¿Por qué los sensores más grandes son mejores con poca luz?

La mejor respuesta de ¿Qué apuntar y disparar son buenos en condiciones de poca luz? dice que (1) una lente rápida/apertura amplia (2) un manejo razonable de ISO 400+ y (3) un sensor grande cuando se juntan son fundamentales para disparar con poca luz.

La primera la entiendo (deja pasar más luz), la segunda la entiendo (la "película" es más sensible a la luz). Lo siento, no entiendo el tercer factor.

Respuestas (7)

Es más fácil entender la diferencia cuando tanto el sensor más grande como el más pequeño tienen los mismos megapíxeles. Si tenemos un par de cámaras hipotéticas, una con un sensor APS-C más pequeño y otra con un sensor Full Frame, y asumimos que ambas tienen 8 megapíxeles, la diferencia se reduce a la densidad de píxeles .

Un sensor APS-C mide aproximadamente 24x15 mm, mientras que un sensor Full Frame (FF) mide 36x24 mm. En términos de área, el sensor APS-C tiene aproximadamente 360 ​​mm ^ 2 y el FF es 864 mm ^ 2 . Ahora, calcular el área real de un sensor que son píxeles funcionales puede ser bastante complejo desde el punto de vista del mundo real, por lo que supondremos sensores ideales por el momento, en los que el área de superficie total del sensor está dedicada a píxeles funcionales, supongamos que esos píxeles se utilicen de la manera más eficiente posible y suponga que todos los demás factores que afectan a la luz (como la distancia focal, la apertura, etc.) son equivalentes. Dado eso, y dado que nuestras cámaras hipotéticas son ambas de 8mp, entonces está claro que el tamaño de cada píxelpara el sensor APS-C es menor que el tamaño de cada píxel para el sensor FF. En términos exactos:

APS-C:
360mm^2 / 8,000,000px = 0.000045mm^2/px
-> 0.000045 mm^2 * (1000 µm / mm)^2 = 45µm^2 (micras cuadradas)
-> sqrt(45µm^2) = 6.7 micras

FF:
864mm^2 / 8,000,000px = 0.000108mm^2/px
-> 0.000108 mm^2 * (1000 µm / mm)^2 = 108µm^2 (micras)
-> sqrt(108µm^2) = 10.4µm

En términos más simples y normalizados de "tamaño de píxel", o el ancho o alto de cada píxel (comúnmente citado en los sitios web de equipos fotográficos), tenemos:

Tamaño de píxel APS-C = píxel de 6,7 µm Tamaño de píxel
FF = píxel de 10,4 µm

En términos de tamaño de píxel, una cámara FF de 8 megapíxeles tiene píxeles 1,55 veces más grandes que una cámara APS-C de 8 megapíxeles. Sin embargo, una diferencia unidimensional en el tamaño de píxel no cuenta toda la historia. Los píxeles tienen un área bidimensional sobre la cual acumulan luz, por lo que tomar la diferencia entre el área de cada píxel FF y cada píxel APS-C cuenta toda la historia:

108 µm^2 / 45 µm^2 = 2,4

¡ Una cámara FF (idealizada) tiene 2.4x , o aproximadamente 1 parada , el poder de captación de luz de una cámara APS-C (idealizada)! Es por eso que un sensor más grande es más beneficioso cuando se dispara con poca luz... simplemente tienen un mayor poder de captación de luz en cualquier período de tiempo.

En términos alternativos, un píxel más grande es capaz de capturar más impactos de fotones que un píxel más pequeño en un período de tiempo dado (mi significado de 'sensibilidad').

Ahora, el ejemplo y los cálculos sobre todo asumen sensores "idealizados", o sensores que son perfectamente eficientes. Los sensores del mundo real no están idealizados, ni son tan fáciles de comparar como manzanas con manzanas. Los sensores del mundo real no utilizan cada píxel grabado en su superficie con la máxima eficiencia, los sensores más caros tienden a tener una "tecnología" más avanzada incorporada, como microlentes que ayudan a recolectar aún más luz, espacios no funcionales más pequeños entre cada píxel, la fabricación de cableado retroiluminado que mueve la columna/fila activa y lee el cableado debajo de los elementos fotosensibles (mientras que los diseños normales dejan ese cableado arriba (e interfiere con) los elementos fotosensibles), etc. Además, los sensores de fotograma completo a menudo tienen un mayor número de megapíxeles que los sensores más pequeños, lo que complica aún más las cosas.

