Jawaban teratas dari titik dan pemotretan apa yang bagus dalam kondisi cahaya rendah? mengatakan bahwa (1) lensa cepat / bukaan lebar (2) penanganan ISO 400+ yang masuk akal dan (3) sensor besar ketika disatukan sangat penting dalam pemotretan dalam cahaya rendah.
Yang pertama saya mengerti (memungkinkan lebih banyak cahaya), yang kedua saya mengerti ("film" lebih sensitif terhadap cahaya). Maaf saya tidak mengerti faktor ketiga.
Jawaban:
Paling mudah untuk memahami perbedaannya ketika sensor yang lebih besar dan lebih kecil memiliki megapiksel yang sama. Jika kita memiliki beberapa kamera hipotetis, satu dengan sensor APS-C yang lebih kecil dan satu dengan sensor Frame Penuh, dan menganggap keduanya memiliki 8 megapiksel, perbedaannya bermuara pada kerapatan piksel .
Sensor APS-C sekitar 24x15mm, sedangkan sensor Full Frame (FF) adalah 36x24mm. Dari segi luas, sensor APS-C sekitar 360mm ^ 2 , dan FF adalah 864mm ^ 2 . Sekarang, menghitung luas sebenarnya dari sebuah sensor yang merupakan piksel fungsional dapat agak rumit dari sudut pandang dunia nyata, jadi kami akan mengasumsikan sensor yang ideal untuk saat ini, di mana total luas permukaan sensor didedikasikan untuk piksel fungsional, anggaplah bahwa piksel tersebut digunakan seefisien mungkin, dan menganggap semua faktor lain yang memengaruhi cahaya (seperti panjang fokus, bukaan, dll.) adalah setara. Mengingat itu, dan mengingat bahwa kamera hipotetis kami sama-sama 8mp, maka jelaslah bahwa ukuran setiap pikseluntuk sensor APS-C lebih kecil dari ukuran setiap piksel untuk sensor FF. Secara tepat:
APS-C:
360mm ^ 2 / 8,000,000px = 0,000045mm ^ 2 / px
-> 0,000045 mm ^ 2 * (1000 μm / mm) ^ 2 = 45μm ^ 2 (mikron persegi)
-> sqrt (45μm ^ 2) = 6,7 µmFF:
864mm ^ 2 / 8,000,000px = 0,000108mm ^ 2 / px
-> 0,000108 mm ^ 2 * (1000 μm / mm) ^ 2 = 108μm ^ 2 (mikron)
-> sqrt (108μm ^ 2) = 10.4μm
Dalam istilah "ukuran piksel" yang lebih sederhana dan dinormalisasi, atau lebar atau tinggi dari setiap piksel (umumnya dikutip di situs web photo gear), kami memiliki:
APS-C Ukuran Piksel = 6.7μm piksel
FF Ukuran Piksel = 10.4µm piksel
Dalam hal ukuran piksel, kamera FF 8mp memiliki piksel 1,55x lebih besar dari kamera APS-C 8mp. Namun, perbedaan satu dimensi dalam ukuran piksel tidak menjelaskan keseluruhan cerita. Pixel memiliki area dua dimensi tempat mereka mengumpulkan cahaya, jadi dengan mengambil perbedaan antara area masing-masing piksel FF vs setiap piksel APS-C menceritakan seluruh kisah:
108μm ^ 2 / 45µm ^ 2 = 2.4
Sebuah kamera FF (ideal) memiliki kekuatan 2,4x , atau sekitar 1 stop , kekuatan pengumpulan cahaya dari kamera APS-C (ideal)! Itulah sebabnya sensor yang lebih besar lebih bermanfaat saat memotret dalam cahaya rendah ... mereka hanya memiliki kekuatan pengumpul cahaya yang lebih besar atas jangka waktu tertentu.
Dalam istilah alternatif, piksel yang lebih besar mampu menangkap lebih banyak hits foton daripada piksel yang lebih kecil dalam jangka waktu tertentu (arti saya 'sensitivitas').
