Warum gibt es keinen Vollbildsensor mit niedriger Auflösung?

8

Ich habe mir gerade einen Test über die Sony NEX-7 angesehen, die 24 MP in APS-C-Größe hat. Ich bin ein Canon-Benutzer und denke sofort an die angekündigte Canon Powershot G1X mit fast APS-C-Sensor, aber niedriger Auflösung.

Eine Frage fällt mir plötzlich ein:

Warum gab es keinen Vollbildsensor mit niedriger Auflösung?

Ich habe keine Kenntnisse über die Herstellung von Bildsensoren, aber ich fragte mich: "Wäre es sinnvoll, einen billigen Vollbildsensor mit sehr niedriger Auflösung zu entwickeln?"

Ich dachte, es würde etwas Sinn machen. Für den Anfang eine hervorragende ISO-Leistung, zweitens eine bessere Kontrolle des DOF.

Diese stehen den Verbrauchern nicht zur Verfügung, ohne einen erheblichen Betrag für erstklassige Fotogeräte auszugeben.

Wenn ich beispielsweise einen Vollbildsensor mit einer Auflösung von 10 MP erstelle, ist die Herstellung dann billig? Wenn nicht, was sind die Gründe, die Vollbildsensoren so teuer machen? Wäre es immer noch teuer, einen solchen Sensor herzustellen, wenn ich seine Auflösung sehr niedrig machen würde, wie 10 MP oder sogar 8 MP usw.?

Ich weiß, dass es eine theoretische Frage ist, aber wenn Canon eine Powershot-Kompaktkamera mit Vollbildsensor bei 8 MP für unter 1000 USD anbieten kann, würde ich sie definitiv kaufen!

Gapton
quelle
Eine frühere Frage von mir (zu ISO vs. Nachbearbeitung) provozierte eine Beschreibung des Sensorchip-Designs. Die neuen Sony-Geräte verfügen über interne Verstärker, die eine Rauschquelle eliminieren, und die gleichen Überlegungen legen nahe, dass es keinen Nachteil mehr gibt, die Pixel zu stapeln, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Ihr High-Iso-Bild bei schlechten Lichtverhältnissen kann benachbarte Pixel kombinieren (hinzufügen, nicht durchschnittlich) und verfügt nicht über ein zusätzliches Grundrauschen pro Zelle, das sich von größeren Zellen unterscheiden würde.
JDługosz

Antworten:

13

Wie in den Antworten von @matt und @rowland erwähnt, hängt der Preis direkt von der Siliziumfläche ab, die zur Herstellung des Sensors verwendet wird. Idealerweise sollte ein Sensor mit der doppelten Fläche etwa doppelt so viel kosten. Da die gesamte Herstellung von Elektronik auf Silizium (und anderen Substraten) Mängel aufweist, funktionieren nicht alle hergestellten Chips / Sensoren. Die Ertragsrate (wie sie genannt wird) ist niedriger, wenn der Sensor bei gleichem Produktionsprozess größer ist.

Stellen Sie sich einen Sensor A vor, der in beiden Richtungen doppelt so groß ist wie ein anderer Sensor B. Das bedeutet, dass Sie viermal so viele Sensoren B im selben Bereich von Sensor A herstellen können. Wenn Sie jedoch einen Fehler in diesem Bereich haben, können Sie Es bleiben noch 3 verwendbare Sensor-Bs übrig. Wenn Sie Sensor A produzieren würden, müssten Sie diesen Sensor verschrotten. Dies bedeutet, dass die Ertragsrate für kleinere Sensoren viel höher ist, was zu den Preisunterschieden beiträgt.

Je kleiner der Chip / Sensor ist, desto weniger Fläche und höhere Ausbeute, was einen viel niedrigeren Preis bedeutet.

Håkon K. Olafsen
quelle
11

Der Sensorpreis ist proportional zur physischen Größe des Sensors als zur Anzahl der darin enthaltenen Pixel. Bei einigen älteren Modellen (z. B. den ersten Canon 1Ds) gibt es Vollbildsensoren mit niedrigeren Pixelzahlen. Es ist bemerkenswert, dass die Empfindlichkeit geringer ist als bei modernen Sensoren - nicht weil die Pixel größer sind, sondern aufgrund anderer Fortschritte.

