Чи однакові параметри камери призводять до однакової експозиції для різних розмірів датчиків?

Скажімо, у мене є мікро-4/3-а камера та камера з повною рамкою, обидві встановлені на 1/60 при f / 2.8, для зйомки тієї ж сцени при одному освітленні. Чи буде експозиція однаковою для обох камер, незважаючи на різні розміри датчиків?

Причина, чому я запитую, полягає в різниці глибини різкості між датчиками мікро-4/3 і повнокадровими кадрами. Я вважаю, що для того, щоб сфотографувати певні сцени з повнокадровою камерою на тій же глибині поля, що і мікро-4/3-я камера, я повинен збільшити діафрагму, що, в свою чергу, змушує мене вивернути ISO.

Так. Експозиція базується на кількості світла, який потрапляє на будь-яку задану точку на датчик (або плівку), а не на загальну кількість світла для всієї області. (Світло, що потрапляє в кути, не впливає на світло, що потрапляє в центр або деінде.) Або кажучи навпаки, полнокадровий датчик записує більше загального світла, але для тієї ж експозиції це рівно стільки ж світла, скільки більше датчика.

Подумайте про це так: якщо ви сфотографуєте повний кадр і обрізаєте невеликий прямокутник з середини, експозиція там (ігнорування віньєтування та легкого випадіння) така ж, як експозиція для всієї речі.

Тепер замість обрізання уявіть, як замінити повнокадровий датчик на менший. Це ж експозиція, лише менше записаного зображення.

Звичайно, обрізане зображення має менше світла в цілому . Секрет у тому, що ми «обманюємо» при збільшенні. Ми зберігаємо яскравість однаковою, хоча фактична кількість фотонів, записаних на область, "розтягнута". Тобто, якщо на датчику 200 мільйонів фотонів, зібраних у квадраті, зображено середній сірий колір, якщо ми друкуємо так, що квадрат 10 "× 10", ми не поширюємо яскравість, зробивши його набагато тьмянішим - замість цього збережемо яскравість, так що вона така ж сіра.

Крім того, так, вам доведеться збільшити ISO (або швидкість затвора), щоб отримати однакову кінцеву яскравість зображення з меншою діафрагмою для більшої глибини різкості на більшому датчику. Але, припускаючи приблизно рівну технологію, більший датчик повинен видавати приблизно таку ж кількість шуму при більш високій ISO, що менший, ніж при меншій чутливості.

На відступ від довгих ниток коментарів нижче, я додам: якщо ви буквально порівнюєте дві комбінації камер у реальному світі, точна експозиція може відрізнятися з кількох причин. Однією з них є фактична передача світла для даної лінзи на певній зупинці - самі елементи лінзи не є ідеальними і блокують деяке світло. Це відрізняється від лінзи до лінзи. По-друге, виробники лінз обертаються до найближчої зупинки, коли заявляють діафрагму, і можуть бути не зовсім точними. По-третє, точність ISO варіюється від виробника до виробника - ISO 800 на одній камері може давати таку ж експозицію, що і ISO 640 на іншій. Усі ці фактори повинні бути (навіть кумулятивно) меншими, ніж зупинка. І найголовніше, що всі ці фактори залежать від розміру датчика і не пов'язані з ним, тому я залишив їх поза первісною відповіддю.

Скажімо, у мене є мікро-4/3-а камера та камера з повною рамкою, обидві встановлені на 1/60 при f / 2.8, для зйомки тієї ж сцени при одному освітленні. Чи буде експозиція однаковою для обох камер, незважаючи на різні розміри датчиків?

Так - якщо це один і той же об'єктив або обидві лінзи мають однакову передачу, і якщо припустити, що, говорячи про "однакову експозицію", ви використовуєте однаковий показник ISO (щоб вирівняти відмінності в ефективності датчика).

Застереження:

• Той самий ISO не означає однаковий рівень шуму.

