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Foto

Sensor APS e densidade de pixeis


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12 respostas a este tópico

IT Partilhar Post #1 Tonux

Tonux

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Publicado 10 Abril 2011 - 13:34

Olá

Muito tenho lido que é uma pena que a Canon EOS 7D, por exemplo, tenha um sensor APS, e que mais vale a 5D2 FF. Será assim mesmo? Lembro-me que, a determinado momento da história da fotografia, antes da massificação das digitais, se falava na substituição (em massa) do filme 35 mm pelo filme do formato APS, por ser mais avançado, etc. Só que o aparecimento e massificação das digitais abortaram esta intenção. Será? Talvez não, pois o formato APS foi 'recuperado' para os seus sensores (tal como o FF, mas usado em poucas máquinas).

A área do sensor APS-C da Canon é de cerca de 332 mm2; a área do FF é de 864 mm2

No caso da 7D temos, ao todo, cerca de 18 MP para ocupar a área de 332 mm2; na 5D2 temos 21 MP para ocupar a área de 864 mm2

Assim, em termos de densidade de pixeis temos:

APS-C (18 MP) --- d = 54217 px/mm2; FF (21 MP) --- d = 24305 px/mm2

Qual poderá ter mais nitidez? Aparentemente a 7D, pois tem uma maior densidade de pixeis. Contudo, com valores de ISO elevados a 5D2 é melhor, não mostrando tanto ruído.

Com valores normais de ISO (100 - 1600) a diferença não é notória, podendo a 7D realizar o mesmo tipo de fotografia que a 5D2, especialmente com o aparecimento de zoom's EF-S com super/grande angular de boa qualidade (10 - 22 mm e 15 - 85 mm) o problema da fotografia a paisagem ou em interiores já não se põe.

Com ISO muito elevado, parece que a área ocupada pelo próprio pixel tem peso, sendo mais favorável o que tiver maior área (5D2).

Interessante seria saber como funciona a função ISO numa máquina. Consoante o valor do ISO, assim o nº total de pixeis seleccionados? Isto é, com ISO 100 é seleccionado o menor número de pixeis que compões a imagem? Pelo contrário, com ISO 20000 seriam seleccionados todos os existentes? Se é assim, explica a menor prestação da 7D com ISO elevado.

Gostaria de ter opiniões, pois este fio de pensamento que aqui escrevi foi gizado da minha cabeça, não consultei nenhuma documentação técnica. Obrigado pela atenção.


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Partilhar Post #2 Astrolupa

Astrolupa

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Publicado 10 Abril 2011 - 23:49

Olá Tonux,

Vamos rever alguns números: Como tu já bem indicaste a densidade de pixeis na 7D é maior que na 5D2. Assim, para uma área de igual dimensão (1 mm2), a 7D tem mais poder resolvente que a 5D2. Porquê? Porque a tamanho do pixel da 7D é de 4.3 micrómetros contra os pixeis de 6.4 micrómetros da 5D2. O pixel mais pequeno significa que podemos colocar mais numa área mais pequena e assim aumentar a resolução (maior densidade). Obviamente que isto vem com o seu preço - Um pixel de 3.4 micra tem menos capacidade de armazenar electrões que um de 6.4 micra, ou seja, chega ao seu limite mais depressa o que se poderá traduzir numa gama dinamica mais reduzida. A 7D funciona bem até aos ISO400. A partir daí nota-se uma degradação da qualidade. A 5D2 funciona bem até ao ISO1600. Claro que a tecnologia subjacente também tem uma palavra a dizer. Por exemplo, a Canon 300D tem um pixel de 7.4 micrómetros! Ainda maior que o da 5D2, mas só isso não é sinónimo de fotos de maior qualidade, e, na 300D o ruído é bem notório a partir do ISO400.