Un ejemplo del mundo real de dos sensores reales podría ser comparar el sensor Canon 7D APS-C con el sensor Canon 5D Mark II FF. El sensor 7D es de 18mp, mientras que el sensor 5D es de 21,1mp. La mayoría de los sensores están clasificados en megapíxeles aproximados y, por lo general, tienen un poco más que su número comercializado, ya que muchos píxeles del borde se utilizan con fines de calibración, obstruidos por la mecánica del filtro del sensor, etc. Por lo tanto, supondremos que 18mp y 21.1mp son reales. recuentos de píxeles del mundo. La diferencia en el poder de captación de luz de estos dos sensores actuales y modernos es:

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/px

41 µm^2 / 20 µm^2 = 2,05 ~= 2

La cámara de fotograma completo Canon 5D MkII tiene aproximadamente el doble de potencia de captación de luz que la cámara 7D APS-C. Eso se traduciría en aproximadamente una parada de sensibilidad nativa adicional. (En realidad, tanto la 5DII como la 7D tienen un ISO nativo máximo de 6400, sin embargo, la 7D es un poco más ruidosa que la 5DII en 3200 y 6400, y solo parece normalizarse en alrededor de ISO 800. Ver: http:/ /the-digital-picture.com/Reviews/Canon-EOS-7D-Digital-SLR-Camera-Review.aspx ) Por el contrario, un sensor FF de 18 mp tendría aproximadamente 1,17 veces la potencia de captación de luz del sensor FF de 21,1 mp de el 5D MkII, ya que se distribuyen menos píxeles en la misma área (y más grande que APS-C).

@jrista: ¿Las cámaras de 2 megapíxeles de 1999 (¿sensores de 2,5"?) tienen píxeles grandes?
@William: Según (Wikipedia) [ en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor_format] , un sensor de 1/2,5" mide 5,76x4,29 mm. A 2mp, las matemáticas son las mismas que las anteriores, por lo que el área de píxeles sería de 12,4 µm ^2 (un píxel de 3,5 µm). Eso es bastante pequeño, aproximadamente un nanómetro más pequeño que los píxeles del sensor 7D de 18mp.
¡Ja! Me ha intrigado la Canon Pro70, fabricada en 1998. La Pro70 es F/2.0, ISO100-400, 1,5 MP en un sensor de 6,4 x 4,8 mm (píxeles de 4,5 nm). :)
Se vuelve realmente loco cuando piensas en un sensor de 1/8 "... 1.6x1.2 mm, o un área de 1.92 mm ^ 2. Con un recuento de megapíxeles moderno común de 8mp para muchas cámaras P&S baratas, el área de píxeles es un ¡Meros 0,24 µm^2 (un píxel de 0,015 µm)!
@William: Con respecto a la Canon Pro70, no olvide que ha habido muchos otros avances en el diseño de sensores desde 1998. Aunque el tamaño de píxel es más grande en esas cámaras, tecnológicamente eran extremadamente primitivos en comparación con los sensores actuales. Por un lado, el tamaño del píxel es probablemente más pequeño (¿4 nm?)... los píxeles tenían espacios grandes y no tenían microlentes en ese entonces. La lectura del CCD era mucho más ruidosa, propensa a leer rayas, desbordamiento de carga en las celdas vecinas, etc. La sensibilidad del Pro70 también era mucho más baja, ISO 100-200 en modo de "alta resolución" e ISO 400 en modo de "baja resolución".
Debo señalar que las unidades en estos tamaños de píxeles deben ser µm (micrómetros o micras), no nm (nanómetros). un píxel de 10 nm sería diminuto : los transistores en los procesadores de computadora en estos días generalmente tienen un ancho del orden de 45 nm. He editado la respuesta de jrista para tener eso en cuenta.
Y, de hecho, la luz visible es de 380nm-740nm, por lo que un píxel de 10nm sería literalmente más pequeño que una sola longitud de onda de luz.
Debe quedar claro que la capacidad adicional de captación de luz de los sensores grandes supone el mismo número de f. Esto no siempre es posible en la práctica, ya que mantener el mismo ángulo de visión significa usar una lente con una distancia focal más larga, que tiende a tener aperturas máximas más pequeñas, por ejemplo, cuando usa un 200 f/2.0 en un cuerpo APS-C, tendrá obtenga una cantidad de luz similar a la de usar un 300 f/2.8 en fotograma completo, ya que no hay 300 f/2.0 [actualmente en producción].
Si toma una foto con ambos sensores, con una lente de 50 mm/f2.0 para APS-C y una lente de 80 mm/f2.8 para FF (tendrán aproximadamente la misma apertura), obtendrá el mismo resultado. Dices que obtienes una parada con un sensor FF en comparación con un sensor APS-C, ¡pero en realidad obtienes esa parada con tu lente!
También me gustaría señalar que la configuración ISO en los sensores digitales es en realidad una función de los amplificadores. CCD/CMOS tienen una respuesta fija a la luz que no cambia. No se fabrica luz adicional al aumentar la configuración ISO. En cambio, los convertidores de procesamiento indican cuánto se deben amplificar los datos totales, incluido el ruido. Es como subir el volumen de una cinta de casete ruidosa: escuchará el silbido mucho más fuerte. Tenga en cuenta que los amplificadores y el software mejoran con el tiempo, por lo que el efecto del aumento del ruido parece reducirse.
Gracias por la corrección, Even. De hecho, es µm, no nm. Mate, muy cierto. Agregaré una nota sobre eso a mi explicación de "idealizado". smigol: De hecho, es una función de amplificación, sin embargo, hay dos tipos de "amplificación" ISO... una analógica (nativa) y otra digital. La amplificación digital es una historia completamente diferente y se puede hacer en la posproducción, mientras que la amplificación analógica no. Con respecto a la tecnología, el 7D es un sensor más nuevo (por 3 años) que el 5DII... y todavía tiene un poco más de ruido.
@craesh No realmente. f/2.8 sería equivalente en términos de DoF , pero se necesitaría f/2 para la equivalencia en términos de exposición .

