As mesmas configurações da câmera levam à mesma exposição em diferentes tamanhos de sensor?

Digamos que eu tenho uma câmera micro-4 / 3rd e uma câmera full frame, ambas definidas como 1/60 em f / 2.8, tirando uma foto da mesma cena na mesma iluminação. A exposição será a mesma nas duas câmeras, apesar dos diferentes tamanhos de sensor?

A razão pela qual estou perguntando é por causa da diferença de profundidade de campo entre os sensores micro-4/3 e full frame. Estou descobrindo que, para tirar uma foto de certas cenas com a câmera full frame na mesma profundidade de campo que a câmera micro-4 / 3rd, preciso aumentar a abertura, o que, por sua vez, me obriga a pôr em marcha o ISO.

Sim. A exposição é baseada na quantidade de luz que atinge um determinado ponto do sensor (ou filme), não na quantidade total de luz para toda a área. (A luz que atinge os cantos não afeta a luz que atinge o centro ou qualquer outro lugar.) Ou, em sentido inverso, um sensor de quadro inteiro registra mais luz geral, mas para a mesma exposição, é exatamente tanto mais luz quanto mais área do sensor.

Pense da seguinte maneira: se você tirar uma imagem em tamanho cheio e cortar um pequeno retângulo do meio, a exposição lá (ignorando vinhetas e quedas de luz) é a mesma que a exposição para a coisa toda.

Agora, em vez de cortar, imagine substituir o sensor de quadro inteiro por um menor. Mesma exposição, apenas menos da imagem gravada.

Obviamente, uma imagem cortada tem menos luz no geral . O segredo é que nós "trapaceamos" quando aumentamos. Mantemos o brilho o mesmo, mesmo que o número real de fótons gravados por área seja "esticado". Ou seja, se no sensor, 200 milhões de fótons coletados em um quadrado representam um cinza médio, se imprimirmos para que o quadrado seja 10 "× 10", não espalharemos o brilho, tornando-o muito mais escuro - em vez disso, mantemos o brilho, por isso é o mesmo cinza.

Além disso, sim, você precisa aumentar o ISO (ou velocidade do obturador) para obter o mesmo brilho final da imagem com uma abertura menor para maior profundidade de campo em um sensor maior. Mas, assumindo uma tecnologia praticamente igual, o sensor maior deve emitir a mesma quantidade de ruído naquele ISO mais alto que o menor, com sensibilidades mais baixas.

Em concessão ao longo tópico de comentários abaixo, acrescentarei: se você estiver literalmente comparando duas combinações de câmeras no mundo real, a exposição exata poderá variar por vários motivos. Uma delas é a transmissão real de luz para uma determinada lente em um determinado ponto f - os próprios elementos da lente não são perfeitos e bloqueiam um pouco de luz. Isso difere de lente para lente. Segundo, os fabricantes de lentes se aproximam da parada mais próxima ao declarar a abertura e podem não ser perfeitamente precisos. Terceiro, a precisão do ISO varia de fabricante para fabricante - o ISO 800 em uma câmera pode fornecer a mesma exposição que o ISO 640 em outra. Todos esses fatores devem ser (mesmo cumulativamente) inferiores a uma parada. E o mais importante, esses fatores são independentes e não estão relacionados ao tamanho do sensor, e foi por isso que os deixei de fora da resposta original.

Digamos que eu tenho uma câmera micro-4 / 3rd e uma câmera full frame, ambas definidas como 1/60 em f / 2.8, tirando uma foto da mesma cena na mesma iluminação. A exposição será a mesma nas duas câmeras, apesar dos diferentes tamanhos de sensor?

Sim - se é a mesma lente ou ambas as lentes têm a mesma transmissão e assumindo que, ao dizer "mesma exposição", você está usando a mesma classificação ISO (para equilibrar as diferenças na eficiência do sensor).

Ressalvas:

• O mesmo ISO não significa o mesmo nível de ruído.

