Pixlar och sensorer...??

[OlaGustafsson]

Hej,

Jag har en Nikon D90 som jag är nöjd med, men funderar på att byta till en D700 då den har en FX-sensor... Men när jag börjar fundera så blir jag inte klok...

I D90 har jag 12,3Megapixel och i D700:an 12,1 men samtidigt en FX sensor.
Kan NÅGON förklara skillnaden mellan sensorerna och "värdet" av pixlarna en gång för alla... Det jag vet är ju att FX-sensorn är känsligare tar in mer information, men där tar det i praktiken slut.

HUR spelar pixlarna in?? -Inte intresserad av vilken kameramodell eller märke som råkar vara bättre än det andra utan "bara" en förklaring på pixlarnas värde samt koppling till olika sensorer.

Hoppas någon kan hjälpa mig med detta

/Ola.

 

[Makten]

D700:an har lite mer än dubbelt så stor yta, vilket med ungefär samma antal pixlar betyder att varje enskild pixel också är ungefär dubbelt så stor. Alltså kan den fånga in dubbelt så många fotoner per tid vid en viss bländaröppning, och därmed ger den mindre brus när det är ont om ljus.

Om man istället skulle ta samma sensor som sitter i D90 och "bygga på" ytan så att den blev dubbelt så stor, men med samma pixelstorlek, så skulle man istället för fler fotoner per pixel ha fler pixlar att bygga upp bilden av. Detta ger också lägre brus, men inte per pixel utan per bildhöjd.

Man kan alltså antingen göra större pixlar eller fler pixlar (eller ett mellanting förstås) och i båda fallen tjäna på det, om man samtidigt ökar sensorns area. Med ungefär likvärdig teknologi (den ändras mycket snabbt!) är det alltså i praktiken mestadels sensorytan som ger skillnad i prestanda mellan olika kameror. Men en modern liten sensor kan naturligtvis vara bättre än en omodern stor sensor.

 

[Herr_Berg]

det är väll större pixlar i D700 och större pixlar har lättare att ta in information, typ? Rätta mig om jag har fel

 

[elbe]

Hej,

Jag har en Nikon D90 som jag är nöjd med, men funderar på att byta till en D700 då den har en FX-sensor... Men när jag börjar fundera så blir jag inte klok...

I D90 har jag 12,3Megapixel och i D700:an 12,1 men samtidigt en FX sensor.
Kan NÅGON förklara skillnaden mellan sensorerna och "värdet" av pixlarna en gång för alla... Det jag vet är ju att FX-sensorn är känsligare tar in mer information, men där tar det i praktiken slut.

HUR spelar pixlarna in?? -Inte intresserad av vilken kameramodell eller märke som råkar vara bättre än det andra utan "bara" en förklaring på pixlarnas värde samt koppling till olika sensorer.

Hoppas någon kan hjälpa mig med detta

/Ola.

Glöm pixlarna för det är bara sensorstorleken som betyder nåt när man tittar på kameror från de senaste tre-fyra åren. En FX-sensor är alltid bättre än en DX-sensor, som alltid är bättre än en kompaktsensor, som alltid är bättre än en mobiltelefonsensor...

Det som oxå kan vara värt att veta är att den äldsta och sämsta tekniken med de största pixlarna sitter i den största sensorn och den nyaste och bästa tekniken med de minsta pixlarna sitter i den minsta sensorn (mobiltelefonerna) Det kommer däremot att ta några år innan dagens spetsteknologi inom sensortillverkning för mobiltelefonerna kommer upp i större sensorstorlekar som FX.

Med detta i tankarna så inser man att sensorytan är viktigare än de enskilda pixlarnas storlek. Detta innebäär oxå att när dagens mobiltelefonsensorer vuxit till samma storlek som en FX-sensor så kommer det att handla om ett par hundra Mpix och den sensorn kommer att utklassa allt som tidigare funnits i sensor-väg...

 

[OlaGustafsson]

Tack!!
Innebär det att jag tappar i utskriftskvallitet i och med att pixlarna blir större, eller måste jag upp på stora plancer för att det skall märkas?
/Ola.