Estrictamente hablando, NO es el tamaño del sensor lo que lo hace mejor, ES el tamaño de píxel.

Los píxeles más grandes tienen más áreas de superficie para capturar la luz y acumulan un voltaje más alto por la liberación de electrones cuando los fotones (luz) golpean la superficie. El ruido inherente, que es principalmente aleatorio, es por lo tanto relativamente más bajo en comparación con el voltaje más alto, lo que aumenta la relación señal-ruido (S/N).

Los datos implícitos que te faltaban es que los sensores más grandes tienden a tener píxeles más grandes. Simplemente compare una D3S de 12 MP de fotograma completo con una D300S recortada de 12 MP. Cada píxel tiene 2,25 veces más área de superficie, por lo que la D3S tiene un rendimiento de ISO alto tan estelar.

EDITAR (2015-11-24):

Para el no creyente anónimo que vota negativamente, hay un ejemplo más nuevo y mejor. Sony tiene dos cámaras de fotograma completo casi idénticas, la A7S II y la A7R II. Sus sensores son del mismo tamaño pero el primero tiene 12 MP de resolución, mientras que el segundo 42 MP. El rendimiento con poca luz y el rango ISO de la A7S II está muy por delante de la A7R II, alcanzando ISO 409,600 frente a 102,400. Esa es una diferencia de dos paradas solo por tener los píxeles más grandes.

