Annons

Så fungerar sensorer

Plus

Bland alla teknikdiskussioner kring kameror så finns det en kategori som dyker upp hela tiden: sensorer. Hur bra olika sensorer är, hur viktiga olika egenskaper är, hur de fungerar och vilken storlek man bör ha. Här får du en rejäl genomgång från grunden.

Få obegränsad och direkt tillgång till denna och alla plus-artiklar för bara 16 kr första månaden*

Fotosidan Plus kampanj 1 månad

Direkt efter genomförd beställning så kan du läsa denna artikel.

Dessutom får du som Plus-medlem:

  • Fri uppladdning av bilder
  • Obegränsad tillgång till alla artiklar, nyheter och video
  • Egen blogg och portfolio
  • Mindre reklam
  • Rabatt på kameraförsäkring hos Gefvert
  • Rabatt på tidningen Fotosidan Magasin
  • Rabatt på böcker i Fotosidans butik

* Beställningen gäller ett löpande medlemskap om tre månader
och som automatiskt förlängs där månad två och framåt kostar 60 kr per kvartal. Ingen uppsägningstid men betald avgift betalas inte tillbaka. Du säger upp enkelt online.



Martin Agfors
Publicerad 2017-09-14. Läst av 5606 personer.
2017-09-15 07:05   Lahn
Mycket informativt artikel, tack. Angående för många pixel och hantering av stora bildfiler. Vad skulle ni tycka om en sensor som omvandla till exempel ett 200 Mp foto till ett 50 Mp foto innan den sparas på minneskort. Om man använda dem pixlar som är för många till att skärpa fotografiet skulle det blir ett väldigt förbättring i bildkvaliteten. Men för det behövs rejält snabba processorer...

Mvh Daniel
Svar från Grevture   2017-09-15 11:55
I sak håller jag med, hur bra dagens pixlar än fungerar så är det trots allt så att informationskvaliteten per pixel är ganska låg. En stor orsak är förstås färginterpoleringen, men även annat inverkar. Om man då som du är inne på skalar ned bilden så kan man faktiskt bibehålla överraskande mycket av informationsinnehållet även om man skalar ned till exempelvis en fjärdedel. Jag har inga exakta siffror (exakta siffror skulle dessutom variera lite med motivet). Men mellan tummen och pekfingret kan du nog skala ned en bild till en fjärdedel av storleken och ändå ha kvar sisådår 90 % av informationen.

Nu gör faktiskt nästan alla kameror i praktiken redan det här - när de sparar jpeg-filer i någon av de mindre, nedskalade, storlekarna. Men där drabbas vi dessvärre lite av att jpeg-formatet inte är den bästa containern för att bibehålla hög kvalitet, jpeg introducerar förstörande komprimering och reducerat bitdjup m m. Nedskalade filer komprimerade med oförstörande komprimering hade ju varit mycket, mycket bättre. Nu har en hel del kameror faktiskt ungefär det här också ... Det är faktiskt det som Canons sRaw och mRaw är: filer nedskalade till en fjärdedel eller till hälften, komprimerade med oförstörande komprimering. Trots nedskalningen bibehåller de väldigt, väldigt mycket av bildinformationen. Andra kameratillverkare har ju också provat det här, men med lite varierande resultat.

Men det finns en stor hake med allt det jag tog upp ovan - det är inte längre råfiler. Visst, Canons sRaw och mRaw är oförstörande komprimerade och de har större bitdjup än standard-jpeg ... Men det är dekonvulerade, framkallade, filer. De har genomgått processen där man räknat fram färgen i varje pixel och de har fått en tonkurva - sedan har de räknats ned till de mindre storlekarna. Men du har inte kvar den kompletta justerbarheten hos en råfil, du har låst vissa saker som inte längre kan justeras fullt ut.

Alternativet hade ju varit hårdvaru-binning, att läsa av pixlar i grupper istället för enskilt. Men då funkar inte nedskalning till en fjärdedel så bra på grund av hur färgfiltret ser ut, du bör skala ned typ 1:16 för att få ett bra resultat. Och då blir det inte mycket upplösning kvar från ens från en 100-megapixelssensor.

Sedan finns det ett annat ganska smart sätt att minska filstorlekar som Nikon länge använt: Att göra bitdjupet valbart. Ställer du in 12 bitars råfiler i en Nikon-kamera får du för det mesta filer som är 60-65% jämfört med storleken du får när du spar i 14 bitar. Och kör du på ISO 200 eller högre har du ändå inte mer omfång än vad som kan lagras med 12 bitars filer. Sony gör något liknande, om vi tar nya A9 som exempel så växlar den ned till 12 bitar så snart du kör serietagning vilket i mina ögon är en smart avvägning - kör du serietagning kör du ofta på högre iso och skulle du till äventyrs göra det på bas-ISO kan du nog offra ett halvt stegs omfång för att få farten.

