Wie ist es möglich, dass es mit einem Sensor einer bestimmten Größe (z. B. APS-C) möglich ist, Bildkameras unterschiedlicher Größe zu erhalten (damit meine ich eine 10-Megapixel-Kamera, eine 15-Megapixel-Kamera usw.)? Wo findet diese Übersetzung zwischen Sensorgröße und Bildgröße statt? Passiert es in der Bildverarbeitungsphase der Kamera? Gibt es eine Grenze für die Anzahl der Megapixel, die Sie von einer bestimmten Größe des Bildsensors erhalten können?
Ich hätte gerne eine sehr technische Antwort darauf.
Auf die gleiche Weise können wir einen HDTV so groß machen wie einen alten Fernseher mit niedriger Auflösung oder sogar noch kleiner. Wir machen die Pixel auf dem Sensor kleiner.
Die Sensorgröße (APS-C, Vollformat usw.) bezieht sich auf die Größe des Bereichs, auf den das Licht fokussiert wird. Es kann sehr groß sein im Fall von Forschungsteleskopsensoren und digitalen Mittelformatkameras oder sehr klein im Fall von Dingen wie Smartphone-Kameras und anderen eingebetteten Kameras oder irgendwo dazwischen. Während es schwieriger ist, einen hochauflösenden Sensor zu bauen, je kleiner er ist, gibt es keine direkte Korrelation zwischen Sensorgröße und Sensorauflösung.
Die Sensorauflösung (Megapixel) hingegen ist einfach die Anzahl der Lichtpunkte, die innerhalb des Sensorbereichs abgetastet werden. Je kleiner Sie diese Pixel machen, desto mehr davon passen in einen bestimmten Bereich und desto höher kann die Auflösung für diesen Sensor sein.
Da wir Handykameras mit mehr als 13 Megapixeln haben, könnte die Frage auftauchen, warum wir nur Vollformat-DSLRs mit 20 oder 30 Megapixeln haben (da der Sensor so viel größer ist). Der Grund ist zweifach. Ein Teil davon ist, dass wir zwar in der Lage sein können, sehr, sehr kleine Pixel herzustellen, die Skalierung von einem sehr kleinen Bereich jedoch Herausforderungen wie das Wärmemanagement und die Unterstützung der Struktur des Sensors selbst mit sich bringt. Ein weiterer Teil davon ist die Qualität des Sensors. Wir können vielleicht einen 13-Megapixel-Sensor in einen Bereich von der Größe eines Radiergummis stopfen, aber die Qualität dieses Sensors ist bei weitem nicht so gut wie die eines Vollbildsensors, da er viel komplexere Sensoren verwenden kann. Das ist auch Teil des Konzepts hinter den sogenannten „Ultrapixeln“, die HTC in ihren geringer auflösenden, aber teilweise leistungsfähigeren Smartphone-Kameras verwendet.
Also, was ist die Grenze der Auflösung, nun, letztendlich ist das Hauptproblem, auf das wir stoßen, etwas, das als Beugungsbegrenzung bezeichnet wird. Wir können Pixel so klein machen, dass es praktisch keinen Unterschied macht, da Licht ab einer bestimmten Größe gebeugt wird und wir kleinere Pixel nicht zuverlässig auflösen können. Dies ist ein weiterer Grund dafür, dass Kameras die Grenzen moderner High-End-DSLRs kaum überschreiten. Der Vorteil jedes zusätzlichen Megapixels wird im Vergleich zu anderen Verstärkungsbereichen immer weniger zum Vorteil.
Auf den physischen Sensoren befinden sich eine Reihe von Pixeln. Je kleiner Sie ein Pixel machen können, desto mehr Pixel können Sie auf den Sensor bekommen.
Mit der Zeit und Fortschritten in Forschung und Fertigung konnten Sensorhersteller Kameras mit höherer Auflösung produzieren, da die Pixelgrößen kleiner wurden.
Je größer das Pixel, desto geringer das Rauschen (ohne Berücksichtigung anderer Verbesserungen, die im Laufe der Zeit natürlicherweise auftreten).
Esa Paulasto
A. J. Henderson