¿Las cámaras de 2 megapíxeles de 1999 (¿sensores de 2,5"?) tienen píxeles grandes?
Cuando normaliza el tamaño de impresión o la resolución, es el tamaño del sensor, no el tamaño de los píxeles, lo que marca la diferencia. Si toma un sensor APS-C de 24MP y un sensor APS-C de 6MP, el de 24MP tendrá más ruido por píxel, pero si reduce el tamaño de la imagen a 6MP, el ruido se promedia y tiene (en teoría) la misma cantidad de ruido. como las imágenes de la cámara de 6MP. Por otro lado, si imprime las imágenes al mismo tamaño, el ruido en la impresión de 24 MP será mucho más fino y menos visible a la misma distancia de visualización que en la impresión de 6 MP.
@William C - Buen punto. Al comparar estas cosas, debe comparar tecnologías de la misma generación. Es por eso que ahora vemos algunas cámaras APS-C que superan a los modelos de fotograma completo más antiguos, pero la gente dirá que los sensores más grandes son mejores . Eso es todo lo demás siendo igual. Si observa cámaras ultracompactas, sus cámaras más nuevas han alcanzado densidades tan altas que muchos modelos son más ruidosos que los modelos de hace 4 a 6 años. Ahora a menudo veo un ruido significativo en BASE ISO, que no era el caso en la era de 5-8 MP.
@Matt: lamentablemente, la mayoría de las personas se emocionan tanto con la cantidad de píxeles que obtienen en estos días que se olvidan de comparar las impresiones que realmente harían.
@Itai: eso se debe a que muchas personas en realidad no los imprimirán. Publican en línea, los usan como fondos de computadora o los muestran en un marco digital. Lamentablemente, la impresión de fotografías parece ser cada vez menos común.
@John ¡Incluso si no imprime, cambiar el tamaño de una imagen grande de alta resolución para la web promedia el ruido en el mismo grado!
@Matt Grum: seguro, pero la gran mayoría de las personas nunca, nunca, lo notarán o probablemente les importe. Están contentos, tal como lo estaban cuando filmaron una película de 110 en un ladrillo Kodak e imprimieron en 4x6. No tiene nada de malo, pero la calidad de imagen no es realmente un punto de venta para ellos.
Es importante distinguir entre el ruido por píxel y el ruido por imagen. El ruido por píxel depende en gran medida del tamaño del píxel, el ruido por imagen depende más del tamaño del sensor (el tamaño del píxel tiene una influencia muy pequeña). Sin embargo, dado que la mayoría de las personas ven e imprimen imágenes, no píxeles, el ruido por imagen es una medida mucho más relevante, por lo que realmente es el tamaño del sensor lo que más importa.

El tamaño de un solo píxel es casi irrelevante. ¡Eso es leyenda urbana!

Dadas dos cámaras idénticas con un sensor del mismo tamaño pero con un número de píxeles diferente (digamos 2MP y 8MP) y, por lo tanto, un tamaño de píxel diferente. La cantidad de luz que llega al sensor depende del diámetro de la lente, no del tamaño del píxel. Sin duda, la imagen de 8 MP será más ruidosa que la imagen de 2 MP, pero si reduce la escala de 8 MP a 2 MP, obtendrá casi la misma imagen, con casi el mismo nivel de ruido. Eso es matemática simple. Digo casi porque la lógica del sensor cuesta tamaño. Como tendrá 4 veces la lógica en un sensor de 8MP que en uno de 2MP, obtendrá menos área neta de sensor sensible a la luz. Pero eso no le costará 1 parada (=50%), tal vez un poco, ¡pero no tanto!

Lo que realmente marca la diferencia son las lentes. Si tomó una foto, no le interesarán las métricas, ni el tamaño del sensor, el tamaño de los píxeles ni la distancia focal. Quiere captar una cara, un grupo de personas, un edificio u otra cosa desde una distancia determinada. Lo que te interesa es el ángulo de visión . Su distancia focal dependerá del tamaño del sensor y el ángulo de visión. Si tiene un sensor pequeño, también tendrá una distancia focal pequeña (digamos unos pocos mm). Una lente con una distancia focal pequeña nunca captará mucha luz, ya que tendrá un diámetro limitado. Un sensor más grande necesitará una distancia focal mayor, una lente con la misma velocidad tendrá un diámetro mayor y, por lo tanto, captará mucha más luz.

¿Quién necesita 10 MP o más excepto para imprimir carteles? Reducido a unos pocos MP, todas las imágenes se ven bien. El tamaño del sensor no limita directamente la calidad de la imagen, pero la lente sí lo hará. Aunque el tamaño de la lente a menudo depende del tamaño del sensor (no debe ser así). Pero he visto cámaras con sensores pequeños y muchos MP pero grandes lentes (digamos mayores de 2 cm de diámetro) que toman excelentes fotografías.