Sist men inte minst borde en del kameratillverkare titta igenom hur de komprimerar råfiler. Idag är de flesta ganska bra på det, men fortfarande varierar råfilstorlekarna från (som bäst) lite drygt en megabyte per megapixel upp till drygt 2 megabyte per megapixel.
PMD   2017-09-16 21:25
Jag tror att jag har gnällt om det här förut, men här kommer det igen. :-)

Det vore finfint om Nikon kunde ha en inställning där man kan välja bitdjup per ISO, eller helt enkelt en inställning som helt sonika sätter 12-bitars djup över ISO 200. Det vore lite som att äta kakan och ha den kvar.
Svar från Grevture   2017-09-16 22:07
Per: Jo, det borde ju vara fullt möjligt.

Jag frågade en tekniker för några år sedan varför man inte kunde ha en inställning där kameran växlar ned till 12 bitar vid ett iso-värde, till 10 bitar vid ett annat (högre) och säg 8 bitar vid ett tredje (ännu högre). Men det trodde han skulle bli svårt eftersom A_/D-omvandlingen sköts av vad-de-nu-kallas (förprogrammerade små kretsar som gör en enda specifik sak väldigt snabbt och effektivt) och det var redan tillräckligt komplext att göra sådana som klarade två olika bitdjup.
PMD   2017-09-16 23:30
Om kameran kan ställas in manuellt för 12 eller 14 bitar så är det några få rader kod i kamerans programvara att växla automatiskt mellan 12 och 14 när ISO-inställningen passerar ett visst värde (200 verkar bra :).

Ditt förslag var ju betydligt mer komplicerat (samt ännu bättre och mer användbart) men jag tror på teknikerns förklaring till varför det inte gick.
FlyerOne   2017-09-16 23:44
Martin Agfors skrev:
"... A_/D-omvandlingen sköts av vad-de-nu-kallas (förprogrammerade små kretsar som gör en enda specifik sak väldigt snabbt och effektivt) ..."

"vad-de-nu-kallas" = LSI-kretsar = Large Scale Integration circuits. :-)

Teknikern har rätt i att det blir bökigt ifall man skall stoppa in ett flertal olika AD-omvandlare med olika upplösning. Men ifall det redan finns 12 och 14 bitars så borde det inte vara alltför svårt att fixa en automatisk omkoppling vid ett visst ISO-värde (dock inte alls säkert att det skulle gå att göra i efterskott med en enkel firmware uppgradering).
.
pdahlen   2017-09-18 20:09
Om man nu fotograferar 90% av bilderna med ISO över 200, ska jag istället ändra till 12 bitar? Du menar att man ser ingen skillnad alls? Med D7200 som jag har nu så får jag ut en bild till per sekund med 12bit. Gissar att det är en obetydlig skillnad också under ISO 200
Peter
Svar från Grevture   2017-09-18 22:08
Peter: Med en APS-C-sensor är det svårt att verkligen utnyttja 14 bitar ens på basio, och på högre iso än 200 är det definitivt slöseri med resurser att köra med 14 bitar :)

Tänk dessutom på att många motiv i sig själva inte är speciellt dynamiska (stor skillnad mellan mörkt och ljust). Att då lagra bilddata med 14 bitar är rätt meningslöst.
2017-09-17 22:42   Gustav Holst
Vad skulle sägas om en sensor med en elektronisk slutare per kanal (med "global" utläsning), så exponering en kunde optimeras per enskild kanal i en enskild exponering (dvs istället för via bracketing)? Kunde va användbart ex vid ETTR tillsammans med lämplig efterbehandling, funka även utan raw tillsammans med kamerans jpeg-motor, och i kanske i nån mån för hjälp med justering av vitbalans.. En idé 😊
Svar från Grevture   2017-09-18 00:15
Eller varför inte ta idén hela vägen och göra det per pixel ... :-) https://www.researchgate.net/publication/318351141_A_Frameless_Imaging_Sensor_with_Asynchronous_Pixels_An_Architectural_Evaluation

Asynkrona sensorer där man så att säga låter varje pixel ha sin egen exponering har diskuterats länge, men är väl i dagsläget inte aktuella - de kräver på tok för mycket processorkapacitet om de skall uppnå någon intressant upplösning.

Men tekniken med stackade sensorer öppnar i alla fall upp möjligheter åt det här hållet, att göra utläsningen mer varierad och på så sätt uppnå - totalt sett - bättre prestanda.
Gustav Holst   2017-09-18 18:25
Intressant länk.