A questão do ISO... bem, o ISO não é mais que a regulação do ganho do amplificador à saída do sensor. Assim, suponhamos que temos ~8000 electroes capturados num pixel da 7D (~metade da capacidade total do pixel) e temos o ISO em 100. Então o amplificador poderá estar regulado para o um ganho de 1x (isto agora é suposição porque o sensor teria que ser caracterizado). O resultado é 8000x1 = 8000. Tudo bem! Agora passamos para ISO 200, e claro que podemos cortar a exposição para metade do tempo. Assim, nesta exposição duas vezes mais curta capturamos somente 4000 electrões. Como o ISO está em 200 e supondo que equivale a um ganho de 2x, temos então 4000x2 = 8000, o que é óptimo! Podemos fazer o mesmo em metade do tempo! Claro que isto tem o seu preço... todo o amplificador introduz ruído e porque estamos a introduzir um factor de ganho, temos um escalonamento dos dados maior. Então e a 5D2? Vamos ver... uma foto com o mesmo tempo de integração como aquela tirada com a 7D. Aqui à partida, apesar do tempo ser o mesmo, a 5D2 com o seu pixel maior conseguiu capturar mais electrões por pixel. Assim, e para manter os ISO's coerentes de máquina para máquina (em teoria o ISO100 na 7D é similar ao ISO100 na 5D2), o ganho nos ISO100 para a 5D2 não será de 1x, mas sim algo como 0,66x (números fictícios). Como a quantidade de electrões capturados foi maior, não há necessidade de usar um ganho elevado para obter o ISO equivalente. No mesmo tempo a 5D2 capturou ~13280 electroes e assim: 13280x0,66 = ~8000. Neste caso até tivemos uma ligeira "compressão" da dinamica, o que poderá indicar que o ISO100 não é o melhor ISO para se usar na 5D2 - talvez o ISO200 aproveite melhor o que o sensor capturou.
Este factor (ganho) é definido pelo fabricante para que os ISO's se mantenham mais ou menos corerentes, mas é sabido que existem ligeiras discrepâncias. Acrescento também que estes ganhos não são lineares.
Um outro componente que não podemos desprezar é o conversor analógico-digital (ADC) que nestes modelos é de 14bits. (14bits para sensores que têm pixeis de capacidade diferentes... humm... dá que pensar!  ::) ) Os sinais de entrada (electroes x ganho) do ADC têm que ser ajustados de maneira que se aproveite ao máximo a largura disponivel do digitalizador.
Haveria muito mais para falar, mas como se pôde ver terias q começar a divagar pela física e electrónica e isso agora não interessa nada.
Ficaram muitas pontas por onde se pegar deste texto, mas é lêr isto com uma "pitada de sal" porque os números não são de forma alguma rigorosos.




:pos:


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MatosMario

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Publicado 11 Abril 2011 - 00:30

Olá Tonux,

Vamos rever alguns números: Como tu já bem indicaste a densidade de pixeis na 7D é maior que na 5D2. Assim, para uma área de igual dimensão (1 mm2), a 7D tem mais poder resolvente que a 5D2. Porquê? Porque a tamanho do pixel da 7D é de 4.3 micrómetros contra os pixeis de 6.4 micrómetros da 5D2. O pixel mais pequeno significa que podemos colocar mais numa área mais pequena e assim aumentar a resolução (maior densidade). Obviamente que isto vem com o seu preço - Um pixel de 3.4 micra tem menos capacidade de armazenar electrões que um de 6.4 micra, ou seja, chega ao seu limite mais depressa o que se poderá traduzir numa gama dinamica mais reduzida. A 7D funciona bem até aos ISO400. A partir daí nota-se uma degradação da qualidade. A 5D2 funciona bem até ao ISO1600. Claro que a tecnologia subjacente também tem uma palavra a dizer. Por exemplo, a Canon 300D tem um pixel de 7.4 micrómetros! Ainda maior que o da 5D2, mas só isso não é sinónimo de fotos de maior qualidade, e, na 300D o ruído é bem notório a partir do ISO400.

