Fotoskola: Så fungerar sensorer - en detaljerad genomgång
Denna artikel publicerades 2017 och där Martin Agfors slutar med "Framtiden: Global slutare löser flera problem" vilket nu aktualiseras när Sony A9 III släppts. Läs artikeln för att friska upp förståelsen för hur sensorer fungerar: Bland alla teknikdiskussioner kring kameror så finns det en kategori som dyker upp hela tiden: sensorer. Hur bra olika sensorer är, hur viktiga olika egenskaper är, hur de fungerar och vilken storlek man bör ha. Här får du en rejäl genomgång från grunden.
Få obegränsad och direkt tillgång till denna och alla Plus-artiklar för bara
20 kr
för en månad
Redan Plus? Logga in så kan du läsa denna artikel.
Direkt efter genomförd beställning så kan du läsa denna artikel.
Dessutom får du som Plus-medlem:
- Fri uppladdning av bilder
- Obegränsad tillgång till alla artiklar, nyheter och video
- Egen blogg och portfolio
- Mindre reklam
- Rabatt på stativ från Leofoto (gäller ej skjutstöd)
- Rabatt på kameraförsäkring hos Gefvert
- Rabatt på tidningen Fotosidan Magasin
- Rabatt på böcker i Fotosidans butik
Fotosidan är gratis! Som inloggad får du smarta funktioner. Du kan ladda upp 10 bilder och få kritik på dem. Du får vårt nyhetsbrev. Du kan skapa köp&sälj annonser mm
16 Kommentarer
Logga in för att kommentera
Mvh Daniel
Nu gör faktiskt nästan alla kameror i praktiken redan det här - när de sparar jpeg-filer i någon av de mindre, nedskalade, storlekarna. Men där drabbas vi dessvärre lite av att jpeg-formatet inte är den bästa containern för att bibehålla hög kvalitet, jpeg introducerar förstörande komprimering och reducerat bitdjup m m. Nedskalade filer komprimerade med oförstörande komprimering hade ju varit mycket, mycket bättre. Nu har en hel del kameror faktiskt ungefär det här också ... Det är faktiskt det som Canons sRaw och mRaw är: filer nedskalade till en fjärdedel eller till hälften, komprimerade med oförstörande komprimering. Trots nedskalningen bibehåller de väldigt, väldigt mycket av bildinformationen. Andra kameratillverkare har ju också provat det här, men med lite varierande resultat.
Men det finns en stor hake med allt det jag tog upp ovan - det är inte längre råfiler. Visst, Canons sRaw och mRaw är oförstörande komprimerade och de har större bitdjup än standard-jpeg ... Men det är dekonvulerade, framkallade, filer. De har genomgått processen där man räknat fram färgen i varje pixel och de har fått en tonkurva - sedan har de räknats ned till de mindre storlekarna. Men du har inte kvar den kompletta justerbarheten hos en råfil, du har låst vissa saker som inte längre kan justeras fullt ut.
Alternativet hade ju varit hårdvaru-binning, att läsa av pixlar i grupper istället för enskilt. Men då funkar inte nedskalning till en fjärdedel så bra på grund av hur färgfiltret ser ut, du bör skala ned typ 1:16 för att få ett bra resultat. Och då blir det inte mycket upplösning kvar från ens från en 100-megapixelssensor.
Sedan finns det ett annat ganska smart sätt att minska filstorlekar som Nikon länge använt: Att göra bitdjupet valbart. Ställer du in 12 bitars råfiler i en Nikon-kamera får du för det mesta filer som är 60-65% jämfört med storleken du får när du spar i 14 bitar. Och kör du på ISO 200 eller högre har du ändå inte mer omfång än vad som kan lagras med 12 bitars filer. Sony gör något liknande, om vi tar nya A9 som exempel så växlar den ned till 12 bitar så snart du kör serietagning vilket i mina ögon är en smart avvägning - kör du serietagning kör du ofta på högre iso och skulle du till äventyrs göra det på bas-ISO kan du nog offra ett halvt stegs omfång för att få farten.
Sist men inte minst borde en del kameratillverkare titta igenom hur de komprimerar råfiler. Idag är de flesta ganska bra på det, men fortfarande varierar råfilstorlekarna från (som bäst) lite drygt en megabyte per megapixel upp till drygt 2 megabyte per megapixel.
Det vore finfint om Nikon kunde ha en inställning där man kan välja bitdjup per ISO, eller helt enkelt en inställning som helt sonika sätter 12-bitars djup över ISO 200. Det vore lite som att äta kakan och ha den kvar.