Sekarang, contoh dan perhitungan di atas semuanya mengasumsikan sensor "ideal", atau sensor yang sangat efisien. Sensor dunia nyata tidak diidealkan, juga tidak semudah membandingkan dalam mode apel-ke-apel. Sensor dunia nyata tidak memanfaatkan setiap piksel yang terukir di permukaannya dengan efisiensi maksimum, sensor yang lebih mahal cenderung memiliki "teknologi" yang lebih canggih di dalamnya, seperti microlenses yang membantu mengumpulkan lebih banyak cahaya, celah non-fungsional yang lebih kecil antara setiap pixel, fabrikasi kabel dengan cahaya latar yang menggerakkan kolom / baris mengaktifkan dan membaca kabel di bawah elemen yang peka terhadap foto (sementara desain normal membiarkan kabel di atas (dan mengganggu) elemen yang peka terhadap foto), dll. Selain itu, sensor full-frame seringkali memiliki jumlah megapiksel yang lebih tinggi daripada sensor yang lebih kecil, bahkan lebih rumit.
Contoh dunia nyata dari dua sensor aktual adalah membandingkan sensor Canon 7D APS-C dengan sensor 5D Mark II FF Canon. Sensor 7D adalah 18mp, sedangkan sensor 5D adalah 21.1mp. Sebagian besar sensor dinilai dalam megapiksel kasar, dan biasanya memiliki sedikit lebih banyak dari jumlah yang dipasarkan, karena banyak piksel perbatasan digunakan untuk tujuan kalibrasi, terhalang oleh mekanisme filter sensor, dll. Jadi kita akan mengasumsikan bahwa 18mp dan 21.1mp sebenarnya jumlah piksel dunia. Perbedaan dalam kekuatan pengumpulan cahaya dari dua sensor saat ini dan modern adalah:
7D APS-C: 360mm ^ 2 / 18,000,000px * 1.000,000 = 20μm ^ 2 / px
5DMII FF: 864mm ^ 2 / 21,100,000px * 1.000,000 = 40,947 ~ = 41μm ^ 2 / px41μm ^ 2 / 20μm ^ 2 = 2.05 ~ = 2
Kamera Full-Frame Canon 5D MkII memiliki sekitar 2x kekuatan pengumpulan cahaya dari kamera 7D APS-C. Itu akan menerjemahkan sekitar satu stop bernilai sensitivitas asli tambahan. (Pada kenyataannya, 5DII dan 7D keduanya memiliki ISO asli maksimum 6400, namun 7D sedikit lebih ribut daripada 5DII pada 3200 dan 6400, dan hanya benar-benar tampak normal pada sekitar ISO 800. Lihat: http: / /the-digital-picture.com/Reviews/Canon-EOS-7D-Digital-SLR-Camera-Review.aspx ) Sebaliknya, sensor FF 18mp akan memiliki sekitar 1,17x kekuatan pengumpulan cahaya dari sensor FF 21.1mp dari 5D MkII, karena lebih sedikit piksel tersebar di area yang sama (dan lebih besar dari APS-C).
Sebenarnya itu BUKAN ukuran sensor yang membuatnya lebih baik, itu ADALAH ukuran pixel.
Pixel yang lebih besar memiliki lebih banyak area permukaan untuk menangkap cahaya dan mengakumulasi tegangan yang lebih tinggi dari pelepasan elektron ketika foton (cahaya) mengenai permukaan. Kebisingan yang melekat sebagian besar acak karena itu relatif lebih rendah dibandingkan dengan tegangan yang lebih tinggi yang meningkatkan rasio signal-to-noise (S / N).
Data tersirat yang Anda lewatkan adalah bahwa sensor yang lebih besar cenderung memiliki piksel yang lebih besar. Bandingkan saja D3S 12 MP full-frame dengan D300S 12 MP yang dipangkas. Setiap piksel memiliki luas permukaan 2,25X lebih banyak, itulah sebabnya D3S memiliki kinerja ISO tinggi yang begitu tinggi.