Es kann möglich sein, größere Pixel zu erstellen, aber es wäre nicht unbedingt billiger.

Rowland Shaw
quelle
7

Schauen Sie sich Nikon D3X vs D3S an . Beide haben die gleiche Sensorgröße, aber der D3X hat die doppelte Auflösung (25 MP gegenüber 12 MP). Die Kameras sind ansonsten fast identisch, aber die niedrigste Auflösung beträgt 5200 USD gegenüber 8000 USD für die höher auflösende.

Der 25-MP-Sensor erfordert eine feinere Schaltung und weist daher geringere Ausbeuten auf. Gleichzeitig gibt es einen Markt für beide, da die D3S Bilder erzeugen kann, die viel sauberer sind, aber nicht so groß gedruckt werden. Der Standard-ISO-Bereich erreicht 12800 (mit Boost auf 102400), während der D3X einen Standardbereich von maximal 1600 (mit Boost auf 6400) hat.

Itai
quelle
1
Ja, die D3s sind unglaublich. Es sieht praktisch im Dunkeln, aber die Auflösung und das Rauschen sind immer noch wesentlich besser als beim Scannen von Filmen. Wenn Sie die meisten "normalen" Filme scannen, um die 12 MPix der D3s zu erhalten, werden Sie viel Kornrauschen sehen.
Olin Lathrop
1

Um noch ein interessantes Bit hinzuzufügen: Es war einmal ein Vollbildsensor mit relativ niedriger Auflösung. Die Contax N war ein 6-Megapixel-Vollbild-Design.

Leider war die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen trotz der geringen Auflösung ziemlich schlecht (selbst im Vergleich zu anderen Kameras dieser Zeit). Sie scheinen es mehr oder weniger aufgegeben zu haben, den Autofokus gut zu aktivieren, und haben stattdessen einen Fokus-Klammer-Modus eingebaut. Als Contax war es auch ziemlich teuer.

Auf der positiven Seite hatte es bei ISO 100 oder darunter wahrscheinlich den besten 6-Megapixel-Sensor, den jemals jemand gebaut hat, und die Zeiss-Objektive sind wirklich extrem gut.

Fazit: Contax hat das N nach weniger als einem Jahr auf dem Markt fallen lassen. Kurz darauf fiel Contax vollständig aus dem Markt aus.

Jerry Sarg
quelle
0

Dies ist im Grunde Moores Gesetz bei der Arbeit. Die Herstellungstechnologie für Sensoren folgt der gleichen Grundregel wie für jeden anderen Chip: Mit der Zeit verdoppelt sich die Anzahl der Elemente, die auf einen Chip gelegt werden können, zu ungefähr ähnlichen Kosten. Es mag etwas billiger sein, weiterhin ein etabliertes technologisches Niveau zu verwenden, da einige Kosten gesunken sind, aber im Allgemeinen werden die Fertigungsanlagen aktualisiert, wenn neue Technologien hinzukommen. Es gibt keine großen Einsparungen, wenn man es auf die "alte Art" macht. Der Hauptunterscheidungsfaktor ist die Größe, und diese skaliert mit der Fläche , und schlimmer noch, sie skaliert nichtlinear, da es schwieriger ist, eine größere Fläche fehlerfrei zu machen, als viele kleinere Chips auf derselben Fläche herzustellen. Also, größere Sensoren werden immer teurer sein wird.

Bitte lesen Sie mein Profil
quelle
Dies ist eine Anwendung des Moorgesetzes. Im Falle des Sensors sind die Hauptpreis-Taucher Oberfläche (wie in: Mehr Silikon kostet mehr Geld) und Oberfläche (größere Oberfläche = größere Fehlerwahrscheinlichkeit). Im Gegensatz zu Chips (wie Intel Multi Core) haben Sie keine Möglichkeit, einen Teil eines Chips "auszubrennen" (sagen wir, 1 oder 12 Kerne sind schlecht, blockieren Sie 2 und verkaufen Sie ihn als 10-Kern-Prozessor) - weil die gesamte Oberfläche funktionieren muss. Kein langer Schwanz, was den Ertrag deutlich reduziert.
TomTom
Darüber hinaus hängen Dinge wie die Sensorempfindlichkeit in hohem Maße von der Oberfläche der Fotofalle (Pixelgröße) ab. Während feinere Strukturen bestimmte Dinge einfacher machen - am Ende ist die Oberflächengröße signifikant. Dies ist bei einem Prozessor nicht der Fall.
TomTom
1
@TomTom Trotzdem ist das, was ich vor fast fünf Jahren geschrieben habe, im Grunde immer noch wahr - die Sensordichte hat und nimmt weiter zu. Ich glaube auch nicht, dass Sie Recht haben, wenn es um Perfektion geht - tote Pixel werden ausgeblendet, und je kleiner sie sind, desto mehr können Sie ausblenden, ohne sichtbare Auswirkungen zu haben.
Bitte lesen Sie mein Profil
0

