W wielu przypadkach większe jest lepsze.
Wyższa drabina pomaga dotrzeć do wyższej gałęzi. Większe silniki pomagają wygrywać wyścigi. Większe helikoptery zapewniają chłodniejsze wejścia na krzykliwe imprezy na dachu. Wiesz, jak to działa. Ale czy w świecie kamer i ich sensorów jest większy, lepszy? Jednym słowem tak. Dowiedzmy się dlaczego.
Co nadchodzi
Prawdopodobnie wszyscy mieliśmy co najmniej jedno z naszych dostrojonych do wideo oczu wyszkolonych na nadchodzących kamerach i telewizorach 4K, ponieważ wiele firm produkcyjnych i entuzjastów uważa ten krok za nieunikniony. Nowe kamery, oprogramowanie, przepływ pracy i wydatki oznaczają ciągłą naukę podejmowania świadomych decyzji i korzystania z nowej technologii.
Na przykład wprowadzenie kamery Blackmagic Production Camera 4K o wartości 4000 USD sprawiło, że naprawdę wysokiej jakości wideo 4K stało się dostępne dla mniejszych studiów, entuzjastów, a także profesjonalistów nastawionych na budżet. OK, cóż, nie jest dokładnie tani, ale w porównaniu z niesamowitym RED EPIC-M DRAGON ogłoszonym na tym samym pokazie, 29 000 USD za sam mózg, prawdopodobnie na północ od 50 000 USD, gdy jest w pełni wyposażony. Aparat Blackmagic Design to dla wielu z nas przełomowe urządzenie. Ale poczekaj chwilę. Ta nowa kamera GoPro HERO3:Black Edition, którą sprawdziliśmy, może również nagrywać w 4K. Może nie z taką samą liczbą klatek na sekundę jak Blackmagic Production Camera 4K lub RED EPIC, ale rozmiar klatki jest taki sam. To wciąż 4K. Co daje?
Cóż, kilka rzeczy, ale w zasadzie w każdym z tych urządzeń znajduje się czujnik obrazu zdolny do robienia zdjęć w rozdzielczości 3840×2160 pikseli lub lepszej. Chociaż czujniki pełnią tę samą funkcję w tej samej rozdzielczości dla tych różnych kamer, ich czujniki, a także szereg wspierającego sprzętu i oprogramowania, znacznie się różnią.
Poznawanie, jak to działa
Aby lepiej zrozumieć, co sprawia, że większy czujnik obrazu jest lepszy – lub nie lepszy, cofniemy się o krok, aby przyjrzeć się, czym jest czujnik obrazu i do czego służy.
Mówiąc prościej, przetwornik obrazu jest dla aparatu cyfrowego tym, czym film dla aparatu analogowego. Zasady robienia zdjęć, a co za tym idzie kręcenia filmów, nie zmieniły się tak dramatycznie. Tylko technologia użyta do wykonania zadania ma.
W fotografii cyfrowej obiektyw przepuszcza światło w celu stworzenia obrazu sceny, ale zamiast tego, aby światło padało na fragment filmu, który został później przetworzony chemicznie, czujnik obrazu pobiera to światło i przekształca je w format cyfrowy, który aparat może zamienić się w zdjęcie.
Sposób działania tego procesu różni się nieznacznie w zależności od typu czujnika i bitów obliczeniowych aparatu, ale po prostu zadaniem czujnika jest pobranie światła lub fotonów, które do niego docierają, i przekształcenie tych informacji o świetle w plik obrazu zawierający dane dotyczące koloru, odcienia, cienia i podświetlenia . Dane dotyczące oświetlenia zawarte w tym pliku opowiadają historię jasności i koloru każdego piksela na obrazie. Podczas interpretacji przez procesory sygnałowe i inne fantazyjne doohickeys w aparacie te piksele są łączone w celu stworzenia cyfrowego obrazu.
Przetwornik obrazu pobiera światło i przekształca je na format cyfrowy, który aparat może złożyć w zdjęcie.
Wszystko to nabierze sensu, im bardziej przyjrzymy się typom czujników i temu, jak ich rozmiar ma się do jakości obrazu.
Rozmiar ma znaczenie
Czujniki w aparatach, zarówno nieruchomych, jak i wideo, są dostępne w różnych rozmiarach. Niektóre popularne rozmiary to Super 35 (Sony NEX-FS100), Pełnoklatkowy (Canon EOS 5D Mark III, Nikon D800), APS-C (Canon EOS Rebel T5i, Nikon D7100) i Mikro Cztery Trzecie. Czujniki obrazu stają się mniejsze w przypadku kompaktów i wysokiej klasy urządzeń typu point and shots, a także mniejsze w przypadku smartfonów i innych małych aparatów. Więc co sprawia, że większy czujnik jest lepszy?
