¿La misma configuración de la cámara conduce a la misma exposición en diferentes tamaños de sensores?

Digamos que tengo una cámara micro-4 / 3rd y una cámara de fotograma completo, ambas configuradas en 1/60 a f / 2.8, tomando una foto de la misma escena con la misma iluminación. ¿La exposición será la misma en ambas cámaras a pesar de los diferentes tamaños de sensor?

La razón por la que pregunto es por la diferencia en la profundidad de campo entre los sensores micro-4/3 y full frame. Estoy descubriendo que, para tomar una foto de ciertas escenas con la cámara de fotograma completo a la misma profundidad de campo que la cámara micro-4 / 3rd, tengo que aumentar la apertura, lo que a su vez me obliga a poner en marcha la ISO

Sí. La exposición se basa en la cantidad de luz que incide en cualquier punto dado del sensor (o película), no en la cantidad total de luz para toda el área. (La luz que golpea las esquinas no tiene ningún efecto sobre la luz que golpea el centro o en cualquier otro lugar). O para decirlo al revés, un sensor de fotograma completo registra más luz general, pero para la misma exposición, es exactamente tanta luz más como hay más área de sensor.

Piénselo de esta manera: si toma una imagen de fotograma completo y recorta un pequeño rectángulo desde el centro, la exposición allí (ignorando el viñeteado y la caída de la luz) es la misma que la exposición de todo.

Ahora, en lugar de recortar, imagine reemplazar el sensor de fotograma completo por uno más pequeño. Misma exposición, solo menos de la imagen grabada.

Por supuesto, una imagen recortada tiene menos luz en general . El secreto es que "engañamos" al agrandar. Mantenemos el brillo igual, a pesar de que el número real de fotones registrados por área está "estirado". Es decir, si en el sensor, 200 millones de fotones recolectados en un cuadrado representan un gris medio, si imprimimos de modo que el cuadrado sea 10 "× 10", no distribuimos el brillo, lo que lo hace mucho más tenue; en su lugar, conservamos el brillo por lo que es el mismo gris.

Además, sí, debe aumentar el ISO (o la velocidad de obturación) para obtener el mismo brillo final de la imagen con una apertura más pequeña para una mayor profundidad de campo en un sensor más grande. Pero, suponiendo una tecnología más o menos igual, el sensor más grande debería emitir aproximadamente la misma cantidad de ruido con ese ISO más alto que el más pequeño con sensibilidades más bajas.

En concesión al largo hilo de comentarios a continuación, agregaré: si literalmente está comparando dos combinaciones de cámaras en el mundo real, la exposición exacta puede variar por varias razones. Una de ellas es la transmisión real de luz para una lente determinada en un cierto f-stop: los elementos de la lente en sí no son perfectos y bloquean algo de luz. Esto difiere de lente a lente. En segundo lugar, los fabricantes de lentes redondean a la parada más cercana al indicar la apertura, y pueden no ser perfectamente precisos. En tercer lugar, la precisión de ISO varía de un fabricante a otro: ISO 800 en una cámara puede ofrecer la misma exposición que ISO 640 en otra. Todos estos factores deberían ser (incluso acumulativamente) menos que una parada. Y lo más importante, estos factores son independientes y no están relacionados con el tamaño del sensor., por eso los dejé fuera de la respuesta original.

Digamos que tengo una cámara micro-4 / 3rd y una cámara de fotograma completo, ambas configuradas en 1/60 a f / 2.8, tomando una foto de la misma escena con la misma iluminación. ¿La exposición será la misma en ambas cámaras a pesar de los diferentes tamaños de sensor?

Sí, si es la misma lente o ambas lentes tienen la misma transmisión, y suponiendo que al decir "misma exposición" está usando la misma clasificación ISO (para igualar las diferencias en la eficiencia del sensor).

Advertencias:

• El mismo ISO no significa el mismo nivel de ruido.

