Digamos que tengo una cámara micro-4/3 y una cámara de cuadro completo, ambas configuradas en 1/60 a f/2.8, tomando una foto de la misma escena con la misma iluminación. ¿La exposición será la misma en ambas cámaras a pesar de los diferentes tamaños de sensor?
La razón por la que pregunto es por la diferencia en la profundidad de campo entre los sensores micro-4/3 y de fotograma completo. Me doy cuenta de que, para tomar una foto de ciertas escenas con la cámara de fotograma completo a la misma profundidad de campo que la cámara micro-4/3, tengo que aumentar la apertura, lo que a su vez me obliga a aumentar la ISO.
Sí. La exposición se basa en la cantidad de luz que incide en cualquier punto del sensor (o película), no en la cantidad total de luz de toda el área. (La luz que incide en las esquinas no tiene ningún efecto sobre la luz que incide en el centro o en cualquier otro lugar). O, para decirlo al revés, un sensor de fotograma completo registra más luz general, pero para la misma exposición, es exactamente tanta más luz como más área de sensor hay.
Piénselo de esta manera: si toma una imagen de fotograma completo y recorta un pequeño rectángulo desde el medio, la exposición allí (ignorando el viñeteado y la caída de luz) es la misma que la exposición de todo el asunto.
Ahora, en lugar de recortar, imagina reemplazar el sensor de fotograma completo por uno más pequeño. Misma exposición, solo que menos de la imagen grabada.
Por supuesto, una imagen recortada tiene menos luz en general . El secreto es que "hacemos trampa" a la hora de ampliar. Mantenemos el mismo brillo, aunque el número real de fotones registrados por área está "estirado". Es decir, si en el sensor, 200 millones de fotones recogidos en un cuadrado representa un gris medio, si imprimimos de modo que el cuadrado sea de 10"×10", no dispersamos el brillo haciéndolo mucho más tenue, sino que mantenemos el brillo por lo que es el mismo gris.
Además, sí, debe aumentar el ISO (o la velocidad de obturación) para obtener el mismo brillo de imagen final con una apertura más pequeña para una mayor profundidad de campo en un sensor más grande. Pero, suponiendo que la tecnología sea aproximadamente igual, el sensor más grande debería generar aproximadamente la misma cantidad de ruido con ese ISO más alto que el más pequeño con sensibilidades más bajas.
En concesión al largo hilo de comentarios a continuación, agregaré: si está comparando literalmente dos combinaciones de cámaras en el mundo real, la exposición exacta puede variar por varias razones. Uno de ellos es la transmisión real de luz para una lente determinada en un cierto número de f: los elementos de la lente en sí mismos no son perfectos y bloquean algo de luz. Esto difiere de una lente a otra. En segundo lugar, los fabricantes de lentes redondean al punto más cercano cuando indican la apertura, y es posible que no sean perfectamente precisos. En tercer lugar, la precisión de ISO varía de un fabricante a otro: ISO 800 en una cámara puede dar la misma exposición que ISO 640 en otra. Todos estos factores deberían ser (incluso acumulativamente) menores que una parada. Y lo más importante, todos estos factores son independientes y no están relacionados con el tamaño del sensor ., por lo que los dejé fuera de la respuesta original.
Digamos que tengo una cámara micro-4/3 y una cámara de cuadro completo, ambas configuradas en 1/60 a f/2.8, tomando una foto de la misma escena con la misma iluminación. ¿La exposición será la misma en ambas cámaras a pesar de los diferentes tamaños de sensor?
Sí, si es la misma lente o ambas lentes tienen la misma transmisión, y suponiendo que al decir "misma exposición" está usando la misma clasificación ISO (para igualar las diferencias en la eficiencia del sensor).
Advertencias:
El mismo ISO no significa el mismo nivel de ruido.
