什麼是感光元件?讓你瞭解種類差異、等效焦距以及 4 個影響層面 – 工程師布萊克

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什麼是感光元件?讓你瞭解種類差異、等效焦距以及 4 個影響層面 – 工程師布萊克

2024-06-26 13:06| 来源: 网络整理| 查看: 265

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大家好,我是布萊克。我認為挑選一台相機最重要的指標就是感光元件了,不同的感光元件尺寸不僅影響到成像畫質、鏡頭,更有著不同的價位。這篇文章將分享什麼是感光元件,並且介紹種類、等效焦距概念,以及感光元件尺寸大小影響的 4 個層面,讓我們一起看下去吧!

如果剛好想要購買新的相機,我在下面文章有提到一些挑選相機的方式,可以參考參考喔!

延伸閱讀: 如何挑選相機?掌握這些原則,錢花得更值得

     

感光元件種類 (CMOS、CCD) 差異

這段將會介紹市場主流的感光元件種類,如果不想瞭解這部分的差異,可以略過。 目前市場上,感光元件主要分為「感光耦合元件」(CCD)和「互補式金氧半導體」(CMOS)兩種。這兩種的主要差異在於對光的靈敏度、解析度、雜訊度、製作成本、耗電量的差異。

CCD CMOS 靈敏度 高 低 解析度 高 低 (新技術高) 雜訊度 低 高 耗能比 高,需外加電壓 低 成本 高 低

感光元件種類差異/出自科技與資訊研究所部落格,布萊克重新繪製

 

雖然 CCD 技術的感光元件在解析度與雜訊度都勝過 CMOS 感光元件,但市場方面基於成本考量,CMOS 感光元件似乎還是較受青睞。經過不斷改良,這兩種感光元件差異可能會縮小。      

感光元件尺寸大小

當你在挑選相機的時候時常會看到「全(片)幅」、「APS-C」,甚至是會看到「M43」或「1吋 CMOS」,這些術語全部講的都是同一件事情,那就是感光元件的尺寸大小。而感光元件有時也稱為「影像感應器」。

標榜全片幅 CMOS 感光元件

 

標榜APS-C CMOS 影像感應器

 

標榜4/3吋超大感光元件

 

標榜1吋CMOS感光元件

   

各位應該不難看出一個趨勢,感光元件越大,價格也會越貴。每個商品都說「感光元件超大」,到底是多大呢?布萊克將常見的感光元件尺寸大小列在表 2,各位可以比較一下。

各種感光元件尺寸差異圖/出自維基百科

 

感光元件 實際尺寸大小 全片幅 (Full frame) 36mm x 24mm APS-C 23.6mm x 15.6mm APS-C (Canon) 22.2mm x 14.8mm 1.5" 18.7mm x 14.0mm M43 (Micro Four Thirds) 17.3mm x 13.0mm 1" 12.8mm x 9.6mm 2/3" 8.8mm x 6.6mm 1/1.8" 7.18mm x 5.32mm 1/2.5" 5.76mm x 4.29mm

感光元件實際大小

   

說到這裡給大家講個概念,最大尺寸的感光元件並非是 35mm x 24mm 這種全片幅的大小。現在市面上可以買到感光元件更大的「中片幅」機種,像是富士 FUJIFILM GFX 50S,這台的感光元件尺寸是 43.8mm x 32.9mm,當然售價可想而知,有興趣的朋友可以點這裡看看。

而 Canon 在 2018 年的時候發表了一個號稱「世界之最」的感光元件,尺寸大小來到了 20cm x 20cm,單位真的是公分,布萊克並沒有寫錯單位喔!新聞在這邊 (英文),據說適合用來拍攝天體、夜行動物,布萊克只想說:這比我常用的鏡子還大!。

   

各位可能會有個疑問,為什麼感光元件需要區分尺寸呢?最主要原因是以前生產感光元件技術瓶頸較大,良率較低。生產 10 個感光元件,可能只能用 5 個甚至更低,如此只能提高售價,這樣更多人會買不起相機。為了吸引讓更多族群,才會發展較小尺寸的感光元件,並提高良率。

相較於感光元件較小的相機,有著以下優勢:

機身售價較低 鏡頭尺寸也變小 便於攜帶 重量更輕 防手震效果較好

但是感光元件較小,連帶會影響到可視角度的變化,這部分會在下個段落做個詳細介紹。

 

