Al comparar los sensores de la cámara, ¿qué significa [x] µm Pixel y qué dice sobre la calidad de la imagen?

Es del tamaño de un píxel. 1 µm (micrómetro) es una 1/1000 parte de milímetro (hay 1000 micrómetros en un milímetro, o 1000000 micrómetros en un metro).

No existe una relación (directa) con el tamaño del sensor. Pero conociendo el tamaño del sensor y el tamaño del píxel, puede (aproximadamente) calcular la resolución.

Cuanto más pequeños son los píxeles, más detalles son (teóricamente) posibles en las fotos. Desafortunadamente, los píxeles más pequeños generan más ruido en las fotos.

Si lo hice bien, un sensor más grande es mejor.

No necesariamente. Depende de lo que planees disparar.

Al tomar fotografías de objetos muy distantes, como la luna o las aves, los píxeles ligeramente más pequeños que los que normalmente se encuentran en los sensores de fotograma completo pueden ser beneficiosos. Entonces puede obtener un gran alcance de teleobjetivo con lentes más pequeños. Por ejemplo, el fotograma completo suele tener píxeles de 6 µm x 6 µm con una resolución de 24 megapíxeles, mientras que el sensor de recorte podría tener píxeles de 3,75 µm x 3,75 µm.

Para lograr píxeles de 3,75 µm x 3,75 µm, puede comprar una cámara de fotograma completo con una resolución de 61,44 megapíxeles o una cámara con sensor de recorte con una resolución de 24 megapíxeles. El último es más barato, y usar el primero con un teleobjetivo largo significa que solo recorta la imagen final, lo que hace que la mayoría de los 61,44 millones de píxeles no se utilicen.

Pero de todos modos, hay un límite en lo pequeño que tiene sentido reducir los píxeles.

Aquí hay una imagen de la luna con una distancia focal de 400 mm en fotograma completo:

Aquí hay una imagen de la luna con una pequeña cámara con sensor, CoolPix P1000, que se acerca hasta el equivalente a 3000 mm ( fuente ):

¿Cuál crees que es mejor?

La capacidad de la P1000 para hacer zoom al equivalente de 3000 mm se crea al hacer que el sensor sea muy pequeño, lo que hace que los píxeles sean muy pequeños. Desafortunadamente, hicieron los píxeles tan pequeños que el tamaño de píxel pequeño está comenzando a reducir la resolución debido a efectos como la difracción.

Por lo tanto, mi punto principal al comparar estas tomas de la luna es demostrar que, aunque un sensor más pequeño puede tener un alcance de teleobjetivo más largo, hay un límite en cuanto a cuán pequeños deben ser los píxeles.

Muestran valores como 1,4 µm Pixel, o 1,55 Pixel.

Todos estos valores son demasiado pequeños. No están optimizados para la calidad de la imagen, sino más bien para los bajos costos de producción del sensor y el tamaño pequeño de la cámara.

En la práctica, cualquier valor por debajo de 3 µm está limitado por la lente. Por ejemplo, la cámara de fotograma completo de 24 megapíxeles toma mejores fotografías que la cámara con sensor de recorte de 24 megapíxeles, ya que los píxeles de la cámara de fotograma completo son más grandes y no aumentan tanto las limitaciones de la lente.

El tamaño de píxel es solo el área de cada píxel en el sensor. No tiene una relación directa con el tamaño del sensor, pero cuantos más píxeles empaques en un tamaño de sensor, más pequeños tienen que ser para caber en el sensor.

En términos generales, existe una correlación entre el tamaño del sensor y algunos aspectos de la calidad de la imagen, como el ruido y el rango dinámico. Hay excepciones, pero en general cuanto más grande es el sensor (todos los demás factores son iguales) menos ruido tiene la imagen.

Un concepto erróneo muy común es que el tamaño de píxel tiene un efecto directo sobre el ruido de la imagen. Como explica Tony Nortrhup en este vídeo https://www.youtube.com/watch?v=_KYvp8PrCFc&t=1s no existe una correlación entre el tamaño de píxel y el ruido porque si el sensor es del mismo tamaño, los píxeles más pequeños se compensan con un mayor numero de ellos

para resumir . más pequeño el tamaño de µm en un sensor grande produce píxeles más comprimidos y, como resultado, produce imágenes nítidas de buena calidad. El ruido, por otro lado, está en el lado del procesamiento del software. Un buen software de procesamiento de imágenes da como resultado una buena calidad de imagen que reduce el ruido no deseado. También podemos determinar un buen sensor en su toma sin procesar (las tomas sin procesar ocuparán más tamaño de archivo que las imágenes jpeg habituales.

Hay límites físicos sobre cuán pequeños puede hacer los píxeles.

Si termina con píxeles más pequeños que la longitud de onda de la luz que está usando fotográficamente (0.3-0.8um, alrededor de 0.5um2), no obtendrá una resolución útil. Se aplican límites similares a los microscopios ópticos. Además, es probable que las estructuras ópticas agregadas (filtros de color, microlentes) sobre el sensor se comporten mal de formas inesperadas.

Además, la resolución absoluta posible de las lentes está limitada por la difracción, sin importar cómo reduzca su tamaño. Una lente f/2 tiene un límite de difracción para la luz verde (¡longitud de onda relativamente corta!) establecido en ca. 1000 lp/mm, nunca hará más de 2000 píxeles seguidos por mm, menos para la luz roja. Esto también limitaría la pequeñez del píxel útil a alrededor de 0.5um2.

Además, dado que los píxeles del sensor son al final contadores de fotones, cuanto más pequeños los hace, más pronunciados se vuelven los "pasos" en el conteo; en el caso más patológico, con muy poca luz, depende de la probabilidad aleatoria si dos o uno o cero fotones golpearán el píxel, lo que prácticamente convertiría la salida en ruido blanco. Aumente el área y las cosas se promediarán mucho más suaves.