He escrito un artículo sobre eso hace un tiempo. Está en alemán, no tuve tiempo de traducirlo al inglés, lo siento. Es más detallado y explica algunos problemas (especialmente el problema del ruido) un poco más en detalle.

Para completar, la comparación debe hacerse entre sensores de la misma edad y tecnología. Además, para contrarrestar el "área muerta" del problema de la lógica de píxeles, se introdujeron las matrices de microlentes. Por último, no veo cómo el diámetro de la lente afecta la cantidad de luz que cae sobre el sensor (¿te refieres a la apertura ?).
Para aclarar mi punto: si la luz que se acerca a la lente forma un cono, y el FoV determina el ángulo de la cabeza del cono, entonces el tamaño físico de la lente, siendo proporcional al tamaño del sensor, no debería cambiar la cantidad de luz que cae. en el sensor La apertura, sin embargo, afecta eso.
Por supuesto, diámetro = apertura :) Entonces, cuanto mayor sea la apertura, más luz llegará al sensor. Pero no puedes tomar FoV como un cono de luz. El cono de luz relevante tiene su origen en el objeto, lo estás mirando directamente. Cuanto mayor sea su apertura, más grande será ese cono.
Sí, pero la apertura se da en números relativos . La capacidad de captación de luz de un objetivo de 50 mm f/2 en un sensor de 35 mm debe ser la misma que la de un objetivo de ~35 mm f/2 en un sensor APS-C. Esta es la razón por la cual el iris de apertura real no está necesariamente ubicado en la parte frontal de la lente, sino que puede ubicarse en cualquier parte del camino de la luz.
Lo que quiere decir es el número f o la apertura relativa, a veces la apertura numérica. Esa es la distancia focal dividida por la apertura (o pupila de entrada). La apertura es (como escribí anteriormente) el diámetro de la lente. Ok, a medida que las lentes de las cámaras se vuelven más y más complejas, el diámetro de la primera lente no será necesariamente el mismo que la distancia focal dividida por el número f más bajo. Pero en principio, deberían coincidir. Cuanto mayor sea la apertura, más luz entra en la cámara. Eso es más o menos comparable a los edificios con ventanas más grandes o más pequeñas.
@craesh: Claro, la lente define cuánta luz llega al sensor, pero es el tamaño y el diseño de los sitios de fotos lo que determina qué tan SENSIBLE es el sensor a esa luz, su rango dinámico y cuánto ruido se puede esperar encontrar para cualquier exposición dada. En cuanto a estar interesado en las métricas... algunas personas pueden no estarlo, pero muchas personas, particularmente profesionales, sí lo están. El tamaño de impresión depende en gran medida de la densidad de píxeles, y el efecto del ruido en una foto se vuelve más frecuente en la impresión con mayor ampliación. Esas son las áreas donde el tamaño de píxel y la densidad importan.
jrista, eso es parcialmente correcto. La eficiencia cuántica de los CCD actuales es de alrededor del 70 %. Como escribiste antes, hoy en día ponen microlentes en los chips para elevar el área sensible. Supongo que alrededor del 50-60% de la luz capturada se convierte en electrones (ignorando las máscaras de color). Eso es todo, los electrones que obtienes por imagen en total. Ahora tienes que dividir ese número por la cantidad de píxeles. El ruido es básicamente el ruido estadístico ( sqrt(n)) más algo de ruido térmico. Cuantos más píxeles tengas, más luz necesitarás. El tamaño del píxel es irrelevante, el número de píxeles importa, pero depende de la apertura.
Una cosa más interesante a tener en cuenta: el ruido térmico (como valor absoluto) depende básicamente de tres cosas: temperatura, área de píxeles y tiempo de exposición. ¡Pero los dos últimos se anulan entre sí! Cuanto más pequeños sean sus píxeles, más tiempo tendrá que exponer para capturar la misma cantidad de fotones por píxel. Entonces, el ruido térmico solo depende de la temperatura y tal vez de algunas propiedades del silicio como la banda prohibida, etc.
@craesh: Desde un punto de vista técnico de bajo nivel, no estoy en desacuerdo. Sin embargo, su último comentario parece argumentar, desde un punto de vista técnico, que los píxeles más grandes SÍ importan... porque tiene que exponer más y/o amplificar más para obtener los mismos resultados con píxeles más pequeños. Dejando a un lado todos los matices técnicos de bajo nivel... el tamaño de píxel SÍ importa desde la perspectiva de la sensibilidad, el rango dinámico y el ruido de salida final... los sensores más grandes SÍ tienen más sensibilidad, SÍ tienen un mayor rango dinámico y SÍ producen menos ruido... para cualquier exposición dada .
@jrista: ok, en cierto sentido, el tamaño importa. Pero sólo por causalidad. Si mantiene sus mepapixeles constantes, un píxel más grande requiere un sensor más grande, esto requerirá una distancia focal más grande y (por número f constante) una apertura más grande para obtener el mismo resultado. O: más píxeles por tamaño de sensor constante requieren una mayor apertura o un mayor tiempo de exposición. Es causalidad. Nunca culparía al píxel en sí, culpo a la lente. Un efecto secundario bienvenido: un consumidor nunca podrá comparar sensores, sino lentes simplemente sosteniendo dos cámaras una al lado de la otra.
@craesh Esto ignora la capacidad de pozo total más limitada de los sensores más pequeños (asumiendo el mismo material de chip y tamaño de matriz). Si ya está cerca de FWC con los sensores más grandes, ni siquiera puede exponer durante la misma cantidad de tiempo (o usar un número f más bajo) usando los sensores más pequeños antes de alcanzar la saturación total. En la práctica, los sensores con sensores más grandes con mayor FWC requieren menos amplificación para la misma clasificación ISO, lo que reduce la influencia del ruido de lectura.

