Velikost senzoru fotoaparátu mýtů zbavená
Jak velikost senzoru ovlivňuje ohniskovou vzdálenost objektivu, hloubku ostrosti a šum/ISO? Má střední formát pro portréty mysticky malou hloubku ostrosti? Můžeme vyfotografovat na senzor 4/3 naprosto stejnou fotku jako na full frame? Musí malé senzory vždy více šumět než ty větší? Tohle všechno rádi temní marketingoví “experti” fotografických firem a prodejci. Více v článku.
Velikost senzoru ovlivňuje tři hlavní parametry
- Ohniskovou vzdálenost objektivu neboli jeho zorný úhel
- Hloubku ostrosti při stejné hodnotě clonového čísla f
- Velikost šumu při stejné technologické kvalitě senzoru
Vliv velikosti senzoru na ohniskovou vzdálenost objektivu
Asi většina našich čtenářů zná pojem crop factor. U senzoru velikosti 36×24mm (tzv. full frame) je 1. U rozměrově menších senzorů je větší než 1. U rozměrově větších senzorů je menší než 1. Ohnisková vzdálenost se vždy udává ve standardu “full frame”. Pokud však takový fotoaparát nevlastníte, musíte vynásobit ohniskovou vzdálenost v mm napsanou na objektivu crop faktorem, abyste zjistili váš zorný úhel.
Crop factory od středo-formátového fotoaparátu až po iPhone s velikostí senzoru 1/3” (palec) včetně rozměrů senzorů najdete v tabulce.
Crop factor znamená, že když nasadíme objektiv 50mm z fotoaparátu “full frame” na bezzrcadlovku Olympus se senzorem 4/3, uvidíme v hledáčku stejný obraz, jako když na fotoaparát “full frame” nasadíme objektiv s ohniskovou vzdáleností 100mm. Tenhle efekt se líbí fotografům zvířat, která nenechají člověka se přiblížit. Zároveň je fotoaparát i objektiv menší, protože mu stačí osvětlit mnohem menší sensor.
Promítání světla objektivem na velký vs. malý senzor
Vliv velikosti senzoru na hloubku ostrosti
Asi budeme všichni souhlasit, že na hloubku ostrosti má vliv
- Ohnisková vzdálenost
- Clona
- Vzdálenost od objektu
- Když zaostříme na bližší vzdálenost, bude pásmo hloubky ostrosti užší, když dále, tak naopak širší
V pojmu clona mezi fotografy panuje trochu zmatek. Clona je otvor tvořený lamelami uložený uvnitř objektivu, kterým prochází světlo na senzor. Clona se někdy zaměňuje s pojmem clonové číslo f. To se zavedlo, aby šlo na jedné bázi porovnat expozice mezi přístroji s různými velikostmi senzorů a různými objektivy. Stejné clonové číslo f ve skutečnosti znamená stejnou intenzitu světla na čtverečný centimetr či milimetr senzoru. Pokud chcete dosáhnout stejnou hloubku ostrosti s fotoaparáty s různou velikostí senzoru, musíme zavést tzv. ekvivalentní clonové číslo f. Ty najdete v následující tabulce.
Nejlépe to pochopíte na fotografiích, které jsem vyfotografoval Canonem EOS 5DSR se senzorem typu full frame a Olympusem OM-D E-M5-II se senzorem 4/3.
Kříž s Kašperkem
Canon EOS 5DSR, objektiv Canon 24–70mm f/2,8, ohnisková vzdálenost 70mm, clona f/2,8
Olympus OM-D E-M5-II, objektiv Olympus M 12–40mm f/2,8, ohnisková vzdálenost 35mm, clona f/2,8
Z porovnání hradu Kašperk na pozadí snímků vidíte, že snímek Canonem má menší hloubku ostrosti při stejném f/2,8. Stejné snímky získáte, když u Canonu změníte clonové číslo na f/5,6.