Podczas gdy 18-megapikselowy punkt i zdjęcie może mieć taką samą liczbę pikseli jak 18-megapikselowa lustrzanka cyfrowa, lustrzanka cyfrowa ma znacznie większy czujnik. W rezultacie te 18 milionów pikseli jest znacznie większe na chipie DSLR. Nazywa się to mniejszą gęstością pikseli, ponieważ ta sama liczba pikseli zajmuje większy obszar na czujniku obrazu.
Oznacza to dla nas, że każdy piksel jest w stanie uchwycić więcej informacji o świetle, co oznacza lepszą głębię kolorów dla precyzji uchwyconych kolorów, większy zakres dynamiki lub intensywność światła, co oznacza lepszą i dokładniejszą definicję w jasnych i ciemnych obszarach obrazu i znacznie wyraźniejszy obraz. Mówiąc o słabym oświetleniu w kamerach, to czujnik umożliwia dobre działanie.
To dodatkowe światło przechwycone przez piksele na czujniku obrazu o większej powierzchni przekłada się na lepszą wydajność w warunkach słabego oświetlenia i mniejszy szum cyfrowy.
Przeciążenie sensoryczne
Nasuwa się więc ciekawy temat:stosunek sygnału do szumu czujnika. Wszyscy widzieliśmy cyfrowy szum na wideo, ziarnisty wygląd, gdy wzmocnienie lub ustawienie ISO w naszym aparacie jest podkręcone, aby pokazać więcej obrazu przy słabym oświetleniu.
Stosunek sygnału do szumu odnosi się do zdolności czujnika do odbierania większej ilości światła i dostarczania większej ilości rzeczywistego obrazu lub sygnału niż szumu. Większy czujnik może zapewnić większy stosunek sygnału do szumu. Im mniejszy czujnik, tym stosunek sygnału do szumu maleje.
Wprowadzenie upraw
W przypadku wszystkich tych czujników o różnych rozmiarach ważne jest, aby podczas patrzenia na kamery wziąć pod uwagę współczynnik przycięcia. Współczynnik kadrowania odnosi się do pola widzenia obrazu podczas porównywania mniejszych czujników z czujnikiem pełnoklatkowym. Mówiąc wprost, standardowy czujnik APS-C ma rozmiar 24 x 16 mm i ma mniejsze pole widzenia niż większy czujnik 36 x 24 mm pełnoklatkowego aparatu.
Rzeczywiste obliczenia mające na celu określenie współczynnika plonu odnoszą się do powierzchni czujnika. Wystarczy porównać przekątną pełnoklatkowego przetwornika obrazu 35 mm z przekątną innego przetwornika obrazu. Na przykład matryca APS-C w aparacie Canon EOS 60D ma wymiary 22,3 × 14,9 mm, podczas gdy pełnoklatkowy czujnik obrazu w EOS 5D Mark III ma wymiary 36 × 24 mm, czyli około 1,6 razy więcej niż powierzchnia matrycy w modelu 60D. Dlatego czujnik 60D ma współczynnik przycięcia około 1,6.
W kategoriach, które mają nieco więcej sensu, obiektyw stałoogniskowy 50 mm na tym 60D będzie odpowiednikiem ogniskowej obiektywu 1,6-krotnej ogniskowej lub obiektywu 80 mm w aparacie pełnoklatkowym. Oznacza to, że obraz będzie wyglądał tak, jakby był powiększony 1,6 raza dalej, niż gdybyś używał tego samego obiektywu w aparacie z pełnoklatkowym czujnikiem.
Zagłębianie się
Przede wszystkim pojawienie się kinematografii lustrzankami cyfrowymi wyniosło głębię ostrości na pierwszy plan umysłów entuzjastów wideo (zobacz, jak to zrobiłem). Głębia ostrości odnosi się do tego, jak duża lub niewielka część tła obrazu jest wyostrzona. Ujęcia, w których pierwszy plan i tło są ostre, mają większą głębię ostrości, a ujęcia z ostrym obiektem i rozmytym tłem mają mniejszą głębię ostrości.