El tamaño de un píxel individual no es importante. Varios píxeles pequeños se pueden combinar matemáticamente en uno grande, intercambiando detalles por sensibilidad.

Una cámara con sensor grande tiene, para un ángulo de visión dado, una lente de distancia focal más larga que una cámara con sensor pequeño. Esta lente más larga tiene, para un f-stop dado, una gran apertura física (abertura en el iris). Esto da como resultado que ingrese más luz al sistema y explica el mejor rendimiento con poca luz. También explica la menor profundidad de campo.

Por lo menos , esta respuesta ignora el ruido de lectura: varios píxeles pequeños funcionan peor que un píxel grande .
@PhilipKendall Aparte de esa declaración en el primer párrafo, el resto de la respuesta es correcta, sugeriría simplemente eliminar esa parte.
¿Tiene alguna referencia que respalde esta afirmación? Ofrezco clarkvision.com/articles/digital.sensor.performance.summary

La superficie del sensor digital está cubierta de fotositos. Estos registran la imagen del mundo exterior proyectada por la lente. Durante la exposición, rayos formadores de imágenes en forma de fotones bombardean la superficie del sensor. Los impactos de fotones son proporcionales al brillo de la escena. En otras palabras, los sitios de fotos que reciben impactos de fotones que corresponden a áreas muy iluminadas de la escena reciben más impactos de fotones que los sitios de fotos que corresponden a áreas de imagen con poca iluminación. Cuando se completa la exposición, los fotositos contienen una carga eléctrica proporcional al brillo de la escena. Sin embargo, el grado de carga en todos los fotositos es demasiado débil para ser útil a menos que se amplifique. El siguiente paso en el proceso de formación de imágenes es amplificar las cargas.

La amplificación es como subir el volumen de una radio o un televisor. La amplificación potencia la fuerza de la señal de la imagen, pero también induce distorsión en forma de estática. En imagen digital no llamamos a esta distorsión estática; lo llamamos "ruido". El ruido inducido en realidad se llama ruido de patrón fijo. Esto se debe a que cada fotosito tiene características ligeramente diferentes. En otras palabras, cada uno responde a la amplificación de manera diferente. El resultado es que algunos sitios de fotos que tuvieron pocos impactos de fotones aparecerán en negro cuando deberían aparecer en gris oscuro o gris. Este es un patrón de ruido fijo. Mitigamos al no aumentar la amplificación (manteniendo el ISO bajo) y mediante el software en la cámara.