  Los diferentes sensores que funcionan al mismo nivel ISO capturarán diferentes cantidades de luz pero las convertirán en la misma exposición. Sin embargo, aunque la exposición sea la misma, la capacidad de resolver detalles entre el ruido será diferente. El sistema de clasificación ISO está diseñado para tener en cuenta las diferencias en la eficiencia del sensor para que pueda configurar cualquier sensor independientemente de su tamaño o eficiencia a ISO200 y obtener la misma exposición. Para lograr esto, un sensor de fotograma completo que funciona en ISO200 está recolectando mucha más luz que un sensor 4/3 en ISO200 para la misma escena, y solo está aplicando internamente una cantidad diferente de ganancia para traducir la escena en la misma valores de brillo

  Todos se verán equivalentes en el resultado final en términos de exposición, excepto que el cuadro completo tendrá niveles de ruido más bajos desde que comenzó con más información de luz. Tenga en cuenta que también puede haber diferencias en la eficiencia entre sensores del mismo tamaño; por lo tanto, no está relacionado únicamente con el tamaño del sensor, aunque ese es el factor principal. En resumen, ISO 800 en FF es la misma exposición que ISO 800 en 4/3, pero obtendrá un ruido y un rango dinámico diferentes, ya que no es la misma eficiencia del sensor.

• La misma parada f no significa necesariamente la misma transmisión de lente.

  El método común para determinar cuánta luz entra a través de la lente es un f-stop. Sin embargo, esta medida se basa en el diámetro de la abertura, pero no tiene en cuenta las propiedades transmisivas de los elementos de la lente (es decir, cuánta luz absorbe el vidrio en la lente). Todo el cristal de la lente absorbe algo de luz. Las lentes modernas con múltiples recubrimientos absorben mucho menos, y no es raro que una lente moderna simple transmita más del 99% de la luz.

  Sin filtros, el efecto de la pérdida de transmisión en una lente multicapa moderna es tan pequeño que en casi todos los casos puede ignorarse, lo que hace que esto sea poco más que un ejercicio académico con poco valor práctico. Aquellos casos en los que no se puede ignorar pueden incluir disparos para el cine, donde varias tomas consecutivas deben tener la misma exposición, aunque pueden usar una lente muy diferente. Por eso se inventaron los t-stops; son como f-stops porque tienen en cuenta las propiedades de transmisión de todos sus vidrios.

Nota: La siguiente respuesta se escribió originalmente en respuesta a otra pregunta que, si bien era muy similar a esta, tenía que ver específicamente con las diferencias entre los tamaños de los sensores cuando se dispara en situaciones de poca luz.

¿El sensor de 1 pulgada proporcionará la misma exposición con la misma apertura y la misma configuración ISO en comparación con el sensor APS-C?

La exposición es una medida de la densidad de campo de la luz. El medio es una expresión de cuánta luz se captura por unidad de área.

Si tiene el mismo ISO, número f y tiempo de obturación, obtendrá la misma exposición . Puede haber pequeñas diferencias debido a las inexactitudes de las diferentes cámaras con respecto al ISO real, el tiempo de obturación y la apertura, así como la cantidad variable de luz que se pierde a medida que viaja a través de varias lentes. Pero para fines de fotografía creativa, cualquier cosa dentro de aproximadamente 1/6 a 1/3 de parada se ve lo suficientemente cerca .

Lo que pierde con un sensor más pequeño, especialmente cuando se dispara en condiciones de muy poca luz, es la cantidad total de luz recolectada . Cuando la densidad de campo de la luz es la misma, la cantidad de luz que cae en cada milímetro cuadrado es la misma, pero el sensor que es cuatro veces más grande en términos de área recoge cuatro veces más fotones distribuidos en cuatro veces el área. Suponiendo que el ángulo de visión es el mismo con ambas cámaras debido a las diferentes lentes de distancia focal, el brillo de cada mm² será el mismo, pero el sensor más grande produce una imagen más grande. Esto es significativo cuando ampliamos la imagen desde el tamaño que está en el sensor hasta el tamaño con el que deseamos mostrarla.

Si las imágenes de ambos sensores se amplían al mismo tamaño de visualización, la imagen del sensor más grande requiere menos ampliación que la imagen del sensor más pequeño. Cuando las imágenes se amplían desde el tamaño que se proyectan en el sensor, todo se amplía: la imagen de la luz que se proyectó en el sensor y se grabó, el ruido generado por la cámara, el ruido creado por la naturaleza aleatoria de la luz, el desenfoque debido a problemas de movimiento y enfoque / DOF, y cualquier imperfección óptica debida a la lente.

