เมกะพิกเซลจำเป็น!
การแข่งขันล้านพิกเซลไม่แน่นอน "ไม่จำเป็น" อย่างต่อเนื่องตลอดทศวรรษที่ผ่านมาความคืบหน้าได้เกิดขึ้นที่ด้านหน้าล้านพิกเซลในขณะที่การเพิ่มคุณภาพของภาพอย่างต่อเนื่อง เกร็ดเล็กเกร็ดน้อยในเรื่องเล่าจะทำให้คุณคิดว่าเป็นไปไม่ได้ แต่มีการปรับปรุงทางเทคโนโลยีและการประดิษฐ์ที่ทำให้เสียงรบกวนต่ำลงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่มากขึ้นและช่วงไดนามิกที่เพิ่มขึ้นแม้จะลดขนาดพิกเซล
ฉันคิดว่าการถือกำเนิดของเซ็นเซอร์ Sony Exmor ขนาด 36.3mp ที่ใช้ในกล้อง Nikon D800 เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการปรับปรุงเทคโนโลยีระดับต่ำที่สามารถทำได้เพื่อลดสัญญาณรบกวนและเพิ่มความไดนามิกในขณะที่ยังช่วยเพิ่มความละเอียดของภาพ ดังนั้นฉันคิดว่า D800 เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมว่าทำไมการแข่งขันล้านพิกเซลจึงไม่จบลงอย่างแน่นอน
ไม่ว่าจะเป็นเพียงสิทธิคุยโวหรือไม่? ฉันสงสัยมัน. เครื่องมือที่ดีกว่าสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในมือของช่างฝีมือ ความละเอียดที่สูงขึ้นและช่วงไดนามิก ISO ต่ำมีกรณีการใช้งานมูลค่าสูงโดยเฉพาะ กล่าวคือถ่ายภาพทิวทัศน์และถ่ายภาพในสตูดิโอบางรูปแบบ D800 นั้นอยู่ในจุดที่ไม่เหมือนใครนำเสนอคุณภาพของภาพในระดับใกล้กลางถึงแพ็คเกจในราคาประมาณ 1 / 10th สำหรับสตูดิโอบางแห่งไม่มีสิ่งใดทดแทนสิ่งที่ดีที่สุดและพวกเขาจะใช้กล้องดิจิตอลขนาดกลางมูลค่า 40,000 เหรียญเป็นเรื่องของการสร้างความเข้าใจที่ถูกต้องให้กับลูกค้าของพวกเขา อย่างไรก็ตามสำหรับสตูดิโออื่น ๆ และสำหรับช่างภาพทิวทัศน์ D800 นั้นเป็นความฝันที่เป็นจริง: โหลดของเมกะพิกเซลและช่วงไดนามิกสูง
ไม่การแข่งขันล้านพิกเซลนั้นไม่จบและไม่จำเป็นอย่างแน่นอน การแข่งขันในทุกด้านก่อให้เกิดความก้าวหน้าในทุกด้านและนั่นเป็นสิ่งที่ดีสำหรับผู้บริโภค
ศักยภาพในการปรับปรุง
หากต้องการให้ลึกกว่าข้อสรุปของฉันเล็กน้อยข้างบนมีเรื่องราวมากกว่าแค่การแข่งขันในทุกด้านเป็นเรื่องที่ดี เทคโนโลยีมีอยู่จริงและในทางปฏิบัติมีข้อ จำกัด ที่จะ จำกัด ผลกำไรที่อาจเกิดขึ้นในขณะที่เรายังคงเพิ่มจำนวนพิกเซลเซ็นเซอร์ เมื่อเราถึงขีด จำกัด ดังกล่าวแล้วจะได้กำไรที่มีประโยชน์ในราคาที่สมเหตุสมผล สองด้านที่สามารถเกิดขึ้นได้คือเลนส์และซอฟต์แวร์
ข้อ จำกัด ทางเทคโนโลยี
เทคโนโลยีมีข้อ จำกัด ที่แตกต่างกันไปว่าคุณสามารถปรับปรุง IQ ได้มากน้อยเพียงใด แหล่งที่มาหลักของการเสื่อมสภาพของภาพในเซ็นเซอร์คือเสียงรบกวนและมีสัญญาณรบกวนหลายรูปแบบที่สามารถนำมาใช้ทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถควบคุมได้ ฉันคิดว่า Sony ซึ่งมีเซ็นเซอร์ Exmor อยู่ใกล้ถึงขีด จำกัด ทางเทคโนโลยีหากพวกเขายังไม่ได้ทำ พวกเขาใช้สิทธิบัตรที่หลากหลายเพื่อลดแหล่งที่มาของการผลิตเสียงในระดับฮาร์ดแวร์โดยตรงในเซ็นเซอร์ของพวกเขา แหล่งที่มาสำคัญของเสียงควบคุมได้เป็นเสียงปัจจุบันเข้ม , อ่านเสียง , รูปแบบเสียง , เสียงไม่สม่ำเสมอ , การแปลง (หรือ quantization) เสียงรบกวนและเสียงความร้อน
