Ich lese diese Beschreibung zur Sensorgröße:
Digitale Kompaktkameras haben wesentlich kleinere Sensoren, die eine ähnliche Pixelzahl bieten. Infolgedessen sind die Pixel viel kleiner, was ein wesentlicher Grund für den Unterschied in der Bildqualität ist, insbesondere in Bezug auf Rauschen und Dynamikumfang .
Könnten Sie bitte den letzten Satz erläutern: Wie ist die Beziehung zwischen Sensorgröße und Bildqualität? Was sind insbesondere die Vor- und Nachteile eines kleinen Sensors (einer Kompaktkamera im Gegensatz zu einem großen Sensor einer DSLR-Kamera)?
Ein digitaler Bildsensor ist letztendlich ein Gerät, das die photovoltaischen oder photoleitenden Eigenschaften von Fotodioden nutzt , um Photonen in Elektronen (Ladung) umzuwandeln, die später als Sättigungswert ausgelesen und in ein digitales Pixel umgewandelt werden können. Dies ist ein Analog-zu-Analog- und dann ein Analog-zu-Digital-Wandlungsprozess.
Das für die Bildgebung relevante Schlüsselverhalten einer Fotodiode, die Umwandlung von Photonen in Elektronen , verbessert sich mit der Gesamtfläche. Je größer die Oberfläche, desto größer die Fläche zum Erfassen von Photoneneinschlägen pro Fotodiode und desto größer die physikalische Materialfläche, innerhalb der Elektronenladung (Signal) gesammelt werden kann. Mit anderen Worten, eine größere physische Pixelfläche entspricht einem höheren Signalverhältnis. Die "Tiefe" eines Brunnens ist für moderne CFA-Sensoren vom Bayer-Typ letztendlich unerheblich, da ein tieferes Eindringen nur wirklich eine Filterwirkung hat ... je tiefer ein Photon in eine Fotodiode eindringt, desto mehr blauverschobenes Licht wird zugunsten von rotverschobenem herausgefiltert Licht. Dies liegt an der Antwortkurvevon der Art von Silizium, die in Fotodioden verwendet wird ... die für Infrarotwellenlängen empfindlicher sind als für sichtbare Lichtwellenlängen und empfindlicher für sichtbare Lichtwellenlängen als für Ultraviolett- und Röntgenwellenlängen.
Schließlich erzeugen Bildsensoren als elektronische Geräte eine Vielzahl von Formen von elektronischem Rauschen. Insbesondere sind sie anfällig für eine geringe Anzahl von Elektronen in jeder gegebenen Fotodiode, die durch den niedrigen Dunkelstrompegel erzeugt werdendas läuft immer durch den Sensor. Da es sich um Geräte handelt, die empfindlich auf elektromagnetische Frequenzen reagieren, kann das Eigenfeld des Sensors selbst durch starke, in der Nähe befindliche Geräte beeinflusst werden, die ihre eigenen elektromagnetischen Frequenzen aussenden (wenn sie nicht ordnungsgemäß abgeschirmt sind), was zu Streifenbildung führen kann. Geringfügige Unterschiede in der genauen elektrischen Reaktion jedes Pixels können geringfügige Abweichungen beim Auslesen der in einer Fotodiode angesammelten Ladung hervorrufen, und es kann zu thermisch induzierten Formen von Rauschen kommen. Diese Formen von Rauschen erzeugen einen Signalboden, bei dem es schwierig oder unmöglich wird, zu bestimmen, ob ein digitaler Pixelpegel das Produkt eines tatsächlichen Photoneneinfangs oder aufgrund von elektronischem und thermischem Rauschen ist. Solange das Bildsignal größer ist als das Grundrauschen oder anders ausgedrückt das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)hoch ist, kann ein brauchbares Bild erzeugt werden.
Wenn alle Dinge gleich sind ... und damit meine ich die gleiche Anzahl von Pixeln, die gleichen ultimativen Sensordesigneigenschaften, die gleiche Menge an Dunkelstrom, die gleiche Menge an Leserauschen ... ein kleinerer Sensor ist lauter als ein größerer Sensor, da der größere Sensor mit genau der gleichen Anzahl von Pixeln eine größere Oberfläche für jedes dieser Pixel haben kann, wodurch mehr Elektronen für jeden gegebenen Photoneneinschlag eingefangen werden können. Ein größeres Pixel hat einen höheren maximalen Sättigungspunkt , was eine größere Gesamtelektronenladung ermöglicht, bevor das Pixel "voll" oder vollständig weiß ist. Dies erhöht das SNR von Natur aus, reduziert den Einfluss, den elektronisches Rauschen auf das endgültige Bildsignal hat, und erzeugt weniger verrauschte Bilder bei genau denselben Einstellungen wie bei einem kleineren Sensor.
Der Dynamikbereich ist der gesamte nutzbare BereichTonwertbereich, der von einem Sensor verfügbar ist. Sie wird letztendlich durch die Menge des in einem Sensor vorhandenen elektronischen Rauschens und den maximalen Sättigungspunkt der Pixel oder das Verhältnis zwischen dem Mittelwert des elektronischen Rauschens und dem maximalen Sättigungspunkt jedes Pixels im Sensor beeinflusst. Unter sonst gleichen Bedingungen ist der Dynamikbereich bei einem größeren Sensor besser, da das SNR selbst bei niedrigen Signalpegeln etwas besser ist als bei einem kleineren Sensor und bei höheren Signalpegeln erheblich besser sein kann. Wie es heutzutage bei Bildsensoren häufig der Fall ist, erhöht die Erhöhung der Pixelgröße oder in diesem Fall die Erhöhung der maximalen Empfindlichkeit (ISO) eines Pixels auch die maximale Menge an Leserauschen bei niedrigem ISO. Dies ist letztendlich auf eine schlechte Kontrolle über elektronisches Rauschen zurückzuführen. Dies führt bei größeren Sensoren zu einem höheren Leserauschen bei minimalem ISO als bei kleineren Sensoren. Während die Erhöhung des Leserauschens im Vergleich zur Erhöhung des maximalen Sättigungspunkts oft immer noch gering ist und daher das maximale SNR nicht stark beeinflusst, kann es alle Gewinne beim minimalen SNR-Pegel des Sensors abschwächen oder eliminieren, wodurch jede Verbesserung des Dynamikbereichs reduziert oder eliminiert wird sowie.
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