Dado que el ruido de patrón fijo generalmente se debe a una alta amplificación, es lógico que más impactos de fotones en un fotosito determinado generen una carga más alta y necesiten menos amplificación. La conclusión es que los chips de imágenes más grandes tienen fotositos más grandes con un área de superficie más grande que permite más impactos de fotones durante la exposición. Más visitas se traducen en menos amplificación; por lo tanto, menos distorsión debido al ruido de patrón fijo.

Los sensores más grandes generalmente son ligeramente peores con poca luz para capturar una imagen. Los lentes más grandes generalmente están disponibles para sensores más grandes, y los lentes más grandes generalmente son mejores con poca luz si no le importa la profundidad de campo reducida.

Hola QuietOC. Bienvenido a Photo.SE. Espero que estés disfrutando del sitio. Me preguntaba si, tal vez, podrías haber alterado algo en tu respuesta. Realmente no tiene mucho sentido para mí, ya que parece que estás diciendo que los sensores grandes son peores con poca luz y luego dices que los sensores más grandes tienen lentes más grandes que son mejores con poca luz. ¿Podría aclarar lo que está tratando de decir?

Hay mucho en Internet que afirma que la cantidad de luz recolectada por un sensor es proporcional al tamaño del sensor. Esto es incorrecto. Dado el mismo ángulo de visión de la lente, se proyectará la misma cantidad de luz sobre el sensor independientemente del tamaño del sensor. Si un sensor de fotograma completo y un sensor MFT tienen la misma cantidad de elementos de píxeles, cada elemento detectará la misma cantidad de luz, independientemente de su tamaño. Piensa en esto: pon un trozo de papel al sol detrás de un círculo de vidrio: no pasa nada. Concentre la luz en un área pequeña de ese papel con una lupa del mismo diámetro que el círculo de vidrio antes mencionado y el papel se calentará porque la densidad de energía en el área de enfoque es mucho mayor. Lo mismo ocurre con los sensores de imagen; sensor pequeño = mayor densidad de energía que el sensor grande = misma energía por unidad de área en ambos sensores. La razón de un mayor ruido en los sensores más pequeños se encuentra en otra parte; tal vez en la interferencia de radiofrecuencia entre elementos de detección de imágenes muy juntos.

Creo que necesitas llevar tu pensamiento un paso más allá. La misma energía por unidad de área, sí, pero el sensor grande tiene más área general . Los sensores más grandes no tienen más luz por área, pero para el mismo encuadre, se recolecta más luz en general .
Otra forma de verlo: cuando ampliamos, ya sea óptica o digitalmente, mantenemos la exposición constante, ¿verdad? Esperamos que una impresión de 12×18 tenga el mismo brillo y exposición aparente que una impresión de 4×6. Pero, para hacer esto, debemos mantener el mismo brillo de unidad de área incluso cuando la impresión se amplía aún más. Entonces, la letra más grande tiene más luz "agregada". Si comienza con un original más grande, tiene que multiplicar menos, por lo tanto, menos ruido aparente (o, para el caso, grano de película).
Gracias. He estado buscando un foro que presente una visión sensata del tamaño y la resolución del sensor. Por sensato léase "está de acuerdo conmigo". Ahora déjame añadir mi propio comentario. En esencia, si la densidad de fotones de la misma escena golpea un sensor, tanto el dispositivo grande como el pequeño reciben la misma cantidad de fotones. Puede ser que el sensor más pequeño tenga una mejor relación señal/ruido en ese punto debido a su rango dinámico más bajo. El rango dinámico disponible está mejor optimizado. Los sensores más grandes con fotositos más grandes dadas las condiciones de iluminación correctas pueden recolectar más fotones debido a su w
La capacidad total del pozo es importante. Dado el mismo nivel de tecnología, los píxeles más grandes tienen mayores capacidades de pozo completo. Esto les da un rango dinámico más alto que les permite ser expuestos "más brillantes" sin quemar los reflejos. En el proceso, las sombras también se exponen con más brillo y, por lo tanto, también pueden tener menos ruido de lectura/térmico.
¿Por qué los sensores más grandes son mejores con poca luz?
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