Angenommen, ich habe eine Micro-4/3-Kamera und eine Vollbildkamera, die beide auf 1/60 bei 1: 2,8 eingestellt sind und ein Bild derselben Szene bei gleicher Beleuchtung aufnehmen. Ist die Belichtung für beide Kameras trotz der unterschiedlichen Sensorgrößen gleich?
Der Grund, warum ich frage, ist der Unterschied in der Schärfentiefe zwischen Micro-4/3 und Full-Frame-Sensoren. Ich stelle fest, dass ich die Blende vergrößern muss, um bestimmte Szenen mit der Vollbildkamera in der gleichen Schärfentiefe wie die Micro-4/3-Kamera zu fotografieren, was mich zwingt, zu drehen die ISO.
Antworten:
Ja. Die Belichtung basiert auf der Lichtmenge, die auf einen bestimmten Punkt des Sensors (oder Films) trifft, nicht auf der Gesamtlichtmenge für den gesamten Bereich. (Das Licht, das auf die Ecken trifft, hat keine Auswirkung auf das Licht, das auf die Mitte oder irgendwo sonst trifft.) Umgekehrt zeichnet ein Vollbildsensor mehr Gesamtlicht auf, bei gleicher Belichtung jedoch Genau so viel mehr Licht, wie mehr Sensorfläche vorhanden ist.
Stellen Sie sich das so vor: Wenn Sie ein Vollbild aufnehmen und ein kleines Rechteck aus der Mitte ausschneiden, entspricht die Belichtung dort (ohne Berücksichtigung von Vignettierung und Lichtabfall) der Belichtung für das Ganze.
Stellen Sie sich nun vor, anstatt den Vollbildsensor durch einen kleineren zu ersetzen. Gleiche Belichtung, nur weniger aufgenommenes Bild.
Natürlich hat ein zugeschnittenes Bild insgesamt weniger Licht . Das Geheimnis ist, dass wir beim Vergrößern "schummeln". Wir behalten die Helligkeit bei, obwohl die tatsächliche Anzahl der pro Bereich aufgenommenen Photonen "gestreckt" ist. Das heißt, wenn auf dem Sensor 200 Millionen in einem Quadrat gesammelte Photonen ein mittleres Grau darstellen, wenn wir drucken, so dass das Quadrat 10 "× 10" ist, verbreiten wir die Helligkeit nicht, wodurch es viel dunkler wird - wir behalten stattdessen das Helligkeit ist also das gleiche Grau.
Ja, Sie müssen auch die ISO (oder Verschlusszeit) erhöhen, um die gleiche endgültige Bildhelligkeit mit einer kleineren Blende für eine größere Schärfentiefe auf einem größeren Sensor zu erzielen. Bei annähernd gleicher Technologie sollte der größere Sensor jedoch bei diesem höheren ISO-Wert ungefähr das gleiche Rauschen erzeugen wie der kleinere bei niedrigeren Empfindlichkeiten.
In Anbetracht des langen Kommentarthreads unten möchte ich hinzufügen: Wenn Sie zwei Kamerakombinationen in der realen Welt buchstäblich vergleichen, kann die genaue Belichtung aus verschiedenen Gründen variieren. Eine davon ist die tatsächliche Lichtdurchlässigkeit für ein bestimmtes Objektiv bei einer bestimmten Blende - die Linsenelemente selbst sind nicht perfekt und blockieren etwas Licht. Dies ist von Objektiv zu Objektiv unterschiedlich. Zweitens runden die Linsenhersteller bei Angabe der Blende auf die nächste Blende und sind möglicherweise nicht genau genug. Drittens ist die Genauigkeit von ISO von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich - ISO 800 bei einer Kamera kann dieselbe Belichtung wie ISO 640 bei einer anderen Kamera ergeben. Alle diese Faktoren sollten (auch kumulativ) kleiner als ein Stopp sein. Und am wichtigsten ist, dass diese Faktoren alle unabhängig von der Sensorgröße und unabhängig von dieser sind, weshalb ich sie aus der ursprünglichen Antwort herausgelassen habe.
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Ja - wenn es sich um dasselbe Objektiv handelt oder wenn beide Objektive die gleiche Transmission haben und wenn Sie "gleiche Belichtung" sagen, verwenden Sie die gleiche ISO-Einstufung (um Unterschiede in der Sensoreffizienz auszugleichen).
Vorsichtsmaßnahmen:
Gleiche ISO bedeutet nicht den gleichen Rauschpegel.
Verschiedene Sensoren, die auf derselben ISO-Stufe arbeiten, erfassen unterschiedliche Lichtmengen, wandeln sie jedoch in dieselbe Belichtung um. Obwohl die Belichtung gleich ist, ist die Fähigkeit, Details im Rauschen aufzulösen, unterschiedlich. Das ISO-Bewertungssystem berücksichtigt Unterschiede in der Sensoreffizienz, sodass Sie jeden Sensor unabhängig von Größe und Effizienz auf ISO200 einstellen und die gleiche Belichtung erzielen können. Um dies zu erreichen, sammelt ein Vollbildsensor, der bei ISO200 arbeitet, für dieselbe Szene viel mehr Licht als ein 4/3-Sensor bei ISO200 und wendet nur intern eine andere Verstärkung an, um die Szene in dieselbe zu übersetzen Helligkeitswerte.