Diferentes sensores que operan en el mismo nivel ISO capturarán diferentes cantidades de luz pero las convertirán en la misma exposición. Sin embargo, aunque la exposición sea la misma, la capacidad para resolver los detalles entre el ruido será diferente. El sistema de clasificación ISO está diseñado para eliminar las diferencias en la eficiencia del sensor, de modo que pueda configurar cualquier sensor, independientemente del tamaño o la eficiencia, en ISO200 y obtener la misma exposición. Para lograr esto, un sensor de fotograma completo que funciona en ISO200 está reuniendo mucha más luz que un sensor 4/3 en ISO200 para la misma escena, y solo está aplicando internamente una cantidad diferente de ganancia para traducir la escena en el mismo valores de brillo.
Todo parecerá equivalente en el resultado final en términos de exposición, excepto que el cuadro completo tendrá niveles de ruido más bajos ya que comenzó con más información de luz. Tenga en cuenta que también puede haber diferencias en la eficiencia entre sensores del mismo tamaño; por lo tanto, no está relacionado únicamente con el tamaño del sensor, aunque ese es el factor principal. En resumen, ISO 800 en FF es la misma exposición que ISO 800 en 4/3, pero obtendrá un ruido y un rango dinámico diferentes, ya que no es la misma eficiencia del sensor.
El mismo f-stop no significa necesariamente la misma transmisión de lente.
El método común para determinar cuánta luz pasa a través de la lente es un f-stop. Sin embargo, esta medida se basa en el diámetro de la apertura, pero no tiene en cuenta las propiedades de transmisión de los elementos de la lente (es decir, cuánta luz absorbe el cristal de la lente). Todo el cristal de la lente absorbe algo de luz. Los lentes modernos con múltiples capas absorben mucho menos, y no es raro que un simple lente moderno transmita más del 99% de la luz.
Sin filtros, el efecto de la pérdida de transmisión en una lente multicapa moderna es tan pequeño que en casi todos los casos puede ignorarse, haciendo de esto poco más que un ejercicio académico con poco valor práctico. Esos casos en los que no se puede ignorar pueden incluir filmaciones para el cine, donde varias tomas consecutivas deben tener la misma exposición aunque utilicen una lente muy diferente. Por eso se inventaron los t-stops; son como f-stops porque tienen en cuenta las propiedades de transmisión de todo su vidrio.
Nota: La siguiente respuesta se escribió originalmente en respuesta a otra pregunta que, si bien es muy similar a esta, se refería específicamente a las diferencias entre los tamaños de los sensores cuando se dispara en situaciones de poca luz.
La exposición es una medida de la densidad de campo de la luz. El medio es una expresión de cuánta luz se capta por unidad de área.
Si tiene el mismo ISO, número f y tiempo de obturación, obtendrá la misma exposición . Puede haber pequeñas diferencias debido a las imprecisiones de las diferentes cámaras con respecto a la ISO real, el tiempo de obturación y la apertura, así como la cantidad variable de luz que se pierde a medida que viaja a través de varias lentes. Pero para fines de fotografía creativa, cualquier cosa dentro de aproximadamente 1/6 a 1/3 de parada se considera lo suficientemente cerca .
Lo que pierde con un sensor más pequeño, especialmente cuando dispara en condiciones de muy poca luz, es la cantidad total de luz recolectada . Cuando la densidad del campo de luz es la misma, la cantidad de luz que cae sobre cada milímetro cuadrado es la misma, pero el sensor, que es cuatro veces más grande en términos de área, recolecta cuatro veces más fotones distribuidos en cuatro veces el área. Suponiendo que el ángulo de visión sea el mismo con ambas cámaras debido a las diferentes distancias focales de las lentes, el brillo de cada mm² será el mismo, pero el sensor más grande produce una imagen más grande. Esto es significativo cuando ampliamos la imagen del tamaño que tiene en el sensor al tamaño con el que queremos mostrarla.
Si las imágenes de ambos sensores se amplían al mismo tamaño de visualización, la imagen del sensor más grande requiere menos ampliación que la imagen del sensor más pequeño. Cuando las imágenes se amplían del tamaño en que se proyectan en el sensor, todo se amplía: la imagen de la luz que se proyectó en el sensor y se grabó, el ruido generado por la cámara, el ruido creado por la naturaleza aleatoria de la luz, el desenfoque debido a problemas de movimiento y enfoque/DOF, y cualquier imperfección óptica debido a la lente.