Canon EOS 5DSR, objektiv Canon 24–70mm f/2,8, ohnisková vzdálenost 70mm, clona f/5,6
Abyste dosáhli stejnou hloubku ostrosti, musíte clonové číslo f u fotoaparátu s menším senzorem podělit crop faktorem.
Canon EOS 5DSR, objektiv Canon 100–400mm f/4,5–5,6, ohnisková vzdálenost 100mm, clona f/5,6
Olympus OM-D E-M5-II, objektiv Olympus M 40–150mm f/2,8, ohnisková vzdálenost 50mm, clona f/2,8
Stejně to platí při všech ohniskových vzdálenostech.
Canon EOS 5DSR, objektiv Canon 100–400mm f/4,5–5,6, ohnisková vzdálenost 300mm, clona f/5,6
Olympus OM-D E-M5-II, objektiv Olympus M 40–150mm f/2,8, ohnisková vzdálenost 150mm, clona f/2,8
Vysvětlením, proč se obraz takto chová je, že hloubka ostrosti nezávisí na clonovém čísle f, ale na velikosti otvoru clony v mm. Tu zjistíte, když ohniskovou vzdálenost v mm vydělíte clonovým číslem f.
Co z toho vyplývá třeba pro fotografování zvířat nebo portrétů? Pokud chcete krásně rozostřené pozadí za objektem, musíte si na objektiv s menším senzorem pořídit světelnější objektiv neboli f-objektiv s menším minimálním f tak, abyste vyfotografovali stejný obraz. Dobrá zpráva však je, že to jde.
Vliv velikosti senzoru na šum
Vliv velikosti senzoru na šum v obraze není přímočarý. Záleží na technologické úrovní senzoru. Ty novější mají obvykle méně šumu v obraze při vyšších ISO než ty starší. Velkou roli hraje i rozlišení spojené s velikostí elementárního pixelu v senzoru. Senzory s menším rozlišením a většími pixely mají lepší podmínky pro menší šum a větší dynamickou pružnost. Přesto zde existuje jeden zásadní rozdíl.
Obrázek “Promítání světla objektivem na velký vs. malý senzor” ukazuje, že fotoaparáty s větším senzorem zachytí mnohem více světla než fotoaparáty s malými senzory. Všude tam, kde je méně světla, platí zásada, že čím více světla nasbíráte, tím lépe můžete oddělit signál ze světla od vnitřního šumu elektroniky. To je důvod, proč větší senzory stejné technologické kvality šumí méně.
Jako vždy platí, že nic není zadarmo. Přístroje s velkými senzory musí mít i objektivy s velkými vstupními čočkami tak, aby osvětlily větší plochu senzoru. Takové objektivy jsou pak samozřejmě dražší.
Závěr
Podle velikosti senzoru fotoaparátu musíte přepočítat nejenom ohniskovou vzdálenost, ale i světelnost objektivu. Objektiv s ohniskovou vzdáleností 300mm a světelností f/2,8 u Olympusu se senzorem Four Thirds je to samé, jako ohnisková vzdálenost 600mm a světelnost f/5,6 u fotoaparátu se senzorem full frame 24×36mm. Velikost senzoru je parametr, který přímo souvisí s tím, co plánujete fotografovat a na jaké úrovni. V obrazu jde nahradit kombinací ohniskové vzdálenosti, světelnosti objektivu a odstupu od fotografovaného objektu. V případě menších rozměrů senzoru můžete pozadí mimo hloubku ostrosti docílit použitím objektivu s delší ohniskovou vzdáleností. Při makrofotografii bude naopak menší senzor pomáhat větší hloubce ostrosti. Při fotografování portrétů s menší hloubkou ostrosti či tam, kde je málo světla, budete preferovat větší senzor. V článku bylo ukázáno, že fotoaparáty s různou velikostí senzoru, lze získat skoro stejné fotografie. Jako vždy, 90% fotky dělají vaše znalosti, ne fototechnika.