Alle sehen im Endergebnis in Bezug auf die Belichtung gleich aus, mit der Ausnahme, dass das Vollbild einen niedrigeren Rauschpegel aufweist, da es mit mehr Lichtinformationen begann. Beachten Sie, dass es auch zwischen Sensoren der gleichen Größe Effizienzunterschiede geben kann. Daher hängt es nicht nur mit der Sensorgröße zusammen, obwohl dies der Hauptfaktor ist. Kurz gesagt, ISO 800 in FF ist die gleiche Belichtung wie ISO 800 in 4/3, aber Sie erhalten ein unterschiedliches Rauschen und einen unterschiedlichen Dynamikbereich, da dies nicht die gleiche Sensoreffizienz ist.
Gleiche Blende bedeutet nicht unbedingt die gleiche Objektivtransmission.
Die übliche Methode, um zu bestimmen, wie viel Licht durch die Linse fällt, ist eine Blende. Diese Messung basiert jedoch auf dem Durchmesser der Apertur, berücksichtigt jedoch nicht die Transmissionseigenschaften der Linsenelemente (dh wie viel Licht vom Glas in der Linse absorbiert wird). Das gesamte Objektivglas absorbiert etwas Licht. Moderne Linsen mit mehreren Beschichtungen absorbieren viel weniger und es ist nicht ungewöhnlich, dass eine einfache moderne Linse mehr als 99% des Lichts durchlässt.
Ohne Filter ist der Effekt des Transmissionsverlusts bei einem modernen Objektiv mit Mehrfachvergütung so gering, dass er in fast allen Fällen ignoriert werden kann. Dies ist also nicht viel mehr als eine akademische Übung mit geringem praktischem Wert. Zu den Fällen, in denen dies nicht ignoriert werden kann, gehört das Filmen für das Kino, bei dem mehrere aufeinanderfolgende Aufnahmen dieselbe Belichtung haben sollten, obwohl sie möglicherweise ein ganz anderes Objektiv verwenden. Aus diesem Grund wurden Endanschläge erfunden. Sie sind wie Blenden, da sie die Übertragungseigenschaften Ihres gesamten Glases berücksichtigen.
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Hinweis: Die folgende Antwort wurde ursprünglich als Antwort auf eine andere Frage verfasst, die dieser sehr ähnlich ist, sich jedoch speziell mit den Unterschieden zwischen den Sensorgrößen bei Aufnahmen bei schlechten Lichtverhältnissen befasst.
Ermöglicht ein 1-Zoll-Sensor im Vergleich zum APS-C-Sensor die gleiche Belichtung bei gleicher Blende und ISO-Einstellung?
Die Belichtung ist ein Maß für die Felddichte von Licht. Das bedeutet, es ist ein Ausdruck dafür, wie viel Licht pro Flächeneinheit erfasst wird.
Wenn Sie die gleiche ISO, Blendenzahl und Verschlusszeit haben, erhalten Sie die gleiche Belichtung . Aufgrund der Ungenauigkeiten der verschiedenen Kameras in Bezug auf ISO, Verschlusszeit und Blende sowie der unterschiedlichen Lichtmenge, die beim Durchgang durch verschiedene Objektive verloren geht, können geringfügige Unterschiede auftreten. Für kreative Fotografiezwecke wird jedoch alles, was zwischen 1/6 und 1/3 Blende liegt, als nah genug angesehen .
Was Sie mit einem kleineren Sensor verlieren, insbesondere bei Aufnahmen bei sehr schlechten Lichtverhältnissen, ist die insgesamt gesammelte Lichtmenge . Wenn die Felddichte des Lichts gleich ist, ist die Lichtmenge, die auf jeden Quadratmillimeter fällt, die gleiche, aber der Sensor, der viermal so groß in Bezug auf die Fläche ist, sammelt viermal so viele Photonen, die sich über das Vierfache der Fläche ausbreiten. Unter der Annahme, dass der Blickwinkel bei beiden Kameras aufgrund von Objektiven mit unterschiedlicher Brennweite gleich ist, ist die Helligkeit von jedem mm² gleich, aber der größere Sensor erzeugt ein größeres Bild. Dies ist wichtig, wenn wir das Bild von der Größe, die es auf dem Sensor hat, auf die Größe vergrößern, mit der wir es anzeigen möchten.
Wenn die Bilder von beiden Sensoren auf dieselbe Anzeigegröße vergrößert werden, ist für das Bild des größeren Sensors eine geringere Vergrößerung erforderlich als für das Bild des kleineren Sensors. Wenn Bilder von der Größe vergrößert werden, die sie auf den Sensor projiziert haben, wird alles vergrößert: Das Bild des Lichts, das auf den Sensor projiziert und aufgezeichnet wurde, das von der Kamera erzeugte Rauschen, das durch die zufällige Natur des Lichts erzeugte Rauschen, verschwimmen aufgrund auf Bewegung und Fokussierung / DOF-Probleme und optische Mängel aufgrund der Linse.
