крупные отдельные «фотосайты» и, следовательно, могут захватывать больше света.
Вот цитата...
На самом деле важно не количество пикселей — модели APS-C, такие как Canon EOS 7D и EOS 550D, имеют почти такое же количество фотосайтов благодаря их 18 миллионам пикселей — но размер фотосайтов имеет решающее значение для качества изображения.
Отдельные световые датчики большего размера улавливают больше света, а это означает, что создается меньше электронного шума. Вы замечаете это больше всего, когда увеличиваете настройку ISO — этот шум создает цветной мозаичный узор, который особенно заметен в теневых областях.
Это правда? Если я контролирую такие переменные, как диафрагма, по отношению к датчику, получит ли полнокадровый датчик более высокую экспозицию?
Полнокадровая матрица не будет ярче при одинаковых условиях экспозиции (тот же свет в сцене, то же фокусное расстояние и число f, то же время экспозиции и т. д.). Он будет собирать больше света, но также будет распространять этот свет на пропорционально большую площадь. Яркость , определяемая как количество световой энергии на единицу площади , будет такой же. Преимущество более крупных пикселей будет заключаться не в увеличении яркости, а в уменьшении шума (из-за усреднения случайного характера света — того, что мы называем дробовым шумом — по большей площади) и увеличении динамического диапазона, если пиксели крупнее на датчик FF (из-за большей емкости полной лунки для кремниевой пластины той же толщины).
Экспозиция указана на единицу площади — см. Почему освещенность остается неизменной для данного значения диафрагмы даже при изменении фокусного расстояния? . Это означает, что если вы измеряете экспозицию для данной выдержки и диафрагмы на одной половине кадра, она будет такой же и на другой. Итак, вот что важно для настроек экспозиции.
Но у полнокадровых датчиков есть неотъемлемое преимущество при слабом освещении.
Вот как это выглядит: цифровые сенсоры имеют размер 36×24 мм для полного кадра или 24×16 мм для APS-C. Когда вы делаете правильно экспонированное изображение, каждый квадратный миллиметр на каждом датчике получает одинаковую яркость. Если вы хотите печатать с разрешением, скажем, 12 × 18 дюймов (смесь имперских и метрических систем), вам нужно увеличить 12,7 × с полнокадрового сенсора или 19,05 × с APS-C. Квадратный мм от полнокадрового датчика кадр камеры становится 1,27 × 1,27 см, или 1,61 см².Квадратный миллиметр от камеры с меньшим сенсором становится 3,63 см² !
Конечно, мы не печатаем мелкий шрифт темнее. Вместо этого мы эффективно усиливаем яркость по мере увеличения . Растягивание того же количества света на большую площадь по своей сути дает худшие результаты. Когда много сигнала — много света — это, как правило, не имеет значения, но когда тускло и много шума, это имеет значение.
Как правило, это причина того, что камеры с полнокадровыми датчиками считаются имеющими примерно одно преимущество в шуме ISO по сравнению с APS-C. («Одна ступень», конечно, равна 2×.) В цифровой камере ISO — это усиление, и для заданного размера отпечатка изображений с тем же ISO полнокадровые изображения буквально усиливаются вдвое меньше.
Проблема с размером фотосайтов — это другая, техническая проблема, которая на самом деле не связана с размером сенсора и в значительной степени устарела с современными технологиями. См. раздел Имеют ли мегапиксели значение для современных сенсорных технологий? для большего. Даже с бесконечно хорошей технологией вы не сможете превзойти физическую реальность вышеперечисленного. Больше всегда больше света. Однако в большинстве практических случаев можно достичь точки, когда достаточно меньшего размера . (В противном случае мы бы все носили с собой широкоформатные цифровые камеры размером 8×10 дюймов….)
Задача фотосайта — собирать фотонные попадания во время экспозиции. Фотосайты содержат фотодиод и область хранения для хранения заряда, который накапливается во время экспозиции. Чем больше фотонов попадает, тем больше заряд. Когда экспозиция завершена, заряд перемещается в хранилище. Программное обеспечение марширует заряды, ряд за рядом перенося заряды в регистр переноса. Здесь заряды считываются и преобразуются в напряжение. Поскольку напряжения слабые, они усиливаются до полезного уровня. Затем напряжение преобразуется в цифровой сигнал.
Величина применяемого усиления является ключевым фактором. Низкий уровень заряда требует большего усиления. Это будет зависеть от уровня освещенности во время экспозиции, и это будет связано с настройкой ISO. Если применяется сильное усиление, будут индуцироваться некоторые нежелательные статические помехи. Это равносильно увеличению громкости на радио. Другими словами, статические помехи сопровождают хороший сигнал. В цифровом изображении статика проявляется как шум. Шум — это гранулярность, похожая на зернистость в обычном процессе формирования изображения на пленке.
Вы избегаете повышенного шума, сохраняя умеренный ISO и правильно выставляя экспозицию. Несмотря на то, что датчики изображения меньшего размера имеют меньшие фотосайты, чип обработки изображений продолжает развиваться. Различия между полноразмерной матрицей FX и компактной матрицей APS-C становятся менее заметными.
PS Более крупные чипы имеют более крупные фотосайты, поэтому они собирают больше фотонных попаданий во время экспозиции. Заряд в фотосайте выше, поэтому требуется меньшее усиление, а значит, меньше шума.
Если мы рассмотрим пленочную фотографию, то для правильной экспонирования любой конкретной пленки пленка должна поглотить одинаковое количество фотонов на единицу площади для любой конкретной сцены. Это означает, что полнокадровая 35-мм камера должна будет получать в два раза больше фотонов, чем полукадровая камера, для достижения тех же результатов в идентичных условиях. Обратите внимание, что это не означает, что сцена, которую вы фотографируете, должна быть в два раза ярче.
То же самое должно быть и для цифровых сенсоров с такой же чувствительностью (что является прямым аналогом светочувствительности пленки). Конечно, сколько фотонов на самом деле «используется» датчиком, это другой вопрос. Таким образом, для полнокадрового сенсора потребуется гораздо больше света (т.е. фотонов), чем для сенсора APS-C с такой же чувствительностью. Однако условия освещения сцены, которую вы фотографируете, будут одинаковыми.
Майкл С