 

[MrKarisma]

Öh... nej, du får bättre kvalité ju större sensorn är. Pixlar är inte speciellt viktigt längre. 12 räcker mer än väl till det mesta.

 

[OlaGustafsson]

TACK för alla kommentarer och all hjälp!! -Fotosidan när den är som bäst

 

[The_SuedeII]

det är väll större pixlar i D700 och större pixlar har lättare att ta in information, typ? Rätta mig om jag har fel

Istället för att rätta ska jag göra något mycket mer irriterande; ställa en fråga:

-Vad definierar ordet "information" när vi pratar om bilder?

En enda 36x24mm stor pixel hade ju haft ett enormat ljusintag, och ett enormt signal/brus-förhållande. Men hade "bilden" innehållit speciellt mycket information egentligen?
....................................

I övrigt så är det effektivitet gånger yta som bestämmer ljusintag. Yta är ju en "lätt" parameter, men effektivitet är lite mer invecklat. Effektiviteten definieras av en enhet som förkortas "QE", Quantum Efficiency.

Översatt och uttytt betyder QE hur många elektroner som kan mätas när sensorn träffats av ett visst antal fotoner. En foton är ju egentligen inte en partikel, utan en våg, precis som ljud. Men ofta använder man en "foton" för att ställa upp enklare modeller av hur ljus beter sig. En "foton" är helt enkelt den mängd ljusenergi (i vågform) som motsvarar exakt en elektronladdning.

1:1, eller 100% hade varit en perfekt omvandling. ALLT ljus som träffar sensorn omvandlas till en elektrisk signal, inget går förlorat till andra energityper som värme eller rörelse. En så perfekt sensor finns naturligtvis inte, och kommer heller aldrig att existera. Normalt sett ligger man runt 35%, nyare och bättre sensorer som t.ex D3s, D7000, SonyA580, Pentax K5, Canon 1D4 ligger runt 50%. Men de absolut mest effektiva sensorerna finns i kompaktkameror (!). Trots sina väldigt små pixlar är de ofta mer effektiva än t.o.m en D3s (56-58%). Effektivitet har alltså inte bara med pixelstorlek att göra.

Det finns alltså inget sätt att säga att en sensor är bättre än en annan BARA för att den är större/mindre, eller om den har större/mindre pixlar. Däremot finns det olika optimeringar, där man får bedöma hur man tänker använda kameran, och vilka objektiv som finns till systemet som kan tänkas fylla dina behov, för att få reda på vilket som är "rätt" sensorstorlek för dig.

 

[erro.se]

Det här är intressant. Varför tillverkar man då inte sensorer till systemkameror med samma teknik som till kompakter? Högre effektivitet per pixel, mycket större yta och en jäkla massa megapixlar. Vad är haken?

 

[ganska]

Det här är intressant. Varför tillverkar man då inte sensorer till systemkameror med samma teknik som till kompakter? Högre effektivitet per pixel, mycket större yta och en jäkla massa megapixlar. Vad är haken?

Pengar förmodligen.

 

[zingiber]

Istället för att rätta ska jag göra något mycket mer irriterande; ställa en fråga:
...
En foton är ju egentligen inte en partikel, utan en våg, precis som ljud.

då är det min tur att ställa en fråga - hur förklarar du fotoelektriska effekten med en vågmodell?
(ett kanske inte helt ovidkommande fysikaliskt fenomen i kiselbaserade fotosensorer.)

i modern fysik skulle man väl kalla fotonen 'en exitation i ett kvantiserat fält', eller i kortform 'en partikel', det är samma sak.

 

[elbe]

Det här är intressant. Varför tillverkar man då inte sensorer till systemkameror med samma teknik som till kompakter? Högre effektivitet per pixel, mycket större yta och en jäkla massa megapixlar. Vad är haken?