  Diferentes sensores operando no mesmo nível ISO capturam diferentes quantidades de luz, mas os transformam na mesma exposição. No entanto, mesmo que a exposição seja a mesma, a capacidade de resolver detalhes entre o ruído será diferente. O sistema de classificação ISO foi projetado para levar em consideração as diferenças na eficiência do sensor, para que você possa definir qualquer sensor, independentemente do tamanho ou eficiência, para ISO200 e obter a mesma exposição. Para conseguir isso, um sensor de quadro completo que trabalha na ISO200 está coletando muito mais luz do que um sensor 4/3 na ISO200 para a mesma cena, e está apenas aplicando internamente uma quantidade diferente de ganho para traduzir a cena na mesma valores de brilho.

  Tudo parecerá equivalente no resultado final em termos de exposição, exceto que o quadro inteiro terá níveis de ruído mais baixos desde que começou com mais informações sobre a luz. Observe que também pode haver diferenças de eficiência entre sensores do mesmo tamanho; portanto, não está relacionado apenas ao tamanho do sensor, embora esse seja o principal fator. Em resumo, ISO 800 em FF é a mesma exposição que ISO 800 em 4/3, mas você terá diferentes ruídos e faixa dinâmica, uma vez que não é a mesma eficiência do sensor.

• O mesmo f-stop não significa necessariamente a mesma transmissão de lente.

  O método comum para determinar quanta luz entra pela lente é um ponto f. No entanto, essa medida é baseada no diâmetro da abertura, mas não leva em consideração as propriedades transmissivas dos elementos da lente (ou seja, quanta luz é absorvida pelo vidro na lente). Todo o vidro da lente absorve um pouco de luz. Lentes modernas com vários revestimentos absorvem muito menos, e não é incomum que uma lente moderna simples transmita mais de 99% da luz.

  Sem filtros, o efeito da perda de transmissão em uma lente multirrevestida moderna é tão pequeno que em quase todos os casos pode ser ignorado, tornando isso pouco mais que um exercício acadêmico com pouco valor prático. Os casos em que não pode ser ignorado podem incluir filmagens para o cinema, em que várias fotos consecutivas devem ter a mesma exposição, embora possam usar lentes muito diferentes. É por isso que as paradas foram inventadas; são como f-stops, pois levam em consideração as propriedades de transmissão de todo o seu vidro.

Nota: A resposta a seguir foi originalmente escrita em resposta a outra pergunta que, embora muito parecida com esta, preocupava-se especificamente com as diferenças entre os tamanhos dos sensores ao fotografar em situações de pouca luz.

O sensor de 1 polegada fornecerá a mesma exposição na mesma abertura e as configurações ISO em comparação com o sensor APS-C?

Exposição é uma medida da densidade de campo da luz. O meio é uma expressão de quanta luz é capturada por unidade de área.

Se você tiver o mesmo ISO, número f e tempo do obturador, obterá a mesma exposição . Pode haver pequenas diferenças devido às imprecisões de diferentes câmeras no que diz respeito ao ISO, tempo do obturador e abertura reais, bem como à quantidade variável de luz que é perdida ao viajar através de várias lentes. Mas, para fins de fotografia criativa, qualquer coisa entre 1/6 a 1/3 de parada é vista o mais próximo possível .

O que você perde com um sensor menor, especialmente ao fotografar em condições de pouca luz, é a quantidade total de luz coletada . Quando a densidade de campo da luz é a mesma, a quantidade de luz que cai em cada milímetro quadrado é a mesma, mas o sensor que é quatro vezes maior em termos de área coleta quatro vezes mais fótons espalhados em quatro vezes a área. Supondo que o ângulo de visão seja o mesmo com as duas câmeras devido a diferentes lentes de distância focal, o brilho de cada mm² será o mesmo, mas o sensor maior produzirá uma imagem maior. Isso é significativo quando aumentamos a imagem do tamanho que está no sensor para o tamanho com o qual queremos exibi-la.