EDIT (2015-11-24):
Untuk orang yang tidak percaya pada orang yang tidak percaya secara anonim, ada contoh yang lebih baru dan lebih baik. Sony memiliki dua kamera full-frame yang hampir identik, A7S II dan A7R II. Sensor mereka berukuran sama tetapi yang pertama memiliki resolusi 12 MP, sedangkan yang terakhir 42 MP. Performa rendah cahaya dan rentang ISO A7S II cukup di depan A7R II, mencapai ISO 409.600 vs 102.400. Itu adalah perbedaan dua stop hanya untuk memiliki piksel yang lebih besar.
Ukuran piksel tunggal hampir tidak relevan. Itu adalah legenda urban!
Diberikan dua kamera identik dengan sensor dengan ukuran yang sama tetapi jumlah piksel yang berbeda (katakanlah 2MP dan 8MP) - dan karenanya ukuran piksel yang berbeda. Jumlah cahaya yang masuk pada sensor tergantung pada diameter lensa, bukan dari ukuran piksel. Tidak diragukan lagi gambar 8MP akan lebih berisik daripada gambar 2MP, tetapi jika Anda menurunkan 8MP ke 2MP Anda akan mendapatkan gambar yang hampir sama - dengan tingkat kebisingan yang hampir sama. Itu matematika sederhana. Saya katakan hampir karena ukuran sensor logika. Karena Anda akan memiliki 4 kali logika pada sensor 8MP yang pada 2MP, Anda akan mendapatkan lebih sedikit area sensor cahaya bersih. Tapi itu tidak akan membuat Anda berhenti, (= 50%), mungkin sedikit, tapi tidak terlalu banyak!
Apa yang sebenarnya membuat perbedaan adalah lensa. Jika Anda mengambil gambar, Anda tidak akan tertarik pada metrik - baik ukuran sensor, ukuran piksel maupun panjang fokus. Anda ingin menangkap wajah, sekelompok orang, bangunan atau sesuatu yang lain dari jarak tertentu. Yang Anda minati adalah sudut pandang . Panjang fokus Anda akan tergantung pada ukuran sensor dan sudut pandang. Jika Anda memiliki sensor kecil, Anda juga akan memiliki panjang fokus kecil (katakan beberapa mm). Lensa dengan panjang fokus kecil tidak akan pernah menangkap banyak cahaya, karena diameternya terbatas. Sensor yang lebih besar akan membutuhkan focal length yang lebih besar, lensa dengan kecepatan yang sama akan memiliki diameter yang lebih besar dan karenanya menangkap lebih banyak cahaya.
Siapa yang butuh 10MP atau lebih kecuali untuk mencetak poster? Diperkecil hingga beberapa MP semua gambar terlihat ok. Ukuran sensor tidak membatasi kualitas gambar Anda secara langsung, tetapi lensa Anda akan melakukannya. Meskipun ukuran lensa sering tergantung pada ukuran sensor (tidak boleh). Tapi saya telah melihat kamera dengan sensor kecil dan banyak MP tetapi lensa yang hebat (katakan lebih besar dari diameter 2cm) yang memotret gambar yang bagus.
Saya sudah menulis artikel tentang itu beberapa waktu lalu. Ini dalam bahasa Jerman, saya tidak punya waktu untuk menerjemahkannya ke bahasa Inggris - maaf untuk itu. Ini lebih verbose dan menjelaskan beberapa masalah (terutama masalah kebisingan) sedikit lebih detail.
Ukuran piksel individual tidak penting. Beberapa piksel kecil dapat digabungkan secara matematis menjadi satu besar, detail perdagangan untuk sensitivitas.
Kamera sensor besar memiliki, untuk sudut pandang tertentu, lensa dengan panjang fokus lebih panjang daripada kamera sensor kecil. Lensa yang lebih panjang ini, untuk f-stop yang diberikan, memiliki bukaan fisik besar (bukaan di iris). Ini menghasilkan lebih banyak cahaya yang masuk ke sistem, dan menghasilkan kinerja cahaya rendah yang lebih baik. Ini juga menjelaskan kedalaman bidang yang dangkal.