Sensorerna skulle nog bli väldigt dyra och en jäkla massa megapixlar är nog oxå en hake för den datorkraften som krävs för den massan finns nog inte än för kommersiellt bruk, vare sej i våra kameror eller datorer. En Canon 1D4 transporterar t.ex. idag 160 Mpix/s så elektroniken "glöder" men sätter man i ett par till DigicV, eller kanske bara två nya DigicVI, så kanske man skulle klara 32 Mpix med 10 bps.

 

[iSolen.se]

då är det min tur att ställa en fråga - hur förklarar du fotoelektriska effekten med en vågmodell?
(ett kanske inte helt ovidkommande fysikaliskt fenomen i kiselbaserade fotosensorer.)

i modern fysik skulle man väl kalla fotonen 'en exitation i ett kvantiserat fält', eller i kortform 'en partikel', det är samma sak.

Du hann före.

Men till vardags brukar man säga att fotonen är både våg och partikel. Studerar man vågor ser man vågen, studerar man partiklar ser man partikeln.

 

[m00ndancer]

Stor sensor = få exemplar per kiselbricka = dyra att göra / st
Liten sensor = många exemplar per kiselbricka = billiga att göra per st

 

[The_SuedeII]

Skillnaden är att partikeln inte kan förklara ens hälften av de optiska/fysiska effekterna, men vågen tillfredställer alla våra observerbara krav just nu (efter att man kommit in på kvantberäkningar). Vilket som är absolut "rätt" får vi överlåta till den som får fram en fungerande GUT, men de flesta är iaf väldigt säkra på att partikelmodellen är en förenklande modell av en mer komplex bakgrund. Den fysiska förklaringen till varför en våg kan påverka en materia tror jag att vi hoppar över.

Vill man då dra det ännu ett steg längre kan man ifrågasätta begreppet "våg", då vi ju inte absolut vet vad det är som propagerar vågen.

Att man kallar något som i vissa skalor måste befinna sig inom kvantteorierna för "partikeln" betyder inte att ordet motsvarar någon verklig betydelse - det är bara en konvention. Ordet "partikel" ger för de flesta automatiskt tolkningen "som ett litet sandkorn", vilket i väldigt många fall bara är missledande.
.............

Ang orginalfrågan... Som Leif sade tidigare:
Pengar... Och upplösning. Både i tillverkning, och på bildresultatet...

I tillverkningen därför att små sensorer tillverkas i andra maskiner. Dessa kan lysa ut "negativen" som sedan blir till kretsar med högre upplösning - men bara på en mindre yta. De maskiner där det är ekonomiskt hållbart att tillverka större sensorer (4/3 och större) kan helt enkelt inte hålla samma komponentupplösning på sensorytan.

I bildresultatet därför att det är ganska tungrott med råfiler som är hundra+ meg stora. Samt att alla pixlar ska ju läsas ut.... vill man hålla 5-10 bilder per sekund i serietagning blir det en herrans massa MBit per sekund.

Frågan är hur många som har nytta av att vi pressar pixelmängden till det yttersta (som Canon gjort tidigare), det finns ju alltid en gyllene medelväg (vad det gäller pris vs efterfrågan) mellan maximeringen av pixelmängd och maximeringen av ljuseffektivitet.

 

[macrobild]

Det här är intressant. Varför tillverkar man då inte sensorer till systemkameror med samma teknik som till kompakter? Högre effektivitet per pixel, mycket större yta och en jäkla massa megapixlar. Vad är haken?

Finns ingen litografiutrustning som klarar att fixa så stor sensoryta med full noggranhet och den lilla enskilda pixelyta det skulle innebära, idag kan canon belysa 24x36 mm stor yta med 21 mp

 

[macrobild]

då är det min tur att ställa en fråga - hur förklarar du fotoelektriska effekten med en vågmodell?
(ett kanske inte helt ovidkommande fysikaliskt fenomen i kiselbaserade fotosensorer.)

i modern fysik skulle man väl kalla fotonen 'en exitation i ett kvantiserat fält', eller i kortform 'en partikel', det är samma sak.

