Por que não há sensor de quadro completo, mas baixa resolução?

Por isso, acabei de assistir a uma revisão do Sony NEX-7, que é de 24 MP no tamanho APS-C .... Sou usuário da Canon e penso imediatamente no anunciado Canon Powershot G1X com quase o sensor APS-C, mas em um nível mais baixo resolução.

De repente, surge uma pergunta:

Por que não houve um sensor de quadro inteiro, mas de baixa resolução?

Não tenho conhecimento da fabricação de sensores de imagem, mas me perguntei: "faria sentido criar um sensor de quadro completo barato e com resolução muito baixa?"

Achei que isso faria sentido. Para iniciantes, excelente desempenho ISO, em segundo lugar, maior controle do DOF.

Eles não estão disponíveis para os consumidores sem gastar uma quantia significativa em equipamentos fotográficos de nível superior.

Por exemplo, se eu criar um sensor de quadro completo com resolução de 10MP, seria barato fabricá-lo? Caso contrário, quais são as razões que tornam os sensores de quadro completo tão caros? Ainda seria caro fabricar esse sensor se a resolução fosse muito baixa, como 10MP ou até 8MP etc?

Sei que é uma questão teórica, mas se a Canon puder oferecer uma câmera compacta Powershot com sensor de quadro inteiro a 8MP por menos de US $ 1000 (USD), eu definitivamente compraria!

Conforme mencionado pelas respostas de @matt e @rowland, o preço está diretamente vinculado à área de silício usada para criar o sensor. Idealmente, um sensor com o dobro da área deve custar o dobro. Como toda a produção de eletrônicos em silício (e outros substratos) terá falhas, nem todos os chips / sensores produzidos funcionarão. A taxa de rendimento (como é chamada) é menor quando o sensor é maior, usando o mesmo processo de produção.

Imagine um sensor A que seja duas vezes maior nas duas direções em comparação com outro sensor B. Isso significa que você pode produzir 4 vezes mais do sensor B na mesma área do sensor A. Mas se você tiver uma falha nessa área, você ' ainda restam 3 sensores Bs utilizáveis. Se você estivesse produzindo o sensor A, teria que descartá-lo. Isso significa que a taxa de rendimento é muito maior para sensores menores, o que aumenta as diferenças de preço.

Quanto menor o chip / sensor, menor área e maior taxa de rendimento, o que significa um preço muito mais baixo.

O preço do sensor é mais proporcional ao tamanho físico do sensor do que o número de pixels dentro dele. Existem sensores de quadro completo com menor número de pixels em alguns dos modelos mais antigos (por exemplo, os primeiros Canon 1Ds). Vale notar que a sensibilidade é menor do que os sensores modernos - não porque os pixels são maiores, mas devido a outros avanços.

Pode haver espaço para criar pixels maiores, mas não seria necessariamente mais barato.

Veja a Nikon D3X vs D3S . Ambos têm o mesmo tamanho de sensor, mas o D3X tem o dobro da resolução (25 MP vs 12 MP). As câmeras são quase idênticas, mas a menor resolução é de US $ 5200 contra US $ 8000 para a de maior resolução.

O sensor de 25 MP requer circuitos mais finos e, portanto, terá rendimentos mais baixos. Ao mesmo tempo, existe um mercado para ambos, porque a D3S pode produzir imagens muito mais limpas, mas não as imprime como grandes. Sua faixa ISO padrão atinge 12800 (com aumento para 102400), enquanto o D3X possui uma faixa padrão que atinge o máximo em 1600 (com aumento para 6400).

Só para adicionar um pouco mais interessante: era uma vez um sensor de quadro completo de resolução relativamente baixa. O Contax N era um design de quadro completo de seis megapixels.

Infelizmente, apesar da baixa resolução, seu desempenho com pouca luz foi bastante ruim (mesmo em comparação com outras câmeras da época). Eles parecem ter desistido mais ou menos de conseguir focar automaticamente, e construíram um modo de bracketing de foco. Sendo uma Contax, também era bastante caro.

No lado positivo, na ISO 100 ou abaixo, provavelmente tinha o melhor sensor de 6 megapixels já construído, e as lentes Zeiss são realmente muito boas.

Conclusão: A Contax reduziu o N após menos de um ano no mercado. Logo depois disso, a Contax saiu totalmente do mercado.

Esta é basicamente a lei de Moore no trabalho. A tecnologia de fabricação de sensores segue a mesma regra básica de qualquer outro chip: com o tempo, o número de elementos que podem ser colocados em um chip dobra por um custo aproximadamente semelhante. Pode ser um pouco mais barato continuar usando um nível de tecnologia estabelecido, pois existem alguns custos irrecuperáveis, mas em geral as instalações de fabricação são atualizadas à medida que novas tecnologias surgem. Não há grandes economias em fazê-lo da "maneira antiga". O principal fator de distinção é o tamanho, e isso escala com a área , e pior, com uma escala não linear, porque tornar uma área maior sem falhas é mais difícil do que fazer muitas fichas menores no mesmo espaço. Portanto, sensores maiores sempre serão mais caros.

Algumas câmeras digitais de quadro completo tinham resolução relativamente baixa: a Canon 5D tinha 12,8 MP e foi lançada após os 17MP 1Ds Mk II. A Nikon D3 e D3s eram 12,1 MP. O D3s foi introduzido um ano depois do 24.5MP D3X com o dobro da resolução.

No final de 2015, os modelos de quadro completo de maior resolução são os Canon 5Ds de 50MP (e variante 5DS R) e o Nikon D810 de 36,3MP, mas ambos os fabricantes ainda oferecem modelos de quadro completo, como o 20MP 6D e o 24MP D600. A Canon 6D possui apenas quarenta por cento do número de pixels que as 5Ds e a D610 possui apenas dois terços da quantidade de pixels da D810.

Atualmente, a Sony oferece o α7 sem espelho em três variantes: o α7s de 12,2MP, o α7 II de 24,3MP e o α7R II de 47,4MP. O α7s possui aproximadamente um quarto da contagem de pixels do α7R II.

Parece haver um mal-entendido de que baixa resolução significa melhor desempenho com pouca luz. No entanto, desde que os intervalos entre os photosites individuais sejam pequenos o suficiente, o aumento da resolução dificilmente diminui o desempenho de pouca luz (ele reúne uma quantidade semelhante de luz).