Letztendlich können Sie mit einem größeren Sensor weniger vergrößern, um die gleiche Anzeigegröße zu erzielen. Dies bedeutet, dass alle Unvollkommenheiten auf dem Foto nicht so vergrößert sind, wie dies mit einem kleineren Sensor der Fall wäre.
In einigen Situationen gibt es jedoch Techniken , mit denen die Leistung sowohl der kleineren als auch der größeren Sensoren verbessert werden kann. Wenn Sie z. B. bei längerer Belichtung mit niedrigerem ISO-Wert fotografieren, wird der Einfluss des Rauschens durch Photonenaufnahmen verringert. Dazu ist möglicherweise ein Stativ oder ein anderes Mittel zur Stabilisierung der Kamera erforderlich. Die Verwendung der Dunkelbild-Subtraktion kann den Einfluss von konstantem Lesegeräusch reduzieren, das von der Kamera erzeugt wird. Durch Stapeln mehrerer Bilder derselben Szene wird das zufällige Rauschen in jedem Bild verringert. Zum Stapeln ist mit ziemlicher Sicherheit ein Stativ erforderlich. Aber alle Verbesserungen Sie den kleineren Sensor machen verwenden , können auch mit dem größeren Sensor erfolgen. Somit behält der größere Sensor immer seinen Lichtsammelvorteil wenn beide auf der gleichen Technologie basieren.
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Die Verschlusszeit ist eine einfach zu verstehende Komponente der Belichtung. Halbieren Sie die Verschlusszeit und Sie erhalten die Hälfte der Lichtmenge, die auf den Sensor fällt. 1/50 bei einem kleinen Sensor ergibt die gleiche Lichtmenge pro Quadratmeter wie bei einem großen Sensor. Der große Sensor erfasst lediglich einen größeren Bereich davon.
Sichtfeld und Blende sind eine interessante Komponente der Belichtung. Aus diesem Grund ist die Blende eine relative Größe zur Brennweite. Wenn dies nicht der Fall wäre, bräuchten wir bei jedem Wechsel Taschenrechner in der Tasche.
Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Öffnungsdurchmesser von 5 mm (78,5 mm² Fläche) und vergrößern Ihr Sichtfeld um den Faktor zwei (30º bis 60º). Dies erhöht jetzt die Lichtmenge, die auf dieselbe Fläche fällt, um den Faktor vier (pi.R²). Dies würde bedeuten, dass entweder Ihre ISO-Empfindlichkeit um den Faktor vier verringert werden muss oder Ihre Verschlusszeit um den Faktor vier verkürzt wird.
Wenn Sie nun die physikalische Aperturgröße direkt proportional zum Sichtfeld halten (bestimmt durch Brennweite und Sensorgröße), wird die Sichtfeldkomponente ausgeblendet. Hier kommt die Blende ins Spiel. Jetzt kommt es nur noch auf das Verhältnis an. Wenn Ihre Blende beispielsweise 1 / 2,8 der Größe der Brennweite entspricht, trifft dieselbe Lichtmenge bei einer bestimmten Verschlusszeit auf den Sensor, unabhängig von der Brennweite.
Dies bedeutet, dass die Blende bei Weitwinkeln (Herauszoomen) physisch kleiner und bei kleineren Sichtfeldern (Einzoomen) größer wird.
Wie funktioniert das bei kleinen und großen Sensoren? Gut, bei einem großen Sensor wird das gleiche Sichtfeld (Lichtkegel) durch die Blende des Objektivs in gleichem Maße eingeschränkt, es wird jedoch erweitert, um ein größeres Sichtfeld auf dem Sensor abzudecken.
ISO ist dagegen ein Standard. Ermittelt eine Standardbelichtung bei einer bestimmten Verschlusszeit und Blende.
Bearbeitet zur Verdeutlichung
Der Grund, warum ein großer Sensor eine weniger verrauschte Belichtung erzeugen kann, liegt darin, dass die Fläche jedes Pixels größer (manchmal erheblich größer) ist. Dies bedeutet, dass der Signalpegel (Lichtpegel) im Vergleich zu dem Rauschpegel, der auf jedes Pixel auftrifft, größer ist. Stellen Sie sich das als einen Eimer Wasser mit der gleichen Menge Ruß am Boden vor. Ein 5-Liter-Eimer hat mehr Wasser als Ruß im Vergleich zu einem 2-Liter-Eimer, was den Nutzen dieses Eimers erhöht.
Dies ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Bei einem Point and Shoot ist das Verhältnis von Signal zu Rauschen erheblich geringer. Das Verdoppeln der ISO für alle Absichten und Zwecke halbiert das SNR. Aufgrund dieser großen Eimer-Fotoseiten auf einer digitalen Spiegelreflexkamera kann die ISO-Empfindlichkeit erheblich erhöht werden und es wird trotz des gleichen Lichtvolumens, das auf den Sensorchip fällt, immer noch ein geringeres Rauschen als bei Punkt und Aufnahme erzielt.
Puh. Das ist verwirrend.
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