Entonces, al final, lo que le brinda un sensor más grande es la capacidad de ampliar menos para obtener el mismo tamaño de pantalla, lo que significa que todas las imperfecciones en la foto no se magnifican tanto como lo harían con un sensor más pequeño.
Sin embargo, para algunas situaciones, existen técnicas que permitirán mejorar el rendimiento de los sensores más pequeños y más grandes. Disparar a un ISO más bajo para una exposición más prolongada, por ejemplo, reducirá la influencia del ruido del disparo de fotones. Por supuesto, eso podría requerir un trípode u otro medio para estabilizar la cámara. El uso de la sustracción de fotogramas oscuros puede reducir la influencia del ruido de lectura constante producido por la cámara. Apilar varias imágenes de la misma escena reducirá el ruido aleatorio en cada fotograma. Es casi seguro que apilar requiere un trípode. Pero cualquier mejora que realice con el sensor más pequeño también se puede realizar con el sensor más grande. Por lo tanto, el sensor más grande siempre mantendrá su ventaja de recolección de luz .cuando ambos se basan en la misma tecnología.
La velocidad de obturación es un componente de exposición fácil de entender. Reduzca a la mitad la velocidad de obturación y obtendrá la mitad de la cantidad de luz que incide en el sensor. 1/50 en un sensor pequeño produce la misma cantidad de luz por metro cuadrado que en un sensor grande. El sensor grande simplemente captura un área más grande.
El campo de visión y la apertura son un componente interesante de la exposición. Esta es la razón por la que la apertura es un tamaño relativo a la distancia focal. Si no fuera así, necesitaríamos calculadoras en nuestros bolsillos cada vez que lo cambiáramos.
Imagine que tiene un diámetro de apertura de 5 mm (área de 78,5 mm²) y aumenta su campo de visión por un factor de dos (30º a 60º). Esto ahora aumenta la cantidad de luz que incide en la misma área en un factor de cuatro (pi.R²), lo que significaría que su ISO tendría que reducirse en un factor de cuatro, o que su velocidad de obturación se reduciría en un factor de cuatro.
Ahora, si mantiene el tamaño de la apertura física directamente proporcional al campo de visión (determinado por la distancia focal y el tamaño del sensor), está cancelando el componente del campo de visión. Aquí es donde entra en juego el f-stop . Todo lo que importa ahora es la proporción. Cuando su apertura es 1/2.8 del tamaño de la distancia focal, por ejemplo, la misma cantidad de luz a una velocidad de obturación determinada incidirá en el sensor independientemente de la distancia focal.
Esto significa que la apertura se vuelve físicamente más pequeña en ángulos amplios (alejamiento) y más grande en campos de visión más pequeños (acercamiento).
¿Cómo funciona esto en sensores pequeños y grandes? Bueno, en un sensor grande, el mismo campo de visión (cono de luz) está restringido en la misma cantidad por la apertura de la lente, pero se expande para cubrir un área más grande en el sensor.
ISO , por otro lado, es un estándar. Determina una exposición estándar a cualquier velocidad de obturación y apertura dadas.
Editado para aclaración
La razón por la que un sensor grande puede producir una exposición con menos ruido es porque el área de cada píxel es más grande (a veces significativamente más grande). Lo que esto significa es que el nivel de señal (luz) en comparación con el nivel de ruido que llega a cada píxel es mayor. Piense en ello como un balde de agua con la misma cantidad de hollín en el fondo. Un balde de 5L tendrá más agua que hollín en comparación con un balde de 2L, aumentando la utilidad de ese balde.
Esta es la relación señal-ruido (SNR). En un point and shoot, la relación señal/ruido es considerablemente menor. Duplicar la ISO para todos los efectos reduce a la mitad la SNR. Debido a estos grandes sitios de fotos de balde en una SLR digital, el ISO se puede expandir considerablemente más alto y aun así lograr menos ruido que apuntar y disparar, a pesar de que el mismo volumen de luz incide en el chip del sensor.
Uf. Eso es algo confuso.
itai