A questão do ISO... bem, o ISO não é mais que a regulação do ganho do amplificador à saída do sensor. Assim, suponhamos que temos ~8000 electroes capturados num pixel da 7D (~metade da capacidade total do pixel) e temos o ISO em 100. Então o amplificador poderá estar regulado para o um ganho de 1x (isto agora é suposição porque o sensor teria que ser caracterizado). O resultado é 8000x1 = 8000. Tudo bem! Agora passamos para ISO 200, e claro que podemos cortar a exposição para metade do tempo. Assim, nesta exposição duas vezes mais curta capturamos somente 4000 electrões. Como o ISO está em 200 e supondo que equivale a um ganho de 2x, temos então 4000x2 = 8000, o que é óptimo! Podemos fazer o mesmo em metade do tempo! Claro que isto tem o seu preço... todo o amplificador introduz ruído e porque estamos a introduzir um factor de ganho, temos um escalonamento dos dados maior. Então e a 5D2? Vamos ver... uma foto com o mesmo tempo de integração como aquela tirada com a 7D. Aqui à partida, apesar do tempo ser o mesmo, a 5D2 com o seu pixel maior conseguiu capturar mais electrões por pixel. Assim, e para manter os ISO's coerentes de máquina para máquina (em teoria o ISO100 na 7D é similar ao ISO100 na 5D2), o ganho nos ISO100 para a 5D2 não será de 1x, mas sim algo como 0,66x (números fictícios). Como a quantidade de electrões capturados foi maior, não há necessidade de usar um ganho elevado para obter o ISO equivalente. No mesmo tempo a 5D2 capturou ~13280 electroes e assim: 13280x0,66 = ~8000. Neste caso até tivemos uma ligeira "compressão" da dinamica, o que poderá indicar que o ISO100 não é o melhor ISO para se usar na 5D2 - talvez o ISO200 aproveite melhor o que o sensor capturou.
Este factor (ganho) é definido pelo fabricante para que os ISO's se mantenham mais ou menos corerentes, mas é sabido que existem ligeiras discrepâncias. Acrescento também que estes ganhos não são lineares.
Um outro componente que não podemos desprezar é o conversor analógico-digital (ADC) que nestes modelos é de 14bits. (14bits para sensores que têm pixeis de capacidade diferentes... humm... dá que pensar!  ::) ) Os sinais de entrada (electroes x ganho) do ADC têm que ser ajustados de maneira que se aproveite ao máximo a largura disponivel do digitalizador.
Haveria muito mais para falar, mas como se pôde ver terias q começar a divagar pela física e electrónica e isso agora não interessa nada.
Ficaram muitas pontas por onde se pegar deste texto, mas é lêr isto com uma "pitada de sal" porque os números não são de forma alguma rigorosos.


Caramba!!!  :mestre:

Devias escrever aí um artigozito ou dois sobre estas coisas. Gostei da explicação e nem era nada comigo...  :lol:



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Astrolupa

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Publicado 11 Abril 2011 - 09:06

(...) Devias escrever aí um artigozito ou dois sobre estas coisas. (...)


Sim, é algo a considerar. Alguns artigos eram bons pra desmistificar algumas coisas como "mais megapixeis = melhores imagens?", "ISO? izo o quê?", etc, etc... Mais um "projecto" para a lista de afazeres...... ::)


IT Partilhar Post #5 Tonux

Tonux

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Publicado 11 Abril 2011 - 10:14

Bravo Astrolupa! Excelente explanação :mestre:. Digna de um artigo sobre a matéria.

Fiquei esclarecido. Obrigado a ti e a todos os que me responderam. :th_up:

E sim, há que desmistificar algumas coisas que só servem ao marketing.


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johnny_wakka

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Publicado 11 Abril 2011 - 13:30

Gostei de ler, Astrolupa  :th_up:


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Astrolupa

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Publicado 11 Abril 2011 - 14:52

Obrigado a todos pelos gentis comentários.

Há certamente muito mais para escrever sobre isto, mas o problema é que estas coisas interligam-se com outras e no final é quase uma enciclopédia a abordar muitas e diferentes áreas do conhecimento, e, pior se torna ainda quando abordadas por um iliterado como "moi-même". :P
Não abordei o factor "nitidez" que o Tonux referiu, porque isto leva-nos à relação entre a óptica (objectiva) e o sensor e todas as considerações que daí advêm. Por exemplo, uma determinada objectiva terá um comportamento diferente entre duas máquinas que tenham um sensor APS-C mas que tenham diferenças em termos de quantidade de pixeis. Não só o campo coberto será diferente como uma delas estará mais próximo do "sampling" adequado para tal distância focal. Isto não tem nada a ver com o factor de "crop" dos sensores APS-C; Isso é uma relação entre APS-C e APS (os dois formatos mais comuns). Posto isto, podemos concluir que a distância focal de uma objectiva dá-nos somente uma vaga indicação do campo coberto (18mm sabemos que é wide, 200mm é mais telefoto, etc, etc), mas não sabemos com exactidão qual o campo verdadeiramente coberto (se é que isso é assim muito relevante... ::))


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Tonux

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Publicado 11 Abril 2011 - 17:04

Obrigado a todos pelos gentis comentários.

