VELIČINE SENZORA DIGITALNE KAMERE
Cilj ovog članka je odgovoriti na pitanje:kako veličina senzora vašeg digitalnog fotoaparata utječe na različite vrste fotografije? Vaš izbor veličine senzora analogan je odabiru između 35 mm, srednjeg formata i filmskih kamera velikog formata — s nekoliko značajnih razlika jedinstvenih za digitalnu tehnologiju. Često nastaje mnogo zabune u vezi s ovom temom jer postoji toliko mnogo različitih opcija veličine i toliko mnogo kompromisa koji se odnose na dubinsku oštrinu, šum slike, difrakciju, cijenu i veličinu/težinu.
Pozadinsku literaturu o ovoj temi možete pronaći u vodiču o senzorima digitalnih kamera.
PREGLED VELIČINA SENZORA
Veličine senzora trenutno imaju mnogo mogućnosti, ovisno o njihovoj upotrebi, cijeni i željenoj prenosivosti. Relativna veličina za mnoge od njih prikazana je u nastavku:
Canonove serije 1Ds/5D i Nikon D3 najčešći su senzori punog kadra. Svi Canonovi fotoaparati poput Rebel/60D/7D imaju crop faktor 1,6X, dok glavni Nikonovi SLR fotoaparati imaju crop faktor 1,5X. Gornji grafikon isključuje faktor izrezivanja 1,3X koji se koristi u Canonovim fotoaparatima serije 1D.
Telefoni s kamerom i drugi kompaktni fotoaparati koriste veličine senzora u rasponu od ~1/4" do 2/3". Olympus, Fuji i Kodak udružili su se kako bi stvorili standardni 4/3 sustav, koji ima 2X crop faktor u usporedbi s filmom od 35 mm. Postoje senzori srednjeg formata i veći senzori, no oni su daleko rjeđi i trenutačno pretjerano skupi. Stoga se ovdje neće posebno baviti njima, ali i dalje vrijede ista načela.
CROP FAKTOR I MNOŽITELJ ŽARIŠNE DULJINE
Faktor izrezivanja je veličina dijagonale senzora u usporedbi sa senzorom punog kadra od 35 mm . Zove se tako jer pri korištenju objektiva od 35 mm takav senzor učinkovito izrezuje toliki dio slike izvana (zbog svoje ograničene veličine).
35 mm puni kut gledanja Netko bi u početku mogao pomisliti da bacanje slikovnih informacija nikada nije idealno, no ono ima svojih prednosti. Gotovo sve leće su najoštrije u središtu, dok kvaliteta postupno opada prema rubovima. To znači da izrezani senzor učinkovito odbacuje dijelove slike najniže kvalitete , što je vrlo korisno kada koristite leće niske kvalitete (jer one obično imaju najlošiju kvalitetu rubova).
Neorezana fotografija 
Centriraj izrezivanje 
Izrezivanje uglova S druge strane, to također znači da netko nosi mnogo veći objektiv nego što je potrebno — čimbenik koji je posebno bitan za one koji svoj fotoaparat nose duže vrijeme (vidi odjeljak u nastavku). Idealno bi bilo koristiti gotovo svu svjetlost slike koju prenosi leća, a ta bi leća bila dovoljno visoke kvalitete da bi njezina promjena oštrine prema rubovima bila zanemariva.
Osim toga, optička izvedba širokokutnih leća rijetko je tako dobra kao veće žarišne duljine . Budući da je izrezani senzor prisiljen koristiti širokokutnu leću kako bi proizveo isti kut gledanja kao veći senzor, to može smanjiti kvalitetu. Manji senzori također više povećavaju središnje područje leće, tako da će njezina granica razlučivosti vjerojatno biti vidljivija za leće niže kvalitete. Više o tome potražite u vodiču o kvaliteti objektiva fotoaparata.
Slično, množnik žarišne duljine povezuje žarišnu duljinu objektiva koji se koristi na manjem formatu s objektivom od 35 mm koji proizvodi ekvivalentni vidni kut , a jednak je crop faktoru. To znači da bi leća od 50 mm koja se koristi na senzoru s faktorom izrezivanja 1,6X proizvela isto vidno polje kao leća od 1,6 x 50 =80 mm na senzoru punog kadra od 35 mm.
Upozoravamo vas da oba ova izraza mogu dovesti u zabludu. Žarišna duljina objektiva ne mijenja se samo zato što se objektiv koristi na senzoru druge veličine - samo njegov kut gledanja. Objektiv od 50 mm uvijek je objektiv od 50 mm, bez obzira na vrstu senzora. U isto vrijeme, "faktor izrezivanja" možda nije prikladan za opisivanje vrlo malih senzora jer slika nije nužno izrezana (kada se koriste leće dizajnirane za taj senzor).
RAZMATRANJE O VELIČINI LEĆE I TEŽINI
Manji senzori zahtijevaju lakše leće (za ekvivalentni kut gledanja, raspon zuma, kvalitetu izrade i raspon otvora blende). Ova razlika može biti kritična za fotografiranje divljih životinja, planinarenja i putovanja jer svi oni često koriste teže objektive ili zahtijevaju nošenje opreme tijekom duljeg vremenskog razdoblja. Grafikon u nastavku ilustrira ovaj trend za izbor telefoto objektiva tvrtke Canon tipičnih za fotografiju sporta i divljih životinja:
Implikacija ovoga je da ako se zahtijeva da subjekt zauzima isti dio slike na 35 mm fotoaparatu kao i korištenje 200 mm f/2.8 objektiva na fotoaparatu s faktorom izrezivanja 1.5X (koji zahtijeva 300 mm f/2.8 leća), čovjek bi morao nositi 3,5 puta veću težinu! Time se također zanemaruje razlika u veličini između to dvoje, što može biti važno ako se ne želi privlačiti pozornost javnosti. Osim toga, teži objektivi obično koštaju puno više.
Za SLR fotoaparate, veće veličine senzora rezultiraju većim i jasnijim slikama u tražilu, što može biti posebno korisno kod ručnog fokusiranja. Međutim, oni će također biti teži i skuplji jer zahtijevaju veću prizmu/pentaogledalo za prijenos svjetla s leće u tražilo i prema vašem oku.
ZAHTJEVI ZA DUBINSKU OŠTRINU
Kako se veličina senzora povećava, dubina polja će se smanjivati za određeni otvor blende (kada se kadar ispuni subjektom iste veličine i udaljenosti). To je zato što veći senzori zahtijevaju približavanje subjektu ili korištenje veće žarišne duljine kako bi ispunili kadar s tim predmetom. To znači da se moraju koristiti sve manje veličine otvora blende kako bi se održala ista dubinska oštrina na većim senzorima. Sljedeći kalkulator predviđa potreban otvor blende i žarišnu duljinu kako bi se postigla ista dubinska oštrina (uz zadržavanje perspektive).
*Ako se želi ista perspektiva.
Kao primjer izračuna, ako netko želi reproducirati istu perspektivu i dubinsku oštrinu na senzoru punog kadra kao što je postignuta uporabom objektiva od 10 mm pri f/11 na fotoaparatu s crop faktorom 1,6X, trebao bi upotrijebiti Objektiv od 16 mm i otvor blende od otprilike f/18. Alternativno, ako se koristi objektiv od 50 mm f/1.4 na senzoru punog kadra, to bi proizvelo toliko plitku dubinsku oštrinu da bi zahtijevao otvor blende od 0.9 na fotoaparatu s crop faktorom 1.6X — što nije moguće s potrošačkim objektivima!