W dużej mierze ten efekt jest spowodowany dłuższą ogniskową ujęcia. Chociaż może się to wydawać nie związane z rozmiarem czujnika obrazu, ponieważ mniejszy czujnik ma większy współczynnik kadrowania, ogniskowa danego ujęcia musi być znacznie krótsza, aby uzyskać taki sam wygląd, jak w przypadku większego czujnika. Podczas gdy dwa aparaty z różnymi czujnikami i tym samym obiektywem osiągną tę samą głębię ostrości w tej samej odległości od obiektu, efektywna ogniskowa dla mniejszego czujnika jest większa i pokazuje mniej obiektu. Zmusza to operatora do oddalenia kamery od obiektu w celu uzyskania tego samego pola widzenia. Oddalanie się od obiektu zwiększa głębię ostrości, co oznacza, że im mniejszy czujnik, tym trudniej uzyskać efekt płytkiej głębi ostrości.
Dodatkowo, te mniejsze przetworniki obrazu pozwoliły na zastosowanie mniejszych, lżejszych i tańszych aparatów, ale związany z tym współczynnik kadrowania utrudnia korzystanie z prawdziwie szerokokątnych obiektywów.
Rodzaje czujników
Każdy, kto przeglądał dział aparatów w dużym sklepie z pudełkami, widział urządzenia konsumenckie zalane terminami technicznymi, takimi jak „Full HD”, „3CCD” i „Progressive 3MOS”. Wiemy, co oznacza HD, ale co w znaczeniu CCD i CMOS?
CCD to skrót od Charge-Coiled Device, technologii czujnika opracowanej do użytku w telefonach wideo przez firmę Bell Labs w późnych latach 60., podczas gdy CMOS oznacza komplementarny półprzewodnik z tlenkiem metalu, technologię wywodzącą się mniej więcej z tego samego okresu co CCD.
Chociaż istnieją względne zalety jednego w porównaniu z drugim typem czujnika, oba robią to samo w inny sposób, zamieniając światło w elektrony. Przetworniki CCD przenoszą informacje o świetle lub ładunek przez chip i konwertują je na wartość cyfrową, a czujniki CMOS wykorzystują wiele tranzystorów dla każdego piksela do przesyłania ładunku świetlnego.
Od momentu powstania, oba rodzaje technologii sensorów trafiły do szerokiej gamy kamer, ale sensory CMOS wydają się zyskiwać na popularności. Nowy czujnik DRAGON w RED EPIC to w rzeczywistości 19,4 megapikselowy czujnik CMOS, zdolny do robienia zdjęć do 6k. Ukochany Hollywood, ARRI ALEXA, ma niestandardowy czujnik 35 mm. Blackmagic Production Camera 4K wykorzystuje sensor Super 35, który jest nieco mniejszy niż pełnoklatkowy, aby rejestrować 4K przy minimalnym współczynniku kadrowania. I wreszcie, nasz mały przyjaciel, GoPro HERO3:Black Edition, wykorzystuje czujnik CMOS 1/2,3 cala o rozdzielczości 3840×2160 pikseli.
Zdrowy rozsądek
Zakup kamer nie musi być oparty na tym, jak duży obraz generuje, jaki będzie następny typ telewizora lub który reżyser preferuje jeden styl filmowania od innego. Wszyscy rozwijamy własne preferencje, przepływ pracy i ideały, które dają nam całkowicie indywidualny styl w tworzeniu naszych treści. Jednak aby podejmować decyzje dotyczące produktów, które mają wzmocnić naszą działalność, sztukę lub hobby, powinniśmy wiedzieć, na co patrzymy i jak wpłynie to na nasz proces twórczy.
Rozmiar czujnika odgrywa bardzo ważną rolę w sposobie, w jaki aparat dostarcza obrazy, a takie czynniki, jak rozmiar, gęstość pikseli, współczynnik kadrowania i stosunek sygnału do szumu powinny być częścią rozważania podczas oglądania większego obrazu aparatu (patrz, zrobiłem to ponownie).
Nie porównujemy sklepów Forda Mustangów bez poznania porównania 6-cylindrowego silnika z dużym 8-cylindrowym silnikiem. Szóstka jest lżejsza, tańsza i bardziej ekonomiczna, ale ósemka jest mocniejsza i pozwala na lepsze osiągi całego samochodu. Ta różnica jest tym samym rodzajem współczynnika, na który musimy patrzeć z kamerami i ich odpowiednimi czujnikami.
Cena, recenzje, marka, gwarancja i funkcje odgrywają rolę w decyzji o wyborze aparatu, ale rozmiar czujnika ostatecznie określi wiele najważniejszych czynników w tej decyzji:jakość obrazu.
Russ Fairley jest właścicielem firmy produkującej filmy pod klucz, która prezentuje ponad 200 filmów rocznie, w tym filmy internetowe, reklamy telewizyjne i relacje z wydarzeń na żywo.
Obraz czujnika obrazu z serwisu Shutterstock.