Se as imagens dos dois sensores forem ampliadas para o mesmo tamanho de exibição, a imagem do sensor maior exigirá menos ampliação do que a imagem do sensor menor. Quando as imagens são ampliadas do tamanho em que são projetadas no sensor, tudo é ampliado: a imagem da luz que foi projetada no sensor e gravada, o ruído gerado pela câmera, o ruído criado pela natureza aleatória da luz, desfoque devido problemas de movimento e foco / DOF e quaisquer imperfeições ópticas devido à lente.

Portanto, no final, o que um sensor maior oferece é a capacidade de aumentar menos para obter o mesmo tamanho de tela, o que significa que todas as imperfeições na foto não são tão ampliadas quanto seriam com um sensor menor.

Porém, em algumas situações, existem técnicas que permitem melhorar o desempenho dos sensores menores e maiores. Filmar com ISO mais baixo para uma exposição mais longa, por exemplo, reduzirá a influência do ruído da foto. É claro que isso pode exigir um tripé ou outro meio de estabilizar a câmera. O uso de subtração de quadro escuro pode reduzir a influência do ruído constante de leitura produzido pela câmera. Empilhar várias imagens da mesma cena reduzirá o ruído aleatório em cada quadro. O empilhamento quase certamente requer um tripé. Mas quaisquer melhorias que você fizer usando o sensor menor também podem ser feitas usando o sensor maior. Assim, o sensor maior manterá sempre sua vantagem de coletar luz quando ambos são baseados na mesma tecnologia.

A velocidade do obturador é um componente fácil de exposição para entender. Reduza pela metade a velocidade do obturador e você terá metade da quantidade de luz que atinge o sensor. 1/50 em um sensor pequeno produz a mesma quantidade de luz por metro quadrado que em um sensor grande. O sensor grande apenas captura uma área maior dele.

O campo de visão e abertura é um componente interessante da exposição. É por isso que a abertura é um tamanho relativo à distância focal. Se não fosse, precisaríamos de calculadoras nos bolsos toda vez que a trocássemos.

Imagine que você tem um diâmetro de abertura de 5 mm (área de 78,5 mm²) e aumenta seu campo de visão em um fator de dois (30º a 60º). Isso agora aumenta a quantidade de luz que atinge a mesma área em um fator de quatro (pi.R²), o que significa que o seu ISO precisaria diminuir um fator de quatro ou a velocidade do obturador reduzida em um fator de quatro.

Agora, se você mantiver o tamanho da abertura física diretamente proporcional ao campo de visão (determinado pela distância focal e tamanho do sensor), estará cancelando o componente do campo de visão. É aqui que o f-stop entra em cena. Tudo o que importa agora é a proporção. Quando sua abertura é 1 / 2,8 do tamanho da distância focal, por exemplo, a mesma quantidade de luz em uma determinada velocidade do obturador atingirá o sensor, independentemente da distância focal.

Isso significa que a abertura está ficando fisicamente menor em ângulos amplos (menos zoom) e maior em campos de visão menores (mais zoom).

Como isso funciona em sensores pequenos e grandes? Bem, em um sensor grande, o mesmo campo de visão (cone de luz) é restrito à mesma quantidade pela abertura da lente, mas é expandido para cobrir um número maior de sensores.

ISO, por outro lado, é um padrão. Determina uma exposição padrão em qualquer velocidade e abertura do obturador.

Editado para esclarecimentos

A razão pela qual um sensor grande é capaz de produzir uma exposição menos ruidosa é porque a área de cada pixel é maior (às vezes significativamente maior). O que isso significa é que o nível de sinal (luz) comparado ao nível de ruído que atinge cada pixel é maior. Pense nisso como um balde de água com a mesma quantidade de fuligem no fundo. Um balde de 5L terá mais água que fuligem versus um balde de 2L, aumentando a utilidade desse balde.

Essa é a relação sinal-ruído (SNR). Em um apontar e disparar, a proporção de sinal para ruído é consideravelmente menor. Dobrar o ISO para todos os efeitos reduz pela metade o SNR. Devido a esses grandes photosites de balde em uma SLR digital, o ISO pode ser expandido consideravelmente mais alto e ainda alcançar menos ruído do que apontar e disparar, apesar do mesmo volume de luz atingindo o chip do sensor.

Ufa. Isso é confuso.