Các cài đặt máy ảnh giống nhau có dẫn đến cùng mức phơi sáng trên các kích thước cảm biến khác nhau không?

Giả sử tôi có máy ảnh micro-4/3 và máy ảnh full frame, cả hai được đặt thành 1/60 ở f / 2.8, chụp ảnh cùng một cảnh trong cùng một ánh sáng. Độ phơi sáng sẽ giống nhau trên cả hai máy ảnh mặc dù kích thước cảm biến khác nhau?

Lý do tại sao tôi hỏi là vì sự khác biệt về độ sâu trường giữa micro-4/3 và cảm biến toàn khung hình. Tôi thấy rằng, để chụp được một số cảnh nhất định với máy ảnh full frame ở cùng độ sâu trường ảnh với camera micro / 3/4, tôi phải tăng khẩu độ, từ đó buộc tôi phải quay lên ISO.

Vâng. Phơi sáng dựa trên lượng ánh sáng chiếu vào bất kỳ điểm nào trên cảm biến (hoặc phim), chứ không phải tổng lượng ánh sáng cho toàn bộ khu vực. (Ánh sáng chiếu vào các góc không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến ánh sáng chiếu vào trung tâm hoặc bất cứ nơi nào khác.) Hoặc để đặt nó theo cách khác, một cảm biến toàn khung hình ghi lại ánh sáng tổng thể nhiều hơn, nhưng với cùng mức phơi sáng, nó chính xác là nhiều ánh sáng hơn khi có nhiều vùng cảm biến hơn.

Hãy nghĩ về nó theo cách này: nếu bạn chụp ảnh toàn khung hình và cắt ra một hình chữ nhật nhỏ ở giữa, thì phơi sáng ở đó (bỏ qua hiện tượng mờ và giảm ánh sáng) cũng giống như phơi sáng cho toàn bộ.

Bây giờ thay vì cắt xén, hãy tưởng tượng thay thế cảm biến toàn khung hình bằng một cảm biến nhỏ hơn. Tiếp xúc tương tự, chỉ cần ít hơn của hình ảnh ghi lại.

Tất nhiên, một hình ảnh được cắt có tổng thể ít ánh sáng hơn . Bí mật là chúng ta "gian lận" khi mở rộng. Chúng tôi giữ độ sáng như nhau, mặc dù số lượng photon thực tế được ghi trên mỗi khu vực bị "kéo dài". Đó là, nếu trên cảm biến, 200 triệu photon được thu thập trong một hình vuông đại diện cho màu xám trung bình, nếu chúng ta in sao cho hình vuông đó là 10 "× 10", chúng ta không lan tỏa độ sáng ra làm cho nó mờ hơn nhiều - thay vào đó chúng ta giữ độ sáng vì vậy nó cùng màu xám.

Ngoài ra, yeah, bạn phải tăng ISO (hoặc tốc độ màn trập) để có cùng độ sáng hình ảnh cuối cùng với khẩu độ nhỏ hơn cho độ sâu trường ảnh cao hơn trên cảm biến lớn hơn. Nhưng, giả sử công nghệ gần bằng nhau, cảm biến lớn hơn sẽ cho cùng một lượng nhiễu ở ISO cao hơn như loại nhỏ hơn đã làm ở độ nhạy thấp hơn.

Để nhượng bộ chuỗi nhận xét dài bên dưới, tôi sẽ thêm: nếu bạn thực sự so sánh hai kết hợp máy ảnh trong thế giới thực, thì mức phơi sáng chính xác có thể thay đổi vì nhiều lý do. Một trong số đó là sự truyền ánh sáng thực tế cho một ống kính nhất định tại một điểm dừng nhất định - bản thân các thành phần thấu kính không hoàn hảo và chặn một số ánh sáng. Điều này khác nhau từ ống kính để ống kính. Thứ hai, các nhà sản xuất ống kính làm tròn đến điểm dừng gần nhất khi nêu khẩu độ, và có thể không hoàn toàn chính xác. Thứ ba, độ chính xác của ISO thay đổi tùy theo nhà sản xuất - ISO 800 trên một máy ảnh có thể cho độ phơi sáng tương tự như ISO 640 trên máy ảnh khác. Tất cả các yếu tố này nên (thậm chí tích lũy) ít hơn một điểm dừng. Và quan trọng nhất, các yếu tố này đều độc lập và không liên quan đến kích thước cảm biến, đó là lý do tại sao tôi để chúng ra khỏi câu trả lời ban đầu.