Portret (plitki DoF)
Pejzaž (veliki DoF)
Manja dubinska oštrina može biti poželjna za portrete jer poboljšava zamućenje pozadine, dok je veća dubinska oštrina poželjna za pejzažnu fotografiju. To je razlog zašto se kompaktni fotoaparati muče s stvaranjem značajnog zamućenja pozadine na portretima, dok se fotoaparati velikog formata muče s stvaranjem odgovarajuće dubinske oštrine u pejzažima.
Imajte na umu da gornji kalkulator pretpostavlja da imate leću na novom senzoru (#2) koja može reproducirati isti kut gledanja kao na originalnom senzoru (#1). Ako umjesto toga koristite isti objektiv, zahtjevi za otvor blende ostaju isti (ali morat ćete se približiti subjektu). Međutim, ova opcija također mijenja perspektivu.
UTJECAJ DIFRAKCIJE
Veće veličine senzora mogu koristiti manje otvore prije nego difrakcijski zračni disk postane veći od kruga zabune (određen kriterijima veličine ispisa i oštrine). To je prije svega zato što se veći senzori ne moraju toliko povećavati da bi se postigla ista veličina ispisa. Kao primjer:teoretski bi se mogao koristiti digitalni senzor veličine 8 x 10 inča, pa njegova slika uopće ne bi trebala biti uvećana za ispis od 8 x 10 inča, dok bi senzor od 35 mm zahtijevao značajno povećanje.
Koristite sljedeći kalkulator za procjenu kada difrakcija počinje smanjivati oštrinu. Imajte na umu da ovo pokazuje samo kada će difrakcija biti vidljiva kada se gleda na zaslonu od 100% — hoće li to biti vidljivo u konačnom ispisu također ovisi o udaljenosti gledanja i veličini ispisa. Da biste izračunali i ovo, posjetite:granice difrakcije i fotografija.
Imajte na umu da je početak difrakcije postupan, tako da otvori malo veći ili manji od gornje granice difrakcije neće odjednom izgledati bolje ili lošije. Nadalje, gore navedeno je samo teoretska granica; stvarni rezultati također će ovisiti o karakteristikama objektiva. Sljedeći dijagrami prikazuju veličinu prozračnog diska (teorijska maksimalna sposobnost razlučivanja) za dva otvora blende naspram mreže koja predstavlja veličinu piksela:
Gustoća piksela ograničava razlučivost (Zahtjev za plitki DOF)
Airy Disk Limits Resolution (Zahtjev za duboki DOF)
Važna implikacija gornjih rezultata je da se veličina piksela ograničena difrakcijom povećava za veće senzore (ako zahtjevi za dubinskom oštrinom ostanu isti). Ova veličina piksela odnosi se na to kada veličina prozračnog diska postane ograničavajući faktor u ukupnoj razlučivosti — a ne gustoća piksela. Nadalje, dubina polja ograničena difrakcijom konstantna je za sve veličine senzora. Ovaj čimbenik može biti kritičan pri odlučivanju o novom fotoaparatu za namjeravanu upotrebu, jer više piksela ne mora nužno osigurati veću rezoluciju (za vaše zahtjeve za dubinskom oštrinom). Zapravo, više piksela moglo bi čak naštetiti kvaliteti slike povećanjem šuma i smanjenjem dinamičkog raspona (sljedeći odjeljak).
VELIČINA PIKSELA:RAZINE ŠUMA I DINAMIČKI RASPON
Veći senzori općenito imaju i veće piksele (iako to nije uvijek slučaj), što im daje potencijal za proizvodnju nižeg šuma slike i većeg dinamičkog raspona. Dinamički raspon opisuje raspon tonova koje senzor može uhvatiti ispod kada piksel postane potpuno bijel, ali ipak iznad kada se tekstura ne može razlikovati od pozadinske buke (blizu crne). Budući da veći pikseli imaju veći volumen — a time i veći raspon kapaciteta fotona — ovi općenito imaju veći dinamički raspon.