Permukaan sensor digital ditutupi dengan photosites. Ini merekam gambar dunia luar seperti yang diproyeksikan oleh lensa. Selama eksposur, sinar pembentuk gambar dalam bentuk foton membombardir permukaan sensor. Hit foton sebanding dengan kecerahan adegan. Dengan kata lain, photosites yang menerima hit foton yang sesuai dengan area pemandangan yang terang, menerima hit foton lebih banyak daripada photosites yang sesuai dengan area gambar yang redup. Ketika eksposur selesai, photosites berisi muatan listrik sebanding dengan kecerahan pemandangan. Namun demikian, tingkat muatan di semua photosite terlalu lemah untuk berguna kecuali diperkuat. Langkah selanjutnya dalam proses pembentukan gambar adalah memperkuat biaya.
Amplifikasi seperti menaikkan volume radio atau TV. Amplifikasi mem-boot kekuatan sinyal gambar tetapi juga menyebabkan distorsi dalam bentuk statis. Dalam pencitraan digital, kami tidak menyebut distorsi ini statis; kami menyebutnya "kebisingan". Kebisingan yang disebabkan sebenarnya disebut noise pola tetap. Ini karena setiap photosite memiliki karakteristik yang sedikit berbeda. Dengan kata lain mereka masing-masing merespons amplifikasi secara berbeda. Hasilnya adalah, beberapa photosites yang memiliki beberapa klik foton akan gambar sebagai hitam ketika mereka harus gambar abu-abu gelap atau abu-abu. Ini adalah noise pola tetap. Kami mengurangi dengan tidak menaikkan amplifikasi (menjaga ISO rendah) dan dengan perangkat lunak di kamera.
Karena noise pola tetap umumnya disebabkan oleh amplifikasi tinggi, maka dapat dipastikan bahwa lebih banyak hit foton pada setiap foto yang diberikan menghasilkan muatan lebih tinggi dan membutuhkan lebih sedikit amplifikasi. Intinya adalah, chip pencitraan yang lebih besar menggunakan photosites yang lebih besar dengan luas permukaan yang lebih besar memungkinkan untuk lebih banyak hits foton selama paparan. Lebih banyak hits diterjemahkan ke lebih sedikit amplifikasi; sehingga kurang distorsi karena kebisingan pola tetap.
Sensor yang lebih besar umumnya sedikit lebih buruk dalam cahaya rendah untuk menangkap gambar. Lensa yang lebih besar umumnya tersedia untuk sensor yang lebih besar, dan lensa yang lebih besar umumnya lebih baik dalam cahaya rendah jika Anda tidak keberatan pengurangan kedalaman bidang.
Ada banyak di internet mengklaim bahwa jumlah cahaya yang dikumpulkan oleh sensor sebanding dengan ukuran sensor. Ini salah. Dengan sudut pandang lensa yang sama, jumlah cahaya yang sama akan diproyeksikan ke sensor terlepas dari ukuran sensor. Jika sensor full-frame dan sensor MFT memiliki jumlah elemen pixel yang sama, maka setiap elemen akan mendeteksi jumlah cahaya yang sama, terlepas dari ukurannya. Pikirkan ini: letakkan selembar kertas di bawah sinar matahari di balik lingkaran kaca — tidak ada yang terjadi. Konsentrasikan cahaya ke area kecil kertas itu dengan kaca pembesar dengan diameter yang sama dengan lingkaran kaca tersebut dan kertas akan memanas karena kepadatan energi pada area fokus jauh lebih besar. Hal yang sama berlaku untuk sensor gambar; sensor kecil = kepadatan energi lebih tinggi dari sensor besar = energi yang sama per satuan luas pada kedua sensor. Alasan untuk noise yang lebih besar pada sensor yang lebih kecil terletak di tempat lain; mungkin dalam interferensi frekuensi radio antara elemen penginderaan gambar yang dikemas dengan cermat.