Giả sử tôi có máy ảnh micro-4/3 và máy ảnh full frame, cả hai được đặt thành 1/60 ở f / 2.8, chụp ảnh cùng một cảnh trong cùng một ánh sáng. Độ phơi sáng sẽ giống nhau trên cả hai máy ảnh mặc dù kích thước cảm biến khác nhau?

Có - nếu cùng một ống kính hoặc cả hai ống kính có cùng đường truyền và giả sử rằng bằng cách nói "cùng mức phơi sáng", bạn đang sử dụng cùng một xếp hạng ISO (để thậm chí khác biệt về hiệu quả cảm biến).

Hãy cẩn thận:

• Cùng một ISO không có nghĩa là cùng một mức độ nhiễu.

  Các cảm biến khác nhau hoạt động ở cùng mức ISO sẽ thu được lượng ánh sáng khác nhau nhưng biến chúng thành cùng mức phơi sáng. Tuy nhiên, mặc dù độ phơi sáng là như nhau, khả năng phân giải chi tiết giữa các tạp âm sẽ khác nhau. Hệ thống xếp hạng ISO được thiết kế để xác định sự khác biệt về hiệu suất của cảm biến, do đó bạn có thể đặt bất kỳ cảm biến nào bất kể kích thước hoặc hiệu quả thành ISO200 và có cùng mức phơi sáng. Để đạt được điều này, một cảm biến khung hình đầy đủ hoạt động ở ISO200 đang thu thập nhiều ánh sáng hơn cảm biến 4/3 ở ISO200 cho cùng một cảnh và nó chỉ áp dụng một mức tăng khác nhau để chuyển cảnh thành cùng một cảnh giá trị độ sáng.

  Tất cả sẽ trông tương đương trong kết quả cuối cùng về mặt phơi sáng, ngoại trừ khung hình đầy đủ sẽ có độ ồn thấp hơn kể từ khi nó bắt đầu với nhiều thông tin ánh sáng hơn. Lưu ý rằng có thể có sự khác biệt về hiệu quả giữa các cảm biến có cùng kích thước; do đó nó không chỉ liên quan đến kích thước cảm biến, mặc dù đó là yếu tố chính. Nói tóm lại, ISO 800 trong FF có cùng mức phơi sáng với ISO 800 trong 4/3, nhưng bạn sẽ nhận được độ nhiễu và dải động khác nhau trên chúng vì nó không có cùng hiệu suất cảm biến.

• Cùng một f-stop không nhất thiết có nghĩa là truyền cùng ống kính.

  Phương pháp phổ biến để xác định lượng ánh sáng đi qua ống kính là điểm dừng f. Tuy nhiên, biện pháp này dựa trên đường kính của khẩu độ, nhưng không tính đến tính chất truyền của các thành phần thấu kính (nghĩa là, lượng kính được hấp thụ trong kính trong ống kính). Tất cả các ống kính thủy tinh hấp thụ một số ánh sáng. Các ống kính hiện đại có nhiều lớp phủ sẽ hấp thụ ít hơn và không có gì lạ khi một ống kính hiện đại đơn giản truyền được hơn 99% ánh sáng.

  Không có bộ lọc, ảnh hưởng của việc mất truyền trong một ống kính đa lớp hiện đại là rất nhỏ đến mức trong hầu hết các trường hợp, nó có thể bị bỏ qua, làm cho điều này ít hơn một bài tập học thuật với ít giá trị thực tế. Những trường hợp không thể bỏ qua có thể bao gồm chụp cho rạp chiếu phim, trong đó nhiều cảnh liên tiếp sẽ có cùng mức phơi sáng mặc dù chúng có thể sử dụng một ống kính rất khác nhau. Đó là lý do tại sao t-stop được phát minh; chúng giống như điểm dừng bởi chúng có tính đến các đặc tính truyền của tất cả kính của bạn.