ทั้ง Sony และ Canon ใช้CDSหรือการสุ่มตัวอย่างแบบสหสัมพันธ์เพื่อลดเสียงรบกวนในปัจจุบัน แนวทางของ Sony นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่ทั้งคู่ใช้วิธีการเดียวกัน เสียงอ่านเป็นผลพลอยได้จากการขยายเนื่องจากความผันผวนของกระแสไฟฟ้าผ่านวงจร มีวิธีการจดสิทธิบัตรและการทดลองที่หลากหลายในการตรวจจับความต่างศักย์ของแรงดันไฟฟ้าในวงจรและทำการแก้ไขในระหว่างการขยายเพื่อสร้างผลการอ่านที่ "บริสุทธิ์และแม่นยำมากขึ้น" Sony ใช้วิธีการจดสิทธิบัตรของตัวเองในเซ็นเซอร์ Exmor รวมถึง 36.3mp ที่ใช้ใน D800 เสียงอิเล็กทรอนิกส์ก่อนการแปลงอีกสองประเภทคือเสียงของรูปแบบและเสียงที่ไม่สม่ำเสมอ. เหล่านี้เป็นผลมาจากความไม่ต่อเนื่องในการตอบสนองของวงจรและประสิทธิภาพ
รูปแบบสัญญาณรบกวนเป็นลักษณะคงที่ของแต่ละทรานซิสเตอร์ที่ใช้ในการสร้างพิกเซลเซ็นเซอร์เดียวและประตูอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการเริ่มต้นการอ่านและการล้างสัญญาณ ในระดับควอนตัมมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์ทุกตัวเหมือนกันและทำให้เกิดรูปแบบคงที่ของเส้นแนวนอนและแนวตั้งในเสียงของเซ็นเซอร์ โดยทั่วไปแล้วเสียงรบกวนจากลวดลายนั้นเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของเสียงโดยรวมและเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นจริงในภูมิภาค SNR ที่ต่ำมากหรือในช่วงที่มีการเปิดรับแสงนานมาก รูปแบบเสียงรบกวนนั้นสามารถลบออกได้ง่ายเมื่อคุณเข้าใกล้ปัญหาอย่างถูกต้อง "dark frame" สามารถสร้างได้โดยการหาค่าเฉลี่ยตัวอย่างจำนวนมากเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเท็มเพลตสัญญาณรบกวนแบบที่สามารถสร้างความแตกต่างด้วยกรอบสีเพื่อลบสัญญาณรบกวนแบบแผน นี่คือการกำจัดเสียงรบกวนที่ได้รับแสงเป็นเวลานาน และยังเป็นวิธีหนึ่งที่สามารถลบสัญญาณรบกวนรูปแบบคงที่ด้วยตนเองจากการเปิดรับแสงที่ยาวนาน ในระดับฮาร์ดแวร์เสียงรบกวนแบบคงที่สามารถลดลงได้โดยการเบิร์นในแม่แบบที่กลับผลของ FPN เพื่อให้ความแตกต่างสามารถเพิ่ม / ลบได้ในเวลาอ่านคล้ายกับ CDS ซึ่งจะช่วยปรับปรุง "ความบริสุทธิ์" ของพิกเซลที่อ่าน ความหลากหลายของวิธีการทดลองเพื่อการเผาไหม้ในแม่แบบ FPN รวมถึงแนวทางที่เป็นนามธรรมมีอยู่ในปัจจุบัน