Googla på foton/fotoner

 

[Makten]

Det här är intressant. Varför tillverkar man då inte sensorer till systemkameror med samma teknik som till kompakter? Högre effektivitet per pixel, mycket större yta och en jäkla massa megapixlar. Vad är haken?

Kanske för att de små pixlarna har väldigt dåligt dynamiskt omfång. De "svämmar över" lätt och oavsett hur många du har, så klipper högdagrarna rimligen lika illa om sensorn är liten eller stor. Därtill har kompaktkamerorna i regel sjukt dålig färgåtergivning, troligen för att Bayerfiltret måste vara väldigt svagt för att kunna släppa igenom tillräckligt med ljus för att det inte ska bli ett enda brusinferno.

Så även om större pixlar har sämre verkningsgrad per ytenhet, så lär de vid tillräckligt stor sensorstorlek ge bättre bildkvalitet. Varje enskild pixel beter sig ju som sagt likadant oavsett hur stor sensorn än är.

 

[The_SuedeII]

Naturligtvis är det så, vid vissa av produktionsmöjligheternas bestämda brytpunkter.

Men att säga att kompaktkameror måste ha dåligt dynamiskt omfång stämmer inte riktigt. En Canon G12 har drygt 11Ev DR, en Nikon 700 har knappt 12Ev DR. Skillnaden är lite mer än 2/3Ev. Skillnaden i pixelstorlek är (8.4² / 2.03²) = ca 17ggr större pixelarea i D700.

17ggr mindre pixelarea, 2/3Ev lägre DR (!). Och förutom detta så har G12 nästan 2.5ggr så stor ljuskapacitet (17x10k = 170ke-) på en yta där D700 "bara" har 60ke-. Så även om DR är mindre, så är signalen (på bas-ISO) ca 1Ev renare per mm² i de egentliga "djupa skuggorna" vid -9Ev.

Att färgåtergivningen är dålig är lika mycket ett medvetet val* som ett nödvändigt ont**.
*Den genomsnittlige kompaktkameraköparen är mer intresserad av att allt ska ha MYCKET färg än att allt ska ha "rätt" färg. Mycket färgstyrka i genomsnittet av en bild kan man lättare uppnå med svaga filter, även om det låter motintuitivt. Men skillnaden är inte så stor som man kan tro, bland annat ligger Olympus vanliga DSLR- och µFT-kameror ungefär likvärdigt med de bättre kompaktkamerorna vad det gäller filtreringen. Sigmas Foveon ligger ca 2-4ggr SÄMRE än en kompaktkamera. Man får göra ett aktivt val som konstruktör här - nogranna färgfilter ställer också till en del problem.
**En mindre pixel kommer rent geometriskt ställa högre krav på filterpaketet, att ljuset kommer in rakt uppifrån för att träffa "där det ska". Att minska tjockleken på färgfilterlagret är EN möjlig väg att komma runt detta, men det finns många andra.
..........

Men jämförelsen med kompakter är ganska avlägsen. Vi kan inte tillverka en APS-sensor med denna teknik. Den teknik som finns tillgänlig för sensorer i större klasser idag skulle jag uppskatta "håller måttet" ner till ca 3µm pixlar, som en DX-kamera med 42MP. Sedan springer man rakt in i en "vägg" där alla förluster plötsligt ökar lavinartat. Samma sak händer för kompaktsensorer vid ca 1.7µm - den enda anledningen till att många kompakter och telefonkameror har sensorer med 1.4µm pp är för att man vill kunna skryta med MP-antalet. Rent bildkvalitetsmässigt är det en ren förlust.

 

[macrobild]

Att en kompaktkamera skulle ha dåligt DR är idag en myt, dagens kameror "svämmar inte över" så som de äldre CCD sensorerna gjorde , det finns sedan en tid överbelastningsskydd/överspänningsskydd som skall förhindra " blooming" vad det gäller ccd, cmos .

Joakim
När det gäller enskilda pixlar under 1,7micron så har väl BSI en positiv inverkan vad jag förstår av Eric Fossum, vad är det som gör att mobilkamerorna inte skulle vinna något med högre upplösning? Objektiven, färgfilter, cross talk?