Lưu ý: Câu trả lời sau đây ban đầu được viết để trả lời cho một câu hỏi khác, mặc dù rất giống với câu hỏi này, đặc biệt quan tâm đến sự khác biệt giữa kích thước cảm biến khi chụp trong điều kiện ánh sáng yếu.

Cảm biến 1 Inch sẽ cho cùng mức phơi sáng ở cùng khẩu độ và cài đặt ISO so với cảm biến APS-C?

Phơi sáng là thước đo mật độ trường ánh sáng. Điều đó có nghĩa là nó là biểu hiện của lượng ánh sáng được thu trên một đơn vị diện tích.

Nếu bạn có cùng ISO, số f và thời gian màn trập, bạn sẽ có cùng mức phơi sáng . Có thể có sự khác biệt nhỏ do sự không chính xác của các máy ảnh khác nhau liên quan đến ISO thực tế, thời gian màn trập và khẩu độ cũng như lượng ánh sáng khác nhau bị mất khi truyền qua các ống kính khác nhau. Nhưng đối với mục đích chụp ảnh sáng tạo, mọi thứ trong khoảng 1/6 đến 1/3 điểm dừng đều được xem là đủ gần .

Những gì bạn mất với một cảm biến nhỏ hơn, đặc biệt là khi chụp trong điều kiện ánh sáng rất yếu là tổng lượng ánh sáng thu được . Khi mật độ trường ánh sáng là như nhau, lượng ánh sáng rơi trên mỗi milimet vuông là như nhau, nhưng cảm biến có diện tích lớn gấp bốn lần diện tích thu thập gấp bốn lần số lượng photon trải rộng gấp bốn lần diện tích. Giả sử góc ngắm giống nhau với cả hai máy ảnh do các ống kính tiêu cự khác nhau, độ sáng của mỗi mm² sẽ giống nhau nhưng cảm biến lớn hơn sẽ tạo ra hình ảnh lớn hơn. Điều này rất có ý nghĩa khi chúng ta phóng to hình ảnh từ kích thước của nó trên cảm biến đến kích thước mà chúng ta muốn hiển thị nó.

Nếu hình ảnh từ cả hai cảm biến được phóng to đến cùng kích thước hiển thị, hình ảnh từ cảm biến lớn hơn yêu cầu phóng to ít hơn so với hình ảnh từ cảm biến nhỏ hơn. Khi hình ảnh được phóng to từ kích thước chúng được chiếu lên cảm biến, mọi thứ sẽ được phóng to: hình ảnh từ ánh sáng được chiếu vào cảm biến và được ghi lại, tiếng ồn do máy ảnh tạo ra, tiếng ồn do tính chất ngẫu nhiên của ánh sáng, mờ do đối với các vấn đề về chuyển động và lấy nét / DOF và bất kỳ khiếm khuyết quang học nào do ống kính.

Vì vậy, cuối cùng, một cảm biến lớn hơn mang lại cho bạn là khả năng phóng to ít hơn để có cùng kích thước hiển thị, điều đó có nghĩa là tất cả các điểm không hoàn hảo trong ảnh không được phóng to như với cảm biến nhỏ hơn.

Tuy nhiên, đối với một số tình huống, có những kỹ thuật sẽ cho phép cải thiện hiệu suất của cả cảm biến nhỏ hơn và lớn hơn. Chụp ở ISO thấp hơn để phơi sáng lâu hơn, ví dụ, sẽ làm giảm ảnh hưởng của nhiễu bắn photon. Tất nhiên điều đó có thể cần một chân máy hoặc các phương tiện khác để ổn định máy ảnh. Sử dụng phép trừ khung tối có thể làm giảm ảnh hưởng của nhiễu đọc liên tục do máy ảnh tạo ra. Xếp chồng nhiều hình ảnh của cùng một cảnh sẽ làm giảm nhiễu ngẫu nhiên trong mỗi khung hình. Xếp chồng gần như chắc chắn đòi hỏi một chân máy. Nhưng bất kỳ cải tiến nào bạn thực hiện bằng cách sử dụng cảm biến nhỏ hơn cũng có thể được thực hiện bằng cảm biến lớn hơn. Do đó, cảm biến lớn hơn sẽ luôn duy trì lợi thế thu thập ánh sáng của nó khi cả hai đều dựa trên cùng một công nghệ.