Jo, varför inte. Bara efterbehandlingen som nog blir lite tungrodd med en exponering per pixel :-)
2017-09-18 12:34   dannedanne
Tack så mycket för en utmärkt artikel. Speciellt sista stycket om ekvivalens, är något som jag också brukar argumentera för. Blir extra irriterad när tillverkare och media anger brännvidden som småbildsekvivalens men inte bländaren. T.ex. rapporteras att iPhone 7 har brännvidden 28 mm (35 mm ekvivalent) och bländare f/1.8. Som 35 mm ekvivalent är bländaren hela f/12!

Så slutsatsen är att man inte kan få lättare/kompaktare optik genom att använda en mindre sensor såsom APS-C eller m43. I slutändan handlar bildkvalitet bara om hur mycket ljus som släpps in (bländaröppningens storlek, i millimeter). Om man vill ha kompakt optik, är det bara att köpa/designa långsammare optik. Tänk er ett 28 mm f/12 till småbildsformat, det skulle kunna bli ett kompakt objektiv!
Svar från Grevture   2017-09-18 22:17
Jag håller med dig, men skulle ändå vilja påpeka eller förtydliga en sak som du har klart för dig, men som kan vara värd att påpeka för dem som inte är lika vana att tänka i termer av ekvivalens. Du skrev

"Så slutsatsen är att man inte kan få lättare/kompaktare optik genom att använda en mindre sensor såsom APS-C eller m43"

Jag skulle formulera det så här:

"Så slutsatsen är att man inte kan få lättare/kompaktare optik med bibehållen ljusinsamling genom att använda en mindre sensor såsom APS-C eller m43"

Eller annorlunda formulerat: Man kan uppnå kompaktare optik med mindre sensorer, så länge man är beredd att offra lite ljusinsamling. Och ofta kan vi ju det numera med tanke på hur effektiva dagens sensorer är. Det roliga är ju att en Iphone som ju som du påpekar har motsvarande 35 mm f/12 ändå kan ge imponerande bra bilder i en väldig massa situationer. Långt bättre än vad betydligt klumpigare Instamatic-kameror och liknande klarade på filmtiden :-)
dannedanne   2017-09-18 22:30
Ja, precis. Med samma optiska kvaliteter.

Se bara på Sigma 18-35mm f/1.8. Det är ett monster, nästan lika stort som ett modernt 24-70mm f/2.8. Sigmat är ju i 35 mm ekvivalenter ett 27-52mm f/2.8 objektiv.

Merläsning

Nytt pris för bildjournalistik

Som svar på att TT lagt ner sitt fotopris har Helsingborgs Dagblad instiftat ett fotopris ”för betydande bildjournalistik”. Den första vinnaren är 25 år och har redan gjort uppdrag för National Geographic. Läs mer...

Remmen - Handgjorda kameraremmar från Sverige

Det går en retrotrend genom fotovärlden. Många digitalkameror hämtar designinspiration från gamla klassiska analoga kameror. En klassisk kamerarem i läder kan matcha dessa kameror. Läs mer... 5

Gömslefotografering är verkligen spännande!

Jag sätter mig tillrätta i beckmörker, riggar mina kameror och börjar tyst äta min frukost. Det dröjer inte länge innan skogen börjar vakna till liv och jag hör de första fåglarna röra sig utanför. Läs mer... 6

Test: Sigma 14/1,8 DG HSM Art

Plus Sigma fortsätter sätta press på Canon och Nikon med sin Art-serie. Vi testade nyligen deras mycket imponerande 135/1,8 Art, nu har turen kommit till deras lika imponerande och lika ljusstarka vidvinkelobjektiv 14/1,8 Art. Läs mer... 2

Nattfoto ger annorlunda bilder

Tommy Vikars fotograferar vilda djur och fåglar i mörker. Även om det krävs specialteknik så känns inte bilderna tekniska utan snarast konstnärliga. Följ länken i Håkan Eklunds blogg för att se bilderna. Läs mer...

Skarpare objektiv för hålkamera-fotografering

Thingyfy Pinhole Pro S är en ny serie hålkamera-objektiv som passar systemkameror. Det finns två versioner med olika bildvinkel. Läs mer... 1

Tydligare bildvisning i Lightroom Classic

Peter Györffy visar hur man kan ställa in Lightroom Classic så att man får fram mer information kring varje bild. Läs mer...

10 julklappar till fotografen

Vad ska man köpa till en fotointresserad vän i julklapp? Eller till sig själv som belöning? Här kommer våra tio bästa julklappstips. Läs mer...

Intelligentare verktyg i Photoshop CC

Adobe utvecklar en funktion som ska kunna markera en person med bara ett musklick. Bakom tekniken ligger AI, artificiell intelligens. Läs mer... 2

Retroversion av superskarp Leica-normal

Leica Apo Summicron-M 50 mm f/2 Asph är känt som ett av världens skarpaste objektiv. Nu gör Leica en retro-version av objektivet. Läs mer... 5

Phottix Mitros Plus Speedlight