Napomena:šupljine prikazane bez prisutnih filtara boja
Nadalje, veći pikseli primaju veći tok fotona tijekom određenog vremena ekspozicije (pri istom f-stopu), pa je njihov svjetlosni signal mnogo jači. Za određenu količinu pozadinske buke, ovo proizvodi veći omjer signala i buke — a time i glatkiju fotografiju.
Veći pikseli (s većim senzorom)
Manji pikseli (s manjim senzorom)
Međutim, to nije uvijek slučaj jer količina pozadinske buke također ovisi o proizvodnom procesu senzora i tome koliko učinkovito kamera izvlači informacije o tonu iz svakog piksela (bez unošenja dodatnog šuma). Općenito, gore navedeni trend vrijedi. Još jedan aspekt koji treba uzeti u obzir je da čak i ako dva senzora imaju isti prividni šum kada se gledaju na 100%, senzor s većim brojem piksela proizvest će čišći konačni ispis . To je zato što se šum manje povećava za senzor s većim brojem piksela (za danu veličinu ispisa), stoga ovaj šum ima višu frekvenciju i stoga izgleda sitnije.
TROŠAK PROIZVODNJE DIGITALNIH SENZORA
Trošak digitalnog senzora dramatično raste kako se povećava njegovo područje. To znači da će senzor s dvostruko većim područjem koštati više nego dvostruko više, tako da zapravo plaćate više po jedinici "nekretnine senzora" kako prelazite na veće veličine.
Silicijska pločica(podijeljena na male senzore)
Silicijska pločica(podijeljena na velike senzore)
To se može razumjeti ako se pogleda kako proizvođači izrađuju svoje digitalne senzore. Svaki je senzor izrezan iz većeg sloja silikonskog materijala koji se naziva pločica, a koji može sadržavati tisuće pojedinačnih čipova. Svaka pločica je izuzetno skupa (tisuće dolara), stoga manje čipova po pločici rezultira puno većom cijenom po čipu. Nadalje, mogućnost da nepopravljivi kvar (previše vrućih piksela ili nešto drugo) završi u danom senzoru raste s površinom senzora, stoga postotak upotrebljivih senzora opada s povećanjem površine senzora (prinos po pločici). Pod pretpostavkom da su ovi čimbenici (čipovi po pločici i prinos) najvažniji, troškovi rastu proporcionalno kvadratu površine senzora (2X veći senzor košta 4X više). Proizvodnja u stvarnom svijetu ima kompliciraniji odnos veličine i cijene, ali to vam daje ideju o vrtoglavom rastu troškova.
To ipak ne znači da će senzori određene veličine uvijek biti pretjerano skupi; njihova bi cijena s vremenom mogla pasti, ali će relativni trošak većeg senzora vjerojatno ostati znatno skuplji (po jedinici površine) u usporedbi s nekom manjom veličinom.
OSTALA RAZMATRANJA
Neke leće dostupne su samo za određene veličine senzora (ili možda neće raditi kako je predviđeno inače), što bi također moglo biti razmatranje ako vam pomažu u stilu fotografije. Jedna značajna vrsta su tilt/shift leće, koje omogućuju povećanje (ili smanjenje) prividne dubinske oštrine pomoću značajke nagiba. Tilt/shift objektivi također mogu koristiti pomak za kontrolu perspektive i smanjenje (ili uklanjanje) konvergentnih okomitih linija uzrokovanih usmjeravanjem kamere iznad ili ispod horizonta (korisno u arhitektonskoj fotografiji). Nadalje, brze ultraširokokutne leće (f/2,8 ili veći) nisu uobičajeni za izrezane senzore, što može biti odlučujući faktor ako je potrebno u sportu ili fotoreporterstvu.