เสียงไม่สม่ำเสมอซึ่งมักเรียกว่า PRNU หรือ Pixel Response Non Uniformity เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในประสิทธิภาพควอนตัม (QE) ของแต่ละพิกเซล QE หมายถึงความสามารถของพิกเซลในการจับภาพโฟตอนและมักจะถูกจัดอันดับเป็นเปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่น Canon 5D III มี QE 47% ซึ่งบ่งชี้ว่ามีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะจับโฟตอน 47% ของโฟตอนที่เข้าถึงแต่ละพิกเซลเป็นประจำ ค่า QE ต่อพิกเซลที่แท้จริงอาจแตกต่างกันไป +/- สองเปอร์เซ็นต์ซึ่งก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนอื่นเนื่องจากแต่ละพิกเซลอาจไม่ได้รับโฟตอนจำนวนเท่ากันกับเพื่อนบ้านแม้ว่าจะได้รับแสงจำนวนเท่ากัน PRNU เปลี่ยนแปลงด้วยความไวเช่นกันและรูปแบบของเสียงดังกล่าวอาจรุนแรงขึ้นเมื่อ ISO เพิ่มขึ้น PRNU สามารถลดได้ด้วยการทำให้ประสิทธิภาพควอนตัมของแต่ละพิกเซลเป็นปกติ ลดการแปรผันระหว่างเพื่อนบ้านและทั่วทั้งบริเวณเซ็นเซอร์ การปรับปรุง QE สามารถทำได้โดยการลดช่องว่างระหว่างโฟโตไดโอดในแต่ละพิกเซลการแนะนำไมโครเลเยอร์หนึ่งหรือหลายเลเยอร์เหนือแต่ละพิกเซลเพื่อหักเหแสงที่ไม่เกิดโฟโตไดโอดลงบนโฟโตไดโอดและการใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์เรืองแสง หรือการเดินสายอ่านและทรานซิสเตอร์ด้านหลังโฟโตไดโอดทั้งหมดขจัดโอกาสที่พวกเขาอาจขัดขวางโฟตอนของเหตุการณ์และสะท้อนพวกมันหรือแปลงให้เป็นพลังงานความร้อน)
เสียงความร้อนคือเสียงที่เกิดจากความร้อน ความร้อนเป็นพลังงานรูปแบบอื่นและสามารถกระตุ้นการสร้างอิเล็กตรอนในโฟโตไดโอดเหมือนโฟตอน เสียงรบกวนจากความร้อนเกิดขึ้นโดยตรงจากการใช้ความร้อนซึ่งมักเกิดจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ร้อนเช่นตัวประมวลผลภาพหรือ ADC สามารถลดได้โดยการแยกส่วนประกอบดังกล่าวจากเซ็นเซอร์หรือโดยการทำให้เซ็นเซอร์เย็นลง
ในที่สุดก็มีเสียงการแปลงหรือเสียงควอนตัม เสียงรบกวนประเภทนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความไม่ถูกต้องโดยธรรมชาติระหว่าง ADC หรือการแปลงแบบอนาล็อกเป็นดิจิตอล อัตราขยายแบบไม่รวม (อัตราขยายทศนิยมที่มีทั้งส่วนและเศษส่วน) มักใช้กับสัญญาณภาพอะนาล็อกที่อ่านจากเซ็นเซอร์เมื่อทำการแปลงภาพเป็นดิจิทัล เนื่องจากสัญญาณอะนาล็อกและอัตราขยายเป็นตัวเลขจริงผลลัพธ์ของการแปลงดิจิตอล (อินทิกรัล) จึงไม่สอดคล้องกัน การได้รับ 1 จะสร้างหนึ่ง ADU สำหรับอิเล็กตรอนทุกตัวที่ถูกจับด้วยพิกเซลอย่างไรก็ตามอัตราขยายที่เป็นจริงมากขึ้นอาจเป็น 1.46 ซึ่งในกรณีนี้คุณอาจได้รับ 1 ADU ต่ออิเล็กตรอนในบางกรณีและ 2 ADU ต่ออิเล็กตรอนในกรณีอื่น ๆ ความไม่สอดคล้องกันนี้สามารถนำเสนอการแปลงเสียง / ควอนติเซชั่นเสียงในเอาต์พุตดิจิตอล post-ADC ผลงานด้านเสียงรบกวนค่อนข้างต่ำ และสร้างความแตกต่างของสัญญาณรบกวนจากพิกเซลเป็นพิกเซล มักจะลบได้ง่ายด้วยซอฟต์แวร์ลดเสียงรบกวน