Komentáře
Zobrazit diskusi ke článku ve fóruFotoaparáty s větším senzorem zachytí více světla - ale tím nemají vyšší expozici ani nižší šum, protože se to světlo spotřebuje na větší ploše. Tím pojde nula od nuly. Šum při stejné citlivosti závisí na technické úrovni, velikosti jednotlivých fotodiod v senzoru a následném zpracování. Vliv může mít i externí rušení a teplota - pracujeme s elektronikou.
Menší šum větších senzorů je dosažen menší hustotou větších fotodiod. NE větší plochou, to je pověra.
Mobily používají i další finty - například spojení více menších pixelů do jednoho většího dokáže zvětšit dynamickou pružnost a potlačit šum - stejně jako multiexpozice u dnešních foťáků.
Velikost senzorů "Mýtů zbavená"
Mýtus č.1: Velikost snímače fotoaparátu FF je velikosti kinofilmového políčka. Tj. 36x24. Ani náhodou. Ve většině případů je daleko menší a jde jen o "reklamštinu".
Mýtus č.2: Crop faktor APSC fotoaparátu je 1,5. Ani tohle není pravda. Velikosti snímačů, zařazených pod pojem "APSC" je různá a liší se tak i velikost crop faktoru. Například Canon používá menší velikost snímačů a jeho crop je pak 1,6. Existují, nebo existovaly tak i velikosti s crop 1,7 apod.
Mýtus č.3: Světelnost ovbjektivu se přepočítává s crop faktorem. Ne. Světelnost objektivů je dána jeho konstrukcí a nemění se s fotoaparátem, na nějž se nasadí.
Mýtus č. 4: Můžu porovnávat fotografie pořízené stejným objektivem na fotoaparátech s různou velikostí senzoru. Ani tady ne. je potřeba použít stejné nastavení a objektivy různých ohnisek, odpovídajících přepočtu. Tj. např. 50/75 mm. A to z důvodu zachování stejných ostřících vzdáleností. Velikost objektu na fotografii sice nebude odpovídt, ale pro porovnávání HO v pořádku. při potřebě stejné velikosti objektu je vhodný "ořez"
"Fotoaparáty s větším senzorem zachytí více světla - ale tím nemají vyšší..." - zobrazit celý komentář
1) Menší šum větších senzorů je dosažen menší hustotou větších fotodiod. NE větší plochou, to je pověra.
- Ne, je to dáno plochou. Jednoduše se podívejte na testy DXO, seřaďte si je podle kategorie "Sports", tedy podle nejlépe zvládnutého šumu, a uvidíte, že se foťáky seřadí podle velikostí senzorů, a ne podle rozlišení. V nižších patrech se nové APS-C dostanou nad staré FF, protože pokročily technologie.
2) Mobily používají i další finty - například spojení více menších pixelů do jednoho většího dokáže zvětšit dynamickou pružnost a potlačit šum - stejně jako multiexpozice u dnešních foťáků.
- Bohužel ne. Zkuste si vyfotit na běžný telefon fotku v plném rozlišení a ve složeném rozlišení. Plné rozlišení je téměř nepoužitelné, jedná se spíše o řeč marketingu, protože dnes prodávají megapixely, ne skutečná kvalita. Za poslední dobu mi prošly rukama desítky telefonů a všechny to měly takto. Pokud chcete ještě další argument, Sony s 12MPx senzory fotí +- podobně kvalitně jako již složené fotky z cenově podobných telefonů. Skládání pixelů je tedy nutnost, aby fotka měla aspoň nějakou úroveň, a naopak některé softwary to neumí složit až tak dobře a kvalitě to zrovna neprospívá (levnější Xiaomi).
- Jestli mají mobily nějaké vychytávky, potom to jsou velmi pokročilé úpravy fotek, jako umí například Huawei. Jedná se však spíše o výjimku, protože ještě jsem se nesetkal s tím, že by jiný výrobce dokázal pomocí umělé inteligence vytáhnout tolik informací a fotky neskutečně opravit. Chystám o tom článek, kde budou názorné příklady.