  Різні датчики, що працюють на одному і тому ж рівні ISO, забирають різну кількість світла, але перетворюють їх на одну і ту ж експозицію. Однак, незважаючи на те, що експозиція однакова, здатність розбивати деталі серед шуму буде різною. Система оцінювання ISO розроблена для того, щоб визначити відмінності в ефективності датчика, щоб ви могли встановити будь-який датчик незалежно від розміру або ефективності на ISO200 і отримати однакову експозицію. Щоб досягти цього, полнокадровий датчик, що працює в ISO200, збирає набагато більше світла, ніж датчик 4/3 в ISO200 для тієї ж сцени, і він просто внутрішньо застосовує різну кількість посилення, щоб перевести сцену в ту саму значення яскравості

  У кінцевому підсумку все буде виглядати рівнозначно, за винятком того, що повний кадр матиме нижчий рівень шуму з моменту початку роботи з більш світлою інформацією. Зауважте, що між датчиками однакового розміру також можуть бути різниці в ефективності; отже, це не стосується лише розміру датчика, хоча це головний фактор. Коротше кажучи, ISO 800 у FF - це та ж експозиція, що і ISO 800 у 4/3, але ви отримаєте від них різний шум та динамічний діапазон, оскільки це не однакова ефективність датчика.

• Один і той же f-стоп не обов'язково означає однакову передачу об'єктива.

  Поширеним методом визначення кількості світла, що надходить через лінзу, є f-стоп. Однак ця міра заснована на діаметрі діафрагми, але не враховує передавальних властивостей елементів лінзи (тобто, скільки світла поглинає скло в лінзі). Все скло лінзи поглинає трохи світла. Сучасні лінзи з декількома покриттями поглинають набагато менше, і не рідкість простий сучасний об'єктив передає більше 99% світла.

  Без фільтрів ефект втрати передачі в сучасному багатошаровому об'єктиві настільки малий, що майже у всіх випадках його можна ігнорувати, що робить це трохи більше, ніж академічна вправа з малою практичною цінністю. Ті випадки, коли це не можна ігнорувати, можуть включати зйомки для кінотеатру, де кілька послідовних кадрів повинні мати однакову експозицію, навіть якщо вони можуть використовувати дуже різні об'єктиви. Ось чому були винайдені т-стопи; вони схожі на зупинки, оскільки вони враховують властивості передачі всього вашого скла.

Примітка. Наступна відповідь спочатку була написана у відповідь на інше питання, яке, хоч і дуже подібне до цього, стосувалося конкретно відмінностей між розмірами датчиків при зйомці в умовах слабкої освітленості.

Чи дасть 1-дюймовий датчик однакову експозицію при однаковій діафрагмі та параметрах ISO порівняно з датчиком APS-C?

Експозиція - це міра щільності поля світла. Це означає, що це вираження того, скільки світла забирається на одиницю площі.

Якщо у вас однаковий ISO, f-номер та час затвора, ви отримаєте однакову експозицію . Можуть бути незначні відмінності через неточності різних камер щодо фактичного ISO, часу затвора та діафрагми, а також різної кількості світла, що втрачається під час руху через різні лінзи. Але для творчих цілей фотографії все, що знаходиться приблизно від 1/6 до 1/3 зупинки, розглядається як досить близько .

Те, що ви втрачаєте при меншому датчику, особливо при зйомці в умовах дуже слабкого освітлення, - це загальна кількість зібраного світла . Коли щільність поля світла однакова, кількість світла, що падає на кожен квадратний міліметр, однакова, але датчик, що в чотири рази більший за площею, збирає в чотири рази більше фотонів, що поширюються на чотири рази більше площі. Якщо припустити, що кут зору однаковий для обох камер через різні лінзи фокусної відстані, яскравість кожного мм² буде однаковою, але більший датчик створює більше зображення. Це важливо, коли ми збільшуємо зображення від розміру, що знаходиться на датчику, до того розміру, з яким ми хочемо його відобразити.

Якщо зображення обох датчиків збільшені до однакового розміру дисплея, зображення з більшого датчика потребує меншого збільшення, ніж зображення з меншого датчика. Коли зображення збільшуються на розмір, вони проектуються на датчик, все збільшується: зображення від світла, яке проектувалося на датчик і записується, шум, створюваний камерою, шум, створюваний випадковою природою світла, розмиття через проблеми з рухом та фокусуванням / DOF та будь-які оптичні недосконалості через об'єктив.

Отже, в кінцевому підсумку те, що дає вам більший датчик - це можливість збільшувати менше, щоб досягти однакового розміру дисплея, що означає, що всі недоліки на фотографії не такі великі, як у порівнянні з меншим датчиком.

Однак у деяких ситуаціях існують методи, які дозволять покращити продуктивність як менших, так і більших датчиків. Зйомка при низькій ISO для більш тривалої експозиції, наприклад, зменшить вплив шуму фотонного зйомки. Звичайно, це може знадобитися штатив або інші засоби стабілізації камери. Використання віднімання темних кадрів може зменшити вплив постійного шуму зчитування, що створюється камерою. Укладання декількох зображень однієї сцени зменшить випадковий шум у кожному кадрі. Укладання майже напевно вимагає штатива. Але будь-які вдосконалення, які ви робите, використовуючи менший датчик, можна також зробити за допомогою більшого датчика. Таким чином більший датчик завжди буде зберігати свою перевагу збору світла коли обидва базуються на одній технології.

Швидкість затвора - це простий компонент експозиції, який можна зрозуміти. Половину витримки затвора ви отримаєте половину кількості світла, що вражає датчик. 1/50-й на маленькому датчику видається така ж кількість світла на квадратний метр, як і на великому датчику. Великий датчик просто фіксує більшу площу його.

Поле зору та діафрагма - цікава складова експозиції. Ось чому діафрагма має відносний розмір до фокусної відстані. Якби це не так, нам потрібні були калькулятори в кишенях щоразу, коли ми їх міняли.

Уявіть, що у вас діаметр діафрагми 5 мм (площа 78,5 мм²), і ви збільшуєте поле зору в два рази (від 30 до 60 °). Тепер це збільшує кількість світла, що вражає ту саму площу, в чотири рази (pi.R²), що означатиме, що або вашому ISO потрібно буде знизитись в чотири, або швидкість затвора скоротити на чотири.

Тепер, якщо ви зберігаєте розмір фізичної діафрагми прямо пропорційний полю зору (визначається фокусною відстанню та розміром датчика), ви скасовуєте компонент поля зору. Тут грає ф-стоп . Тепер все, що має значення, - це співвідношення. Наприклад, коли діафрагма дорівнює 1/80, розмір фокусної відстані, наприклад, однакова кількість світла при заданій швидкості затвора вражає датчик незалежно від фокусної відстані.

Це означає, що діафрагма стає фізично меншою під широкими кутами (зменшення масштабу) і більшою при меншому полі зору (збільшення).

Як це працює на малих і великих датчиках? Ну а на великому датчику те саме поле зору (конус світла) обмежене на стільки ж діафрагмою об'єктива, але він розширений, щоб охопити більші розміри на датчику.

З іншого боку, ISO - це стандарт. Він визначає стандартну експозицію при будь-якій заданій швидкості витримки і діафрагмі.

Відредаговано для уточнення

Причина, коли великий датчик здатний виробляти менш галасливу експозицію, полягає в тому, що площа кожного пікселя більша (іноді значно більша). Це означає, що рівень сигналу (світла) порівняно з рівнем шуму, що потрапляє на кожен піксель, більший. Подумайте про це як відро з водою з такою ж кількістю сажі на дні. У відрі на 5 л буде більше води, ніж сажа, порівняно з 2-літровим відром, що збільшує корисність цього відра.

Це співвідношення сигнал / шум (SNR). У точці та стрільбі відношення сигналу до шуму значно менше. Подвоєння ISO за всіма намірами та цілями вдвічі зменшує SNR. Завдяки цим фотосайтам великого відра на цифровій дзеркальній фотокамері ISO може бути значно розширений і все-таки досягати меншого шуму, ніж точка, і знімати, незважаючи на той же об'єм світла, що вражає мікросхему датчика.

Phew. Це заплутані речі.