การกำจัดสัญญาณรบกวนแบบอิเล็กทรอนิกส์มีศักยภาพในการปรับปรุงจุดดำและความบริสุทธิ์ของภาพ ยิ่งเสียงอิเล็กทรอนิกส์รบกวนคุณสามารถกำจัดหรือลดขนาดสัญญาณของคุณต่อสัญญาณรบกวนก็จะยิ่งดีขึ้นแม้ในระดับสัญญาณที่ต่ำมาก นี่คือหน้าหลักที่โซนี่ดำเนินการอย่างมีนัยสำคัญกับเซ็นเซอร์ Exmor ของพวกเขาซึ่งเปิดโอกาสในการเป็นช่วงไดนามิก 14 สต็อปที่แท้จริงพร้อมการกู้คืนเงาที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง นี่เป็นพื้นที่หลักที่เทคโนโลยีการผลิตเซ็นเซอร์ที่แข่งขันกันจำนวนมากล้าหลังโดยเฉพาะ Canon และเซนเซอร์ขนาดกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซ็นเซอร์ของแคนนอนมีระดับเสียงรบกวนในการอ่านที่สูงมากระดับการปรับมาตรฐาน QE ที่ต่ำกว่าโดยรวมลด QE และใช้ CDS เพื่อลดเสียงรบกวนกระแสมืดในเซ็นเซอร์ของพวกเขา ซึ่งส่งผลให้ช่วงไดนามิกโดยรวมต่ำกว่ามาก
เมื่อเสียงรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ทุกรูปแบบถูกลดระดับให้อยู่ในระดับที่ไม่สำคัญอีกต่อไปก็จะมีผู้ผลิตรายเล็กสามารถปรับปรุงตัวเซ็นเซอร์เองได้ เมื่อถึงจุดนี้แล้วสิ่งเดียวที่จะสำคัญจากมุมมองประสิทธิภาพควอนตัมต่อพิกเซลคือพื้นที่พิกเซล ... และด้วยคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ใกล้สมบูรณ์แบบเราอาจมีขนาดพิกเซลที่เล็กกว่าเซ็นเซอร์ DSLR ความหนาแน่นสูงสุด วันนี้ (ซึ่งจะเป็นกล้อง Nikon D800 ที่มีขนาด 4.6 ไมครอน, Canon 7D ที่มีขนาด 4.3 ไมครอนและในที่สุดกล้อง Nikon D3200 ที่มีขนาด 3.8 ไมครอน) เซ็นเซอร์โทรศัพท์มือถือใช้พิกเซลขนาดประมาณ 1 ไมครอนและแสดงให้เห็นว่า พิกเซลนั้นทำงานได้และสามารถผลิตไอคิวที่ดีงาม เทคโนโลยีเดียวกันใน DSLR สามารถไปได้ไกลยิ่งขึ้นด้วยการลดเสียงรบกวนสูงสุด
ข้อ จำกัด ทางกายภาพ
นอกเหนือจากข้อ จำกัด ทางเทคโนโลยีเพื่อคุณภาพของภาพที่สมบูรณ์แบบแล้วยังมีข้อ จำกัด ทางกายภาพเล็กน้อย ทั้งสองข้อ จำกัด หลักคือเสียงโฟตอนและความละเอียดเชิงพื้นที่ นี่คือแง่มุมของความเป็นจริงทางกายภาพและเป็นสิ่งที่เราไม่สามารถควบคุมได้มากนัก พวกเขาไม่สามารถบรรเทาด้วยการปรับปรุงทางเทคโนโลยีและมี (และมีอยู่) โดยไม่คำนึงถึงคุณภาพของอุปกรณ์ของเรา
เสียงรบกวนโฟตอนหรือการยิงโฟตอนเสียงรบกวนเป็นรูปแบบของเสียงรบกวนเนื่องจากลักษณะของแสงที่คาดเดาไม่ได้โดยเนื้อแท้ ในระดับควอนตัมเราไม่สามารถคาดการณ์ได้ว่าโฟตอนใดที่อาจกระทบกับโฟตอนหรือโฟตอนอาจกระทบกับหนึ่งพิกเซลเท่านั้น เราสามารถประมาณการชนโฟตอนให้พอดีกับเส้นโค้งความน่าจะเป็น แต่เราไม่สามารถทำให้พอดีได้ดังนั้นโฟตอนจากแหล่งกำเนิดแสงคู่จะไม่กระจายอย่างสมบูรณ์แบบและสม่ำเสมอทั่วบริเวณเซ็นเซอร์ ลักษณะทางกายภาพของความเป็นจริงนี้สร้างเสียงรบกวนจำนวนมากที่เราพบในภาพถ่ายของเราและการขยายสัญญาณรบกวนในรูปแบบนี้โดยแอมพลิฟายเออร์ของเซ็นเซอร์นั้นเป็นเหตุผลหลักที่ภาพถ่ายหลักน่าดูยิ่งขึ้น อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ต่ำลงหมายถึงมีช่วงสัญญาณรวมที่น้อยกว่าในการจับและขยายโฟตอน ดังนั้น SNR ที่สูงขึ้นสามารถช่วยลดผลกระทบของเสียงโฟตอนและช่วยให้เราบรรลุการตั้งค่า ISO ที่สูงขึ้น ... แต่เสียงของโฟตอนนั้นไม่สามารถกำจัดได้และจะเป็นข้อ จำกัด สำหรับ IQ ของกล้องดิจิตอล ซอฟต์แวร์สามารถมีบทบาทในการลดเสียงรบกวนโฟตอนและเนื่องจากมีการคาดเดาได้ในแสงอัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ขั้นสูงสามารถกำจัดเสียงรบกวนส่วนใหญ่ในรูปแบบนี้ได้หลังจากถ่ายภาพและนำเข้าในรูปแบบ RAW ข้อ จำกัด ที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวในที่นี้คือคุณภาพความถูกต้องและความแม่นยำของซอฟต์แวร์ลดเสียงรบกวน อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ขั้นสูงสามารถกำจัดเสียงรบกวนส่วนใหญ่ในรูปแบบนี้หลังจากถ่ายภาพและนำเข้าในรูปแบบ RAW แล้ว ข้อ จำกัด ที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวในที่นี้คือคุณภาพความถูกต้องและความแม่นยำของซอฟต์แวร์ลดเสียงรบกวน อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ขั้นสูงสามารถกำจัดเสียงรบกวนส่วนใหญ่ในรูปแบบนี้หลังจากถ่ายภาพและนำเข้าในรูปแบบ RAW แล้ว ข้อ จำกัด ที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวในที่นี้คือคุณภาพความถูกต้องและความแม่นยำของซอฟต์แวร์ลดเสียงรบกวน
ความละเอียดเชิงพื้นที่เป็นอีกลักษณะทางกายภาพของภาพสองมิติที่เราต้องทำงานด้วย ความถี่เชิงพื้นที่หรือรูปแบบคลื่นสองมิติของความส่องสว่างที่แตกต่างกันเป็นวิธีในการกำหนดแนวความคิดของภาพที่ฉายด้วยเลนส์และบันทึกโดยเซ็นเซอร์ ความละเอียดเชิงพื้นที่อธิบายขนาดของความถี่เหล่านี้และเป็นคุณลักษณะคงที่ของระบบแสง เมื่อพูดถึงเซ็นเซอร์ความละเอียดเชิงพื้นที่เป็นผลโดยตรงจากขนาดเซ็นเซอร์และความหนาแน่นของพิกเซล
ความละเอียดเชิงพื้นที่มักวัดเป็นคู่สายต่อมิลลิเมตร (lp / mm) หรือรอบต่อมิลลิเมตร D800 ที่มีพิกเซลขนาด 4.3 ไมครอนหรือ 4912 แถวพิกเซลในความสูงเซ็นเซอร์ 24 มม. มีความสามารถ 102.33 lp / mm น่าทึ่ง Canon 7D ที่มีพิกเซล 3456 แถวในเซ็นเซอร์ความสูง 14.9 มม. มีความสามารถ 115.97 lp / mm ... ความละเอียดสูงกว่า D800 ในทำนองเดียวกัน Nikon D3200 ที่มีพิกเซล 4,000 แถวในความสูงของเซ็นเซอร์ 15.4 มม. จะมีความสามารถ 129.87 lp / mm ทั้ง 7D และ D3200 เป็น APS-C หรือเซนเซอร์ครอบตัดเฟรม ... มีขนาดเล็กลงในขนาดจริงกว่าเซนเซอร์ฟูลเฟรมของ D800 หากเราต้องเพิ่มจำนวนเมกะพิกเซลในเซ็นเซอร์ฟูลเฟรมต่อไปจนกว่าจะมีขนาดพิกเซลเท่ากับ D3200 (3.8 ไมครอน) เราสามารถผลิตเซ็นเซอร์พิกเซล 9351x6234 