Tốc độ màn trập là một thành phần dễ dàng tiếp xúc để hiểu. Giảm một nửa tốc độ màn trập và bạn nhận được một nửa lượng ánh sáng chiếu vào cảm biến. 1/50 trên một cảm biến nhỏ mang lại cùng một lượng ánh sáng trên một mét vuông như trên một cảm biến lớn. Các cảm biến lớn chỉ đơn thuần là chụp một khu vực lớn hơn của nó.

Trường nhìn và khẩu độ là một thành phần thú vị của phơi sáng. Đây là lý do tại sao khẩu độ là một kích thước tương đối với độ dài tiêu cự. Nếu không, chúng ta sẽ cần máy tính trong túi mỗi lần thay đổi.

Hãy tưởng tượng bạn có đường kính khẩu độ là 5 mm (diện tích 78,5mm²) và bạn tăng trường nhìn của mình lên gấp đôi (30 º đến 60)). Điều này bây giờ làm tăng lượng ánh sáng chiếu vào cùng một khu vực theo hệ số bốn (pi.R²), điều đó có nghĩa là ISO của bạn sẽ cần giảm xuống 4 lần hoặc tốc độ màn trập của bạn giảm đi 4 lần.

Bây giờ, nếu bạn giữ kích thước khẩu độ vật lý tỷ lệ thuận với trường nhìn (được xác định bởi độ dài tiêu cự & kích thước cảm biến), bạn sẽ hủy bỏ trường thành phần chế độ xem. Đây là nơi mà f-stop phát huy tác dụng. Tất cả những gì quan trọng bây giờ là tỷ lệ. Ví dụ, khi khẩu độ của bạn là 1 / 2,8 kích thước của độ dài tiêu cự, cùng một lượng ánh sáng ở tốc độ màn trập nhất định sẽ tấn công cảm biến bất kể độ dài tiêu cự.

Điều này có nghĩa là khẩu độ ngày càng nhỏ hơn ở các góc rộng (thu nhỏ) và lớn hơn ở góc nhìn nhỏ hơn (phóng to).

Làm thế nào điều này làm việc trên các cảm biến nhỏ và lớn? Vâng, trên một cảm biến lớn, cùng một trường nhìn (hình nón ánh sáng) bị hạn chế cùng một lượng bởi khẩu độ của ống kính, nhưng nó được mở rộng để bao phủ một phần lớn hơn trên cảm biến.

ISO mặt khác là một tiêu chuẩn. Nó xác định mức phơi sáng tiêu chuẩn ở bất kỳ tốc độ và khẩu độ màn trập nào.

Chỉnh sửa để làm rõ

Lý do tại sao một cảm biến lớn có thể tạo ra mức phơi sáng ít nhiễu hơn là do diện tích của mỗi pixel lớn hơn (đôi khi lớn hơn đáng kể). Điều này có nghĩa là mức tín hiệu (ánh sáng) so với mức nhiễu chạm vào từng pixel là lớn hơn. Hãy nghĩ về nó như một xô nước với cùng một lượng bồ hóng ở phía dưới. Một thùng 5L sẽ có nhiều nước hơn bồ hóng so với xô 2L, làm tăng tính hữu dụng của xô đó.

Đây là tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR). Trên một điểm và bắn, tỷ lệ tín hiệu so với nhiễu là ít hơn đáng kể. Nhân đôi ISO cho tất cả các ý định và mục đích giảm một nửa SNR. Do các hình ảnh xô lớn này trên máy ảnh DSLR, ISO có thể được mở rộng cao hơn đáng kể và vẫn đạt được ít nhiễu hơn so với điểm và chụp, mặc dù cùng một khối lượng ánh sáng chiếu vào chip cảm biến.

Phù. Đó là thứ khó hiểu.