Einige Vollbild-Digitalkameras hatten und haben eine relativ niedrige Auflösung: Die Canon 5D hatte 12,8 MP und wurde nach der 17MP 1Ds Mk II veröffentlicht. Die Nikon D3 und D3 waren 12,1 MP. Der D3 wurde ein Jahr später als der 24,5 MP D3X mit der doppelten Auflösung eingeführt.

Ab Ende 2015 sind die 50MP Canon 5Ds (und die 5DS R-Variante) und die 36,3MP Nikon D810 die vollauflösenden Vollbildmodelle. Beide Hersteller bieten jedoch weiterhin Vollbildmodelle wie das 20MP 6D und das 24MP D600 an. Die Canon 6D hat nur vierzig Prozent so viele Pixel wie die 5Ds, und die D610 hat nur zwei Drittel so viele Pixel wie die D810.

Sony bietet den spiegellosen α7 derzeit in drei Varianten an: den 12,2 MP α7, den 24,3 MP α7 II und den 47,4 MP α7R II. Das α7s hat ungefähr ein Viertel der Pixelanzahl des α7R II.

Michael C.
quelle
-4

Es scheint ein Missverständnis zu bestehen, dass eine niedrigere Auflösung eine bessere Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen bedeutet. Solange jedoch die Lücken zwischen einzelnen Fotoseiten klein genug sind, verringert eine Erhöhung der Auflösung die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen kaum (es wird eine ähnliche Lichtmenge gesammelt).

Michael
quelle
1
Dies ist zwar möglicherweise wahr, aber keine Antwort auf die gestellte Frage.
Philip Kendall
1
Das ist falsch. Eine niedrigere Auflösung bei gleicher Sensorgröße bedeutet mehr Fläche für jede Fotoseite. Dies führt zu einem niedrigeren Signal-Rausch-Verhältnis für jede Fotoseite, wenn das gleiche Gesamtlicht auf den Gesamtsensor trifft. Sie können nicht dasselbe erreichen, indem Sie die Werte von mehreren Fotoseiten eines Sensors mit höherer Auflösung aufgrund des durch das A / D eingeführten Quantisierungsrauschens mitteln. Betrachten Sie als realen Fall die Nikon D3x mit der doppelten Auflösung der D3s. Die D3s hat eine bessere Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen *, selbst nachdem ein D3x-Bild mit derselben Auflösung gefiltert wurde. "
Olin Lathrop
Nein, Sie können nicht mehr Informationen mit der gleichen Lichtmenge erhalten. Wenn die Lücken zwischen einzelnen Fotoseiten klein genug sind, wäre das gesammelte Licht ähnlich. Obwohl das SNR für einzelne Fotoseiten in Sensoren mit niedrigerer Auflösung höher wäre, kann die größere Anzahl von Fotoseiten eines Sensors mit höherer Auflösung zusammengefasst werden, um ein SNR zu erzeugen, das der niedrigeren Auflösung ähnlich ist (oder Sie können dies digital tun, indem Sie das Bild verkleinern ). Dies ist seit Ewigkeiten ein Mythos und erst kürzlich hat DPReview ihn endlich anerkannt.
Michael
Um das Rauschen des Sensors mit unterschiedlichen Auflösungen zu vergleichen, müssen Sie die Größe auf dieselbe Auflösung ändern und das scheinbare Rauschen vergleichen. Sie werden feststellen, dass der Unterschied zwischen dem Rauschgrad beider Sensoren bei ähnlichem Sensordesign vernachlässigbar ist.
Michael