หรือ 58.3mp เราสามารถนำความคิดนี้ไปสู่สุดขั้ว และสมมติว่าเป็นไปได้ที่จะผลิตเซ็นเซอร์ DSLR แบบฟูลเฟรมที่มีขนาดพิกเซลเท่ากับเซ็นเซอร์ใน iPhone 4 (ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในการถ่ายภาพที่ดีมากด้วย IQ ซึ่งไม่ดีเท่า DSLR มากกว่าที่ยอมรับได้) ซึ่งคือ 1.75 ไมครอน นั่นจะแปลเป็นเซ็นเซอร์ขนาด 20571x13714 พิกเซลหรือ 282.1mp! เซ็นเซอร์ดังกล่าวจะสามารถมีความละเอียดเชิงพื้นที่ 285.7 lp / mm ซึ่งเป็นจำนวนที่ตามที่คุณจะเห็นในไม่ช้ามีการบังคับใช้ที่ จำกัด
คำถามจริงคือความละเอียดในรูปแบบ DSLR จะเป็นประโยชน์หรือไม่ คำตอบที่อาจเป็นไปได้. ความละเอียดเชิงพื้นที่ของเซ็นเซอร์แสดงถึงขีด จำกัด สูงสุดของสิ่งที่เป็นไปได้ของกล้องทั้งหมดโดยสมมติว่าคุณมีเลนส์ที่สอดคล้องกันซึ่งสามารถสร้างความละเอียดเพียงพอเพื่อเพิ่มศักยภาพของเซ็นเซอร์ให้สูงสุด เลนส์มีข้อ จำกัด ทางกายภาพโดยธรรมชาติในความละเอียดเชิงพื้นที่ของภาพที่ฉายและข้อ จำกัด เหล่านั้นไม่คงที่ ... พวกมันแตกต่างกันไปตามรูรับแสงคุณภาพของกระจกและการแก้ไขความคลาดเคลื่อน การเลี้ยวเบนเป็นคุณสมบัติทางกายภาพของแสงที่ช่วยลดความละเอียดที่อาจเกิดขึ้นสูงสุดขณะที่ผ่านช่องเปิดที่แคบมากขึ้น (ในกรณีของเลนส์นั่นคือช่องเปิด) รูรับแสงผิดปกติหรือความไม่สมบูรณ์ในการหักเหแสงด้วยเลนส์ เป็นอีกมุมมองทางกายภาพที่ลดความละเอียดสูงสุดที่อาจเกิดขึ้น แตกต่างจากการเลี้ยวเบน ความผิดปรกติทางแสงจะเพิ่มขึ้นเมื่อรูรับแสงกว้างขึ้น เลนส์ส่วนใหญ่มี "จุดที่น่าสนใจ" ซึ่งเป็นจุดที่ผลกระทบของความคลาดเคลื่อนทางแสงและการเลี้ยวเบนจะเทียบเท่ากันอย่างคร่าวๆและเลนส์นั้นมีศักยภาพสูงสุด เลนส์ "สมบูรณ์แบบ" เป็นเลนส์ที่ไม่มีความผิดเพี้ยนทางแสงทุกชนิดและเป็นเช่นนั้นเลนส์ จำกัด เลนส์มักจะมีการเลี้ยวเบน จำกัด รอบ ๆ f / 4
ความละเอียดเชิงพื้นที่ของเลนส์ถูก จำกัด โดยการเลี้ยวเบนและความคลาดและเมื่อการกระจายเพิ่มขึ้นเมื่อรูรับแสงหยุดลงความละเอียดเชิงพื้นที่จะลดลงตามขนาดของรูม่านตา ที่ f / 4 ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงสุดของเลนส์ที่สมบูรณ์แบบคือ 173 lp / mm ที่ f / 8 เลนส์แบบ จำกัด การเลี้ยวเบนมีความสามารถ 83 lp / mm ซึ่งใกล้เคียงกับ DSLR ฟูลเฟรมส่วนใหญ่ (ยกเว้น D800) ซึ่งอยู่ในช่วงตั้งแต่ 70-85 lp / mm ที่ f / 16 เลนส์แบบ จำกัด การเลี้ยวเบนมีความสามารถเพียง 43 lp / mm ความละเอียดครึ่งหนึ่งของกล้องฟูลเฟรมส่วนใหญ่และความละเอียดน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของกล้อง APS-C ส่วนใหญ่ กว้างกว่า f / 4 สำหรับเลนส์ที่ยังคงได้รับผลกระทบจากความคลาดของแสงความละเอียดสามารถลดลงอย่างรวดเร็วถึง 60 lp / mm หรือน้อยกว่าและต่ำถึง 25-30 lp / mm สำหรับมุมกว้างเร็วพิเศษ f / 1.8 หรือเร็วกว่า . กลับไปที่ทฤษฎีของเรา 1 เซ็นเซอร์รับภาพพิกเซลขนาด 282mp FF 75 ไมครอน ... มันสามารถให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ 285 lp / mm คุณจะต้องใช้เลนส์ f / 2.4 ที่มีการ จำกัด การเลี้ยวเบนที่สมบูรณ์แบบเพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่มาก เลนส์ดังกล่าวจะต้องมีการแก้ไขความผิดปกติอย่างมากซึ่งจะเป็นการเพิ่มต้นทุนอย่างมาก เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้ในรูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องใช้รูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า มันจะมีความสามารถของความละเอียดเชิงพื้นที่ 285 lp / mm คุณจะต้องใช้เลนส์ f / 2.4 ที่มีการ จำกัด การเลี้ยวเบนที่สมบูรณ์แบบเพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่มาก เลนส์ดังกล่าวจะต้องมีการแก้ไขความผิดปกติอย่างมากซึ่งจะเป็นการเพิ่มต้นทุนอย่างมาก เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้ในรูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องใช้รูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า มันจะมีความสามารถของความละเอียดเชิงพื้นที่ 285 lp / mm คุณจะต้องใช้เลนส์ f / 2.4 ที่มีการ จำกัด การเลี้ยวเบนที่สมบูรณ์แบบเพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่มาก เลนส์ดังกล่าวจะต้องมีการแก้ไขความผิดปกติอย่างมากซึ่งจะเป็นการเพิ่มต้นทุนอย่างมาก เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้ในรูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องใช้รูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า 4 เลนส์เพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่มาก เลนส์ดังกล่าวจะต้องมีการแก้ไขความผิดปกติอย่างมากซึ่งจะเป็นการเพิ่มต้นทุนอย่างมาก เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้ในรูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องใช้รูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า 4 เลนส์เพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่มาก เลนส์ดังกล่าวจะต้องมีการแก้ไขความผิดปกติอย่างมากซึ่งจะเป็นการเพิ่มต้นทุนอย่างมาก เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้กระทั่งที่รูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องการรูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้กระทั่งที่รูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องการรูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า เลนส์บางตัวมีอยู่ที่สามารถบรรลุคุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบได้แม้กระทั่งที่รูรับแสงกว้าง (เลนส์พิเศษจาก Zeiss คำนึงถึงความสามารถในการโฟกัสที่ 400 lp / mm ซึ่งต้องการรูรับแสงที่ f / 1.6-f / 1.5) อย่างไรก็ตามพวกเขาหายากมีความเชี่ยวชาญสูงและมีราคาแพงมาก มันง่ายกว่ามากที่จะบรรลุความสมบูรณ์แบบประมาณ f / 4 (หากหลายทศวรรษที่ผ่านมาของการผลิตเลนส์เป็นคำใบ้ใด ๆ ) ซึ่งบ่งชี้ว่าความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้งานของเลนส์คือประมาณ 173 lp / mm หรือสัมผัสน้อยกว่า
เมื่อเราคำนึงถึงข้อ จำกัด ทางกายภาพในสมการเมื่อการแข่งขันของพิกเซลล้านพิกเซลสิ้นสุดลงเราจะพบว่า (สมมติว่าใกล้ถึงความสมบูรณ์แบบทางเทคโนโลยี) ความละเอียดที่คุ้มค่าที่สุดคือประมาณ 173 lp / mm นั่นเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 103MP ฟูลเฟรมหรือเซ็นเซอร์ APS-C 40mp ควรสังเกตว่าการกดความละเอียดของเซ็นเซอร์ที่สูงนั้นจะเห็นประโยชน์เฉพาะในช่วงรูรับแสงที่แคบมากขึ้นประมาณ f / 4 ซึ่งประสิทธิภาพของเลนส์ดีที่สุด หากการแก้ไขความคลาดเคลื่อนทางแสงกลายเป็นเรื่องง่ายเราอาจจะสามารถให้ความละเอียดที่สูงกว่าได้โดยกด 200 lp / mm แต่อีกครั้งความละเอียดดังกล่าวจะเป็นไปได้ที่หรือใกล้รูรับแสงกว้างสุดเท่านั้น กล้องจะต่ำลงต่ำกว่าเซ็นเซอร์ตัวเองที่มีความสามารถ
ดังนั้นเมื่อการแข่งขันล้านพิกเซลสิ้นสุดลง?
การตอบคำถามนี้ไม่ใช่สิ่งที่ฉันเชื่อว่าทุกคนมีคุณสมบัติที่จะตอบ ในที่สุดมันเป็นทางเลือกส่วนบุคคลและจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ช่างภาพบางคนอาจต้องการความเป็นไปได้ที่เซ็นเซอร์ความละเอียดสูงสามารถให้ได้ในขนาดรูรับแสงที่เหมาะสมตราบใดที่พวกเขากำลังถ่ายภาพฉากที่มีรายละเอียดที่ละเอียดมากขึ้นซึ่งจำเป็นต้องใช้ความละเอียดดังกล่าว ช่างภาพคนอื่นอาจชอบการรับรู้ความคมชัดที่ดีขึ้นโดยการปรับปรุงคุณสมบัติของเซ็นเซอร์ความละเอียดต่ำ สำหรับช่างภาพหลายคนฉันเชื่อว่าการแข่งขันล้านพิกเซลสิ้นสุดลงแล้วด้วยประมาณ 20mp ในแพ็คเกจ DSLR DSLR นั้นมากเกินพอ ยิ่งไปกว่านั้นช่างภาพหลายคนเห็นคุณภาพของภาพในแสงที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เลือกอัตราเฟรมและความสามารถในการจับภาพเฟรมได้มากขึ้นอย่างต่อเนื่องในระดับความละเอียดต่ำกว่าเพื่อความสำเร็จในฐานะช่างภาพ ในกรณีดังกล่าวแฟน ๆ ของ Nikon หลายคนระบุว่าประมาณ 12mp นั้นมากพอที่จะสามารถจับภาพได้ 10 เฟรมต่อวินาทีด้วยความคมชัดที่คมชัด
ทั้งทางเทคโนโลยีและทางกายภาพยังมีพื้นที่เหลือเฟือที่จะเติบโตและสร้างผลกำไรอย่างต่อเนื่องทั้งในแง่ของจำนวนเมกะพิกเซลและความละเอียด การแข่งขันจบลงที่เรา ความหลากหลายของตัวเลือกบนโต๊ะไม่เคยสูงกว่าวันนี้และคุณมีอิสระในการเลือกความละเอียดขนาดเซ็นเซอร์และความสามารถของกล้องเช่น AF, ISO และ DR ที่เหมาะกับความต้องการของคุณ
