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

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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!

Gapton
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Uma pergunta anterior minha (sobre ISO vs pós-processamento) provocou uma descrição do design do chip do sensor. A nova Sony possui amplificadores internos que eliminam uma fonte de ruído, e o mesmo raciocínio sugere que agora não há desvantagem em agrupar os pixels para obter o mesmo resultado. Sua imagem com pouca luz e alto iso pode combinar (adicionar, e não média) pixels adjuntos e não ter um ruído extra por célula que seria diferente de ter células maiores.
JDługosz 01/09/2015

Respostas:

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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.

Håkon K. Olafsen
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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.

Rowland Shaw
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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).

Itai
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Sim, os D3s são incríveis. Ele praticamente vê no escuro, mas a resolução e o ruído ainda são substancialmente melhores do que o filme em que você poderia digitalizar. Para a maioria dos filmes "normais", se você digitalizá-los para obter os 12 MPix dos D3s, verá muito ruído.
Olin Lathrop
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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.

Jerry Coffin
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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.

Leia meu perfil
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Esta é uma aplicação errada da lei de Moore. No caso do sensor, os principais mergulhadores de preços são a superfície (como: mais silicone custa mais dinheiro) e a superfície (superfície maior = maior chance de falha). Ao contrário dos chips (como o Intel multi core), você não tem como "queimar" parte de um chip (digamos que 1 ou 12 núcleos são ruins, bloqueie 2 e venda como um processador de 10 núcleos) - porque toda a superfície deve funcionar. Sem cauda longa, reduzindo significativamente o rendimento.
TomTom
Além disso, coisas como a sensibilidade do sensor dependem em grande parte da superfície da armadilha fotográfica (tamanho do pixel). Enquanto estruturas mais refinadas facilitam certas coisas - no final, o tamanho da superfície é significativo. Este não é o caso de um processador.
TomTom
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@ TomTom No entanto, o que eu escrevi há quase cinco anos atrás continua basicamente verdadeiro - a densidade do sensor continua e continua a aumentar. Também não acho que você esteja certo em exigir a perfeição - os pixels mortos são mascarados e, quanto menores, mais você pode mascarar sem ter efeito visível.
Por favor, leia meu perfil
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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.

Michael C
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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).

Michael
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Embora seja potencialmente verdade, essa não é uma resposta para a pergunta, conforme solicitado.
Philip Kendall
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Isto está incorreto. Resolução mais baixa com o mesmo tamanho de sensor significa mais área para cada photosite. Isso leva a uma menor relação sinal / ruído para cada photosite, dada a mesma luz total atingindo o sensor geral. Você não pode obter a mesma coisa calculando a média dos valores de vários photosites de um sensor de resolução mais alta devido ao ruído de quantização introduzido pelo A / D. Como um caso no mundo real, considere a Nikon D3x com o dobro da resolução dos D3s. As D3s têm melhor desempenho com pouca luz, * mesmo depois de filtrar uma imagem D3x com a mesma resolução ".
Olin Lathrop
Não, você não pode obter mais informações com a mesma quantidade de luz. Se as lacunas entre os photosites individuais forem pequenas o suficiente, a luz coletada seria semelhante. Embora o SNR seja maior para photosites individuais em sensores de resolução mais baixa, o maior número de photosites de um sensor de resolução mais alta pode ser 'agrupado' para gerar um SNR semelhante à resolução mais baixa (ou você pode fazer isso digitalmente ao reduzir o tamanho da imagem ) Esse é um mito há muito tempo e, recentemente, o DPReview finalmente o reconheceu.
Michael
Para comparar o ruído do sensor com resoluções diferentes, você deve redimensioná-lo para a mesma resolução e comparar o ruído aparente. Você perceberia que a diferença entre a quantidade de ruído dos dois sensores é insignificante, devido ao design semelhante do sensor.
Michael