ZAKLJUČCI:OPĆI DETALJI SLIKE I KONKURENTSKI ČIMBENICI
Dubina polja mnogo je plića za senzore većeg formata, no može se koristiti i manji otvor blende prije nego što se dosegne granica difrakcije (za odabranu veličinu ispisa i kriterij oštrine). Dakle, koja opcija ima potencijal za izradu najdetaljnije fotografije? Veći senzori (i sukladno tome veći broj piksela) nedvojbeno proizvode više detalja ako si možete priuštiti žrtvovanje dubinske oštrine. S druge strane, ako želite zadržati istu dubinsku oštrinu, veće veličine senzora ne moraju nužno imati prednost u razlučivosti . Nadalje, dubinska oštrina ograničena difrakcijom ista je za sve veličine senzora . Drugim riječima, ako bismo upotrijebili najmanji otvor blende prije nego što difrakcija postane značajna, sve veličine senzora proizvele bi istu dubinsku oštrinu — iako će ograničeni otvor blende difrakcijom biti drugačiji.
Tehničke napomene :Ovaj rezultat pretpostavlja da je veličina vašeg piksela usporediva s veličinom difrakcijski ograničenog prozračnog diska za svaki dotični senzor i da je svaka leća usporedive kvalitete. Nadalje, značajka nagibne leće daleko je češća u fotoaparatima većeg formata — omogućuje promjenu kuta žarišne ravnine i stoga povećanje prividne DoF. 
Drugi važan rezultat je da ako je dubina polja ograničavajući faktor, potrebno vrijeme ekspozicije raste s veličinom senzora za istu osjetljivost. Ovaj faktor je vjerojatno najrelevantniji za makro i noćnu fotografiju. Imajte na umu da čak i ako se fotografije mogu snimiti iz ruke u manjem formatu, te iste fotografije možda neće nužno biti snimljene iz ruke u većem formatu.
S druge strane, vremena ekspozicije ne moraju nužno porasti onoliko koliko bi se u početku moglo pretpostaviti, jer veći senzori općenito imaju niži šum (te si stoga mogu priuštiti korištenje ISO postavke veće osjetljivosti uz zadržavanje sličnog percipiranog šuma).
U idealnom slučaju, percipirane razine buke (pri određenoj veličini ispisa) općenito se smanjuju s većim senzorima digitalnih fotoaparata (bez obzira na veličinu piksela) .
Bez obzira na veličinu piksela, veći senzori neizbježno imaju više područja za prikupljanje svjetla. Teoretski, veći senzor s manjim pikselima i dalje će imati niži prividni šum (za danu veličinu ispisa) od manjeg senzora s većim pikselima (i rezultirajući puno manjim ukupnim brojem piksela). To je zato što se šum u kameri više rezolucije manje povećava, čak i ako može izgledati bučnije na 100% na zaslonu vašeg računala. Alternativno, moguće je izračunati prosjek susjednih piksela u senzoru s većim brojem piksela (čime bi se smanjio nasumični šum) dok bi se i dalje postigla razlučivost senzora s nižim brojem piksela. Zbog toga slike smanjene za web i mali ispisi izgledaju tako bez šuma.
Tehničke napomene :Sve ovo pretpostavlja da su razlike u učinkovitosti mikroleća i razmaku piksela zanemarive. Ako razmak između piksela mora ostati konstantan (zbog očitavanja i drugih strujnih krugova na čipu), tada će veće gustoće piksela rezultirati manjim područjem skupljanja svjetla osim ako mikroleće ne mogu kompenzirati ovaj gubitak. Dodatno, ovo zanemaruje utjecaj fiksnog uzorka ili šuma tamne struje, koji može značajno varirati ovisno o modelu kamere i krugu očitavanja.Općenito:veći senzori općenito pružaju veću kontrolu i veću umjetničku fleksibilnost, ali po cijenu potrebe za većim objektivima i skupljom opremom . Ova fleksibilnost omogućuje stvaranje manje dubinske oštrine nego što je to moguće s manjim senzorom (ako se želi), ali još uvijek postiže dubinsku oštrinu usporedivu s manjim senzorom korištenjem veće ISO brzine i manjeg otvora blende (ili korištenjem stativa ).