Entonces, al final, lo que le da un sensor más grande es la capacidad de agrandar menos para llegar al mismo tamaño de pantalla, lo que significa que todas las imperfecciones en la foto no están tan ampliadas como lo estarían con un sensor más pequeño.

Sin embargo, en algunas situaciones, existen técnicas que permitirán mejorar el rendimiento de los sensores más pequeños y más grandes. Disparar a ISO más bajo para una exposición más larga, por ejemplo, reducirá la influencia del ruido de disparo de fotones. Por supuesto, eso podría requerir un trípode u otros medios para estabilizar la cámara. El uso de la resta de marco oscuro puede reducir la influencia del ruido de lectura constante producido por la cámara. Apilar varias imágenes de la misma escena reducirá el ruido aleatorio en cada cuadro. El apilamiento casi seguro requiere un trípode. Pero cualquier mejora que realice con el sensor más pequeño también se puede hacer con el sensor más grande. Por lo tanto, el sensor más grande siempre mantendrá su ventaja de recolección de luz. cuando ambos se basan en la misma tecnología.

La velocidad de obturación es un componente fácil de la exposición para comprender. Reduzca a la mitad la velocidad del obturador y obtendrá la mitad de la cantidad de luz que incide en el sensor. 1/50 en un sensor pequeño produce la misma cantidad de luz por metro cuadrado que en un sensor grande. El sensor grande simplemente captura un área más grande del mismo.

El campo de visión y la apertura es un componente interesante de la exposición. Es por eso que la apertura es un tamaño relativo a la distancia focal. Si no fuera así, necesitaríamos calculadoras en nuestros bolsillos cada vez que lo cambiamos.

Imagine que tiene un diámetro de apertura de 5 mm (área de 78.5 mm²) y aumenta su campo de visión en un factor de dos (30º a 60º). Esto ahora aumenta la cantidad de luz que incide en la misma área en un factor de cuatro (pi.R²), lo que significaría que su ISO debería reducirse en un factor de cuatro, o su velocidad de obturación se acortará en un factor de cuatro.

Ahora, si mantiene el tamaño de apertura física directamente proporcional al campo de visión (determinado por la distancia focal y el tamaño del sensor), está cancelando el componente del campo de visión. Aquí es donde entra en juego el f-stop . Todo lo que importa ahora es la relación. Cuando su apertura es 1 / 2.8 del tamaño de la distancia focal, por ejemplo, la misma cantidad de luz a una velocidad de obturación dada golpeará el sensor independientemente de la longitud focal.

Esto significa que la apertura se está haciendo físicamente más pequeña en ángulos amplios (alejamiento) y más grande en campos de visión más pequeños (acercamiento).

¿Cómo funciona esto en sensores pequeños y grandes? Bueno, en un sensor grande, el mismo campo de visión (cono de luz) está restringido en la misma cantidad por la apertura de la lente, pero se expande para cubrir un área más grande del sensor.

ISO por otro lado es un estándar. Determina una exposición estándar a cualquier velocidad de obturación y apertura.

Editado para aclaraciones

La razón por la cual un sensor grande puede producir una exposición menos ruidosa es porque el área de cada píxel es más grande (a veces significativamente más grande). Lo que esto significa es que el nivel de señal (luz) en comparación con el nivel de ruido que golpea cada píxel es mayor. Piense en ello como un cubo de agua con la misma cantidad de hollín en el fondo. Una cubeta de 5 litros tendrá más agua que hollín en comparación con una cubeta de 2 litros, lo que aumentará la utilidad de esa cubeta.

Esta es la relación señal-ruido (SNR). En un punto y disparar, la relación de señal a ruido es considerablemente menor. Duplicar la ISO para todos los efectos reduce a la mitad la SNR. Debido a estos grandes sitios fotográficos en una cámara réflex digital, el ISO se puede ampliar considerablemente más y aún así lograr menos ruido que un punto y disparar, a pesar del mismo volumen de luz que golpea el chip del sensor.

Uf. Eso es algo confuso.