Jinak Andreji moc hezký a pěkně názorný článek. Ono se vše poctivě vyvažuje a třeba zvýšení clony pro dosažení stejné HO znamená, že se +- vyrovná šum a DR (pokud by snímače byly totožné, jen jinak velké, platilo by to téměř přesně). Všechny tyto výpočty se řídí heslem "Fyziku nepřelstíš".
To Karel Edler: při stejném rozlišení bude mít větší sensor i větší plochu elementární fotodiody. Ta díky větší ploše zachytí více světla. Více světla pak vygeneruje silnější elektrický signál. Šum je dán poměrem signál ze světla/vnitřní šum elektroniky fotodiody. Vnitřní šum elektroniky závisí na teplotě a technologické úrovni jak správně říkáte a nezávisí příliš na velikosti plochy. Je to tedy množství světla, které zachytí elementární pixel, co rozhoduje. Jinak bychom ty těžké full framy a objektivy, které velké sensory osvítí, netahali.
Díky za komentáře.
Ahoj, reaguji na toho pána, co si udělil ban. Píše: Mýtus č.1: Velikost snímače fotoaparátu FF je velikosti kinofilmového políčka. Tj. 36x24. Ani náhodou. Ve většině případů je daleko menší a jde jen o "reklamštinu". No já tedy nevím, nevím, ale o co je menší třeba FF snímač tohoto aparátu, který vlastním, než filmové polířko 24 x 36 mm? Viz tento odkaz. https://www.dpreview.com/products/nikon/slrs/nikon_z6/specifications Když je velký 23,9 x 35,9 mm? Opravdu je to, jak píšete, Ani náhodou a O mnoho menší? Já tam vidím rozdíl jen 0,1 mm. To není ani O mnoho, ani Daleko méně. Ani náhodou. Vašek
"Ahoj, reaguji na toho pána, co si udělil ban. Píše: Mýtus č.1: Velikost..." - zobrazit celý komentář
Nikde jsem nemluvil o jednom konkrétním typu, takže by bylo vhodný si zjistit i údaje z jiných fotoaparátů. A ano. Jsou i případy, kdy je snímač i o "chlup" větší. Zato v jiných je rozdíl i několika milimetrů. Navíc je rozdíl fyzický a využitelný. Což se taky často zaměňuje. Nemluvě o údajích výrobce fotoaparátu a výrobce konkrétního chipu. Nakonec: Nejde jen o FF. Hezký příklad je i středoformát. Velikost snímače Hasselblad série H se udává 53 x 40 mm. Série X také 53 x 40 mmm. Ale první má úhlopříčku 66,4 mm, druhý jen 55. První má plochu snímače 2120 mm2, zato druhý jen 1452 mm2 ! Kde se asi stala chyba? :-)
Příklad reklamštiny je, co nazývají dnes výrobci střední formát. U filmu byl 6x6cm nebo 6x4,5cm, jak to bylo třeba u Pentaxu 645, kterým jsem fotil. Teď středním formátem nazývají sensor o rozměru 44x33mm. Najednou, kdybych chtěl použít objektiv starý 35mm z Pentaxu 645, už bych neměl úhel odpovídající 20mm na FF, širokáč na krajiny. Nový objektiv na Pentax 645D s menším sensorem stál skoro 100,000Kč, což nedávalo smysl. Zároveň hloubka ostrosti se u tzv, nového středního formátu tolik neliší od FF.
To: Vendda/tencosiudelilban Co se mění v rámci stejného rozměru sensoru je plocha světlocitlivé plochy. U CMOS technologie se část světlocitlivé plochy ztratila na plochy pro obvody k stahování dat z pixelů. U sensorů pro bezzrcadlovky jsou součástí i sensory autofokusu. Třeba Dual Pixel technologie Canonu jich má hodně. Technologie BSI Sony se snaží, aby světlocitlivé plochy bylo co nejvíce. To je logické, čím více světlocitlivé plochy, tím se zachytí více světla. Rozměry sensoru jsou 24x36mm, ale neznamená to, že stejné rozměry má i světlocitlivá plocha, jako to bylo u filmu.