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等效焦距是什麼?介紹換算倍率讓你知

這部分用文字描述有點難懂,布萊克直接上圖,你就能夠知道了。以下假設使用同一個角度、地點、鏡頭,單純更換機身而已。

相同焦距下,全片幅機身視角較寬

 

相同焦距下,非全片幅機身視角較窄

 

有發現上面這兩張圖片的差異嗎?因為感光元件的變小了,可以接收陽光的區域也變得狹窄了,可視角度也變得狹窄了,畫面中的景物就會跟著變大,有點像焦距變大的感覺,但是實際上焦距並沒有改變,這種因感光元件變化導致可視角度變化的概念就是換算倍率。

下面的 YouTube 影片(英文) 展示了上面的概念,影片左邊是全片幅的相機,右邊是 APS-C 相機。請留意影片下方的鏡頭、焦距、角度都是相同的,但是右邊的 APS-C 相機明顯有放大的效果。

相同焦距的全片幅鏡頭分別接在全片幅機身與 APS-C 機身上的視覺效果,可以從 2:46 開始看/出自 Chris Brockhurst YouTube 頻道

   

經過一些換算,最終可以得到換算倍率。由於 Canon 家族的 APS-C 感光元件面積與一般的標準不一致,所以換算倍率也不同。

感光元件 換算倍率 機身範例 全片幅 (Full frame) X 1.0 Sony Alpha 7 APS-C (Canon) X 1.6 Canon EOS 850D APS-C (Sony、Nikon) X 1.5 Sony Alpha A6600、Nikon D7500 M43 (Micro Four Thirds) X 2.0 Panasonic LUMIX LX100 II

感光元件與換算倍率

   

例如說,使用 300mm 鏡頭於 M43 系統機身,其拍攝視覺效果「等效」於使用 600mm 鏡頭於全片幅機身上,因為 M43 系統存在 2 倍的轉換倍率。 再舉一個例子,如下圖 8,Sony A6600 機身使用 APS-C 的感光元件,其搭配 SEL1655G 鏡頭,於 16mm 的拍攝視覺效果「等效」於使用 Sony A7M3 機身使用全片幅的感光元件搭配 SEL2470GM 使用 24mm 的效果。

APS-C 機身與全片幅機身的換算倍率為 1.5 倍

   

因此,若要使用全片幅及 APS-C 的相機拍出同樣的視角,請留意換算倍率的問題,換算出來的焦距就是等效的概念,故稱為「等效焦距」。

如果還是不太熟悉也沒有關係,布萊克找了等效焦距實際拍攝的 YouTube 影片(英文),影片左邊的是 APS-C 相機,右邊是全片幅的相機。各位可以看看要達到相同視角,相機的焦距是怎麼變化的。

等效焦距展示影片,可以從 7:13 開始看/出自 TubeNoob YouTube 頻道

     

感光元件尺寸影響層面

在這段當中將詳細的介紹感光元件尺寸影響的層面。以下僅以全片幅感光元件與 APS-C 感光元件作為比較。

價格 這應該淺顯易懂,從上面的比較,應該不難看出,感光元件越大,價格就會越貴。

重量與體積 從上方的比較表格不難看出,感光元件越大,使用的材料越多,重量也越重,體積也越大。

景深變化 從上圖 6 與圖 7 可以看出,在相同焦段之下,感光元件越小,視野就越窄。現在要將同樣的視野投射在較大的感光元件,景深看起來就會越淺,得到更朦朧的散景。這算是簡單的說法,實際解釋起來會挺複雜的。

高感光度(ISO) 較大的感光元件,相同解析度之下,每個像素分配到的面積較大,顏色控制較好,所以畫質較好。不過近幾年感光元件技術越來越進步,導致這項差距會越來越小,大家就參考囉!

APS-C 與全片幅感光元件差異比較圖/出自 Seeing Voices Media Limited

     

如何確定感光元件尺寸?

如同上面介紹,通常會在產品規格的畫面列出這台相機機身的感光元件。

Sony 官方網站標示相機機身的感光元件尺寸/出自臺灣 Sony 官方網站

 

Canon 官方網站標示相機機身的感光元件尺寸/出自臺灣 Canon 官方網站

     

結論

感光元件尺寸是挑選相機機身一個很重要的指標。在這篇文章也有提到「等效焦距」的概念,通常是用來描述獲得相同視角時的換算關係。感光元件尺寸大小也會影響 4 個層面,尺寸也不是越大越好,牽扯的層面甚廣,也有各自的優缺點。

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by 工程師布萊克

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