Jag frågade en tekniker för några år sedan varför man inte kunde ha en inställning där kameran växlar ned till 12 bitar vid ett iso-värde, till 10 bitar vid ett annat (högre) och säg 8 bitar vid ett tredje (ännu högre). Men det trodde han skulle bli svårt eftersom A_/D-omvandlingen sköts av vad-de-nu-kallas (förprogrammerade små kretsar som gör en enda specifik sak väldigt snabbt och effektivt) och det var redan tillräckligt komplext att göra sådana som klarade två olika bitdjup.
Ditt förslag var ju betydligt mer komplicerat (samt ännu bättre och mer användbart) men jag tror på teknikerns förklaring till varför det inte gick.
"... A_/D-omvandlingen sköts av vad-de-nu-kallas (förprogrammerade små kretsar som gör en enda specifik sak väldigt snabbt och effektivt) ..."
"vad-de-nu-kallas" = LSI-kretsar = Large Scale Integration circuits. :-)
Teknikern har rätt i att det blir bökigt ifall man skall stoppa in ett flertal olika AD-omvandlare med olika upplösning. Men ifall det redan finns 12 och 14 bitars så borde det inte vara alltför svårt att fixa en automatisk omkoppling vid ett visst ISO-värde (dock inte alls säkert att det skulle gå att göra i efterskott med en enkel firmware uppgradering).
.
Peter
Tänk dessutom på att många motiv i sig själva inte är speciellt dynamiska (stor skillnad mellan mörkt och ljust). Att då lagra bilddata med 14 bitar är rätt meningslöst.
Alltså en integrerad krets konstruerad för att lösa en specific uppgift, inte något allmänt byggblock.
Asynkrona sensorer där man så att säga låter varje pixel ha sin egen exponering har diskuterats länge, men är väl i dagsläget inte aktuella - de kräver på tok för mycket processorkapacitet om de skall uppnå någon intressant upplösning.
Men tekniken med stackade sensorer öppnar i alla fall upp möjligheter åt det här hållet, att göra utläsningen mer varierad och på så sätt uppnå - totalt sett - bättre prestanda.
Jo, varför inte. Bara efterbehandlingen som nog blir lite tungrodd med en exponering per pixel :-)
Så slutsatsen är att man inte kan få lättare/kompaktare optik genom att använda en mindre sensor såsom APS-C eller m43. I slutändan handlar bildkvalitet bara om hur mycket ljus som släpps in (bländaröppningens storlek, i millimeter). Om man vill ha kompakt optik, är det bara att köpa/designa långsammare optik. Tänk er ett 28 mm f/12 till småbildsformat, det skulle kunna bli ett kompakt objektiv!
"Så slutsatsen är att man inte kan få lättare/kompaktare optik genom att använda en mindre sensor såsom APS-C eller m43"
Jag skulle formulera det så här:
"Så slutsatsen är att man inte kan få lättare/kompaktare optik med bibehållen ljusinsamling genom att använda en mindre sensor såsom APS-C eller m43"
Eller annorlunda formulerat: Man kan uppnå kompaktare optik med mindre sensorer, så länge man är beredd att offra lite ljusinsamling. Och ofta kan vi ju det numera med tanke på hur effektiva dagens sensorer är. Det roliga är ju att en Iphone som ju som du påpekar har motsvarande 35 mm f/12 ändå kan ge imponerande bra bilder i en väldig massa situationer. Långt bättre än vad betydligt klumpigare Instamatic-kameror och liknande klarade på filmtiden :-)
Se bara på Sigma 18-35mm f/1.8. Det är ett monster, nästan lika stort som ett modernt 24-70mm f/2.8. Sigmat är ju i 35 mm ekvivalenter ett 27-52mm f/2.8 objektiv.
En sak jag dock undrar över är om man verkligen kan ta hem de vinster i objektivdesign BSI och stackade sensorer skulle kunna ge? Det skulle väl i så fall göra dessa mindre lämpliga på hus med äldre sensorer och begränsa marknaden ordentligt för nya objektivkonstruktoner på kort sikt innan stackad BSI eventuellt helt tagit över.
Hittills finns bara ett par modeller av kameror från företrädesvis Sony med dessa sensorer och det efter tre -fyra år. Sony har inte haft särskilt bråttom att sprida dessa sensorer brett ännu. Men tiden kanske snart börjar bli mogen för det.
I våra systemkameror är det troligen än så länge mer en potential man bara lite försiktigt börjat utnyttja. Sedan kan det också handla om att man gjort gamla FSI-sensorer mindre känsliga för infallsvinklar med hjälp av komplexa och därmed dyra mikrolinslösningar, och då kan BSI-tekniken helt enkelt innebära att man kan uppnå samma sak (med samma objektiv), bara enklare och därmed billigare (man slipper lika komplexa mikrolinser).