Ahoj, jsem tu o5. Asi nemá cenu se dohadovat o pár milimetrech, prostě mi to nedalo a dotázal jsem se na opravdické rozměry filmových materiálů. A ono to taky není tak úplně, jak se říká, viz: https://cs.wikipedia.org/wiki/Form%C3%A1t_filmu Prostě pár milimetrů sem, pár tam. Jasně, u digi je to taky různé, jak bylo výše uvedené pro středoformát. Hlavně, že nám to fotí a milimetry zbytečně neřešme. :-) Stejně s tím nic neuděláme. Radosti z focení zdar.
"Ahoj, jsem tu o5. Asi nemá cenu se dohadovat o pár milimetrech, prostě mi..." - zobrazit celý komentář
Chápu, že to někdo řešit nemusí, ale pokud by o nic nešlo, podobné články jsou naprosto zbytečné. A tak rozdíl nějakého toho "nedůležitého" milimetru může pro jiné znamenat úsporu desítek, ne li stovek tisíc korun, jako například u uvedeného středoformátu a Andrejova objektivu. Takže kdo má dost peněz a neřeší nic jiného, než jestli to má spoušť a dělá fotky samo, pak se ničím podobným zabývat nemusí. Každý na to má právo
Obecně vzato zkrátka čím větší senzor, tím pádem i větší fotoaparát a větší objektiv, a většinou zásadně dražší, znamená ovšem vyšší kvalitu obrazu než menší. Tedy větší senzor je jasná volba pro profesionály a amatéry, kteří se nesmíří s kompromisy. Ovšem pozor - s rozvojem systému Micro four thirds i někteří profesionálové, začasté fotografové wildlife s logickým požadavkem na dlouhé ohnisko a kompaktní rozměry, přešli na tento formát třeba rovnou z fullframe. Rozebírat, co je "lepší" nebo co je pro koho konkrétně lepší se dá donekonečna.
Dodám dva postřehy:
1) Technologicky zastaralý přístroj fullframe Canon RP lze koupit za cenu hodně solidního přístroje MFT. Co je "lepší?" Podotýkám, že v případě tohoto uvedeného přístroje /jakkoli je skvělý, za dobrou cenu atd./ díky zastaralosti jeho senzoru už ani náhodou neplatí, že má vyšší dynamický rozsah, než APS-C či MFT fotoaparáty, často právě naopak. Má vyšší rozlišení než MFT a mnohem nižší šum při vyšších ISO, u APS-C už se lze u obou parametrů hádat. Pokud z tohoto přístroje však budete prosvětlovat podexponované fotografie, se zlou se potážete, porovnáte-li to s novými APS-C a do jisté míry i MFT přístroji.
2) Zásadní věcí při zvolení systému musí být výběr a i cenová dostupnost objektivů. A to si musí každý opět rozhodnout sám, v průběhu času se to pozitivně i negativně vychyluje od jednoho k druhému systému, obecně lze říci, že fotoamatér má však dnes už dostatek objektivů pro většinu systémů /a všechny úhlopříčky/ od všemožných výrobců objektivů, zejména z Číny, výběr se rozšiřuje, spokojí-li se s manuálním ostřením.
Ahoj, ještě poznámka k tomu "stredoformátu". Současně přístroje sice většinou mají menší políčko, než měly přístroje na 120 film, což, jak píše Andrej, komplikuje jejich použití s objektivy že 120 přístrojů, ale technicky vzato to není "nový stredoformát" ale prostě jiný rozměr. Z definice je střední formát všechno, co je větší, než kinofilm a menší, než velký formát. Dominance 120 filmu vznikla až časem a předtím byly rozměry políčka jako 40x30 běžné (třeba kodak 127 svitkový film).
Pro vkládání komentářů musíte být přihlášen.