Há certamente muito mais para escrever sobre isto, mas o problema é que estas coisas interligam-se com outras e no final é quase uma enciclopédia a abordar muitas e diferentes áreas do conhecimento, e, pior se torna ainda quando abordadas por um iliterado como "moi-même". :P
Não abordei o factor "nitidez" que o Tonux referiu, porque isto leva-nos à relação entre a óptica (objectiva) e o sensor e todas as considerações que daí advêm. Por exemplo, uma determinada objectiva terá um comportamento diferente entre duas máquinas que tenham um sensor APS-C mas que tenham diferenças em termos de quantidade de pixeis. Não só o campo coberto será diferente como uma delas estará mais próximo do "sampling" adequado para tal distância focal. Isto não tem nada a ver com o factor de "crop" dos sensores APS-C; Isso é uma relação entre APS-C e APS (os dois formatos mais comuns). Posto isto, podemos concluir que a distância focal de uma objectiva dá-nos somente uma vaga indicação do campo coberto (18mm sabemos que é wide, 200mm é mais telefoto, etc, etc), mas não sabemos com exactidão qual o campo verdadeiramente coberto (se é que isso é assim muito relevante... ::))


Temos aqui, de facto, muito pano para mangas, como se diz.

Por um lado a física dos semicondutores; por outro a física dos meios ópticos.

Mas ainda voltando ao ISO, aos electrões e aos pixeis, podemos inferir da nitidez ou ruido/grão o seguinte:

Pensemos num enxame de abelhas (os electrões) a voar numa caixa (o pixel) suficientemente grande para que não se veja o enxame como um todo (andem suficientemente espaçadas). Veremos menos pontinhos  no ar, portanto menos 'ruído'; se diminuirmos drasticamente o volume da caixa (do pixel) e/ou aumentarmos o número de abelhas (de electrões), veremos muitos pontinhos a voar, portanto mais ruído/grão.

Esta é uma explicação mais ou menos grosseira do que foi escrito pelo Astrolupa, mas penso que vai ao encontro da ideia.

Aqui está um artigo que compara a qualidade de imagem das duas:

http://www.cameratow...eviews/canon7d/

De facto, para quem se limite a tirar fotografia simples no formato 10x15, a diferença não se torna notória. Em trabalhos mais exigentes e em grandes ampliações, ganha, sem dúvida, a 5D2.


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jpae86

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Publicado 11 Agosto 2012 - 18:43

Olá amigos. Tenho uma dúvida. Tenho a minha 600D á cerca de nove meses e agora quando disparo em exposições elevadas,ISO a 100 as fotos com imenso preto noto certos pixeis de cor e em branco. Não será pixeis do sensor com problemas? Não será melhor falar com o departamento técnico da canon? Muito obrigado! Tenho fotos onde pode ver bem os pixeis.



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Astrolupa

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Publicado 13 Agosto 2012 - 11:30

Olá amigos. Tenho uma dúvida. Tenho a minha 600D á cerca de nove meses e agora quando disparo em exposições elevadas,ISO a 100 as fotos com imenso preto noto certos pixeis de cor e em branco. Não será pixeis do sensor com problemas? Não será melhor falar com o departamento técnico da canon? Muito obrigado! Tenho fotos onde pode ver bem os pixeis.


Olá jpae86. Pelo que percebi, mesmo fotografando a ISO100, nas zonas escura de uma qualquer foto aparecem pixeis brancos e/ou bastante claros. Não sou muito conhecedor da 600D e funcionalidade de correcção/redução de ruído, mas algo que podias fazer era repor todas as configurações de fábrica e experimentas tirar as mesmas fotos assim. Se ficarem boas, então podia ser somente alguma configuração que estava "mal feita". Se persistir, então será melhor conversares com a assistência Canon sim.


Partilhar Post #11 Paulo M. F. Pires

Paulo M. F. Pires

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Publicado 13 Agosto 2012 - 11:54

Ler o manual é que não...

Em longas exposições, é colocar a opção "Redução Ruído de Longa Exposição em ON .

A opção Auto procura, acima de exposições de 1 segundo, os "tais pixeis", mas como tudo na vida, por vezes falha.

A opção On faz sempre a redução acima de 1 segundo.

De qualquer forma, tanto o DDP da Canon, como o Bridge, com os defaults, palica a dita redução.

Aplicavel para RAW e JPG.


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Astrolupa

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Publicado 13 Agosto 2012 - 13:57

O Paulo M. F. Pires tem razão! Como o texto está "complicado", não reparei que escreveste "exposições elevadas". Peço desculpa por isso! Vê as indicações do Paulo que deve resolver a situação. :th_up:


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jpae86

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Publicado 13 Agosto 2012 - 16:57

Olá amigos. por acaso a opção redução de ruído em longas exposições nunca esteve ativo (default OFF). Vou tentar tirar foto em escuro e ativar a opção.  :th_up: