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哪一种相机传感器的尺寸最适合天体摄影?

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在摄影师中,关于相机传感器大小及其对摄影的影响的讨论一直是一个热门话题。在这篇简短的文章中,我将讨论相机传感器大小在摄影中的作用,特别关注天体摄影术
在考虑传感器的整体性能时,除了传感器的大小之外,传感器的许多方面都会发挥作用,因此这个主题很快就会变得非常技术性,我在这里只给出一些一般的指导原则。
[专家摄影由读者支持。专家摄影上的产品链接是推荐链接。如果你用这些东西买东西我们就能赚点钱。需要更多的信息吗?看看它是如何工作的。]

常见传感器类型的物理尺寸

历史上,相机传感器的参考尺寸是旧的35毫米胶片。
当讨论和比较不同类型的传感器时,一个更常用的参数是所谓的,而不是使用传感器物理尺寸作物系数CP更容易记住。
CP是一个全帧传感器的尺寸(长度和宽度)与正在讨论的传感器的尺寸之间的比率。
以下是最常见的传感器类型的作物因子:

  • 全帧:CP = 1
  • Canon APS-C: CP = 1.6
  • 尼康,宾得,索尼和西格玛APS-C: CP = 1.5
  • 松下和奥林巴斯MFT: CP = 2
  • 1″-type: CP = 2.72
  • 1/3”;CP = 7.7

下面的方案允许您通过比较不同类型的传感器的面积来可视化作物因子的含义。

图说明了最常见的数字传感器和35mm全帧传感器之间的相机传感器尺寸比较。
传感器尺寸比较的最常见类型的数字传感器和35mm全帧传感器。

关于视场和景深你需要知道什么

相机传感器的大小,加上镜头的焦距和光圈,到被摄对象的距离等都会从几个方面影响你的图像,其中最明显的就是视野。
为了避免混淆,当说明传感器的大小将如何影响您的图像,我们将把自己放在特定的条件下,但在所有情况下,我们将假设焦距孔径对所有情况都是一样的。

的视野

你可以找到景深和视场的详细讨论在这里。对于本文,您需要知道的都在下面的图表中。

图说明景深和视野-作物传感器vs全帧相机
当从相同的距离和相同的焦距拍摄相同的主题时,作物相机传感器给出了一个较小的FoV。

实际上,用等效焦距(EFL)来说话比较容易。这是使用全帧传感器获得相同视场所需的焦距。
例如,一个50 mm镜头佳能APS-C相机将提供一个视场相当于80毫米镜头的全帧相机。
计算很简单:EFL=FL*CP
简而言之,传感器越小,视场越窄,EFL越长。
更多关于焦距的信息,请查看这个文章
你不需要是一个数学天才就能在这个领域弄清楚。有很多在线计算器你可以在计划拍摄时使用,或者智能手机应用程序你可以在路上用。
这些迟早会派上用场创建全景照片将多个图像拼接在一起。

景深

景深(DoF)与图像的焦/焦外转换有关。
从技术上讲,当你集中注意力时,你是集中在一个平面上。无论前面或后面的飞机都失去了焦距。
在现实中,事情有点不同。我们仍然可以看到一些物体在前面或后面的主体是“焦点”,即使技术上他们不是。
这是因为景深的原因。景深表示的是你的框架中我们认为其内容处于焦点的区域。
查看这张图,了解当焦距、光圈和帧覆盖保持不变时,传感器大小是如何影响景深的。这里唯一的变量是传感器的大小。

当使用相同的焦距和光圈时,为了像全帧相机那样填充画面,使用裁切相机的摄影师必须远离被摄对象。这增加了自由度。

在实践中,这意味着有了作物传感器,就更难做到这一点获得一个不错的散景
这是非常重要的肖像画其目的是将模型从背景中分离出来。

天体摄影中传感器尺寸的作用

正如我们在天体摄影相关文章中多次提到的,繁星点缀的风景,星迹在美国,行星摄影和深空摄影都属于这种类型。而传感器的尺寸会对这些产生影响摄影的种类以不同的方式。

天体摄影中视场的作用

在天体摄影中,视野显然和其他任何类型的摄影一样重要。
如果你想繁星点缀的风景,你可能会发现很难走到足够宽的框架整个景观。或者把前景和北极星都框起来,这样就有了漂亮的圆形星迹。

水面上没有潺潺的风景,有创意的运动模糊了星星的轨迹
尽管使用我三阳7.5 f/3.5鱼眼镜头在MFT相机上,我无法拍到北极星。

例如,在MFT相机上,一个公共焦距为广角镜头是14毫米(或12毫米)。这对应一个不是很宽的28(24)毫米的全帧。
为了更宽,你必须购买相当昂贵的变焦镜头在7-18毫米范围。你可以得到鱼眼镜头取而代之的是三阳7.5 f/3.5鱼眼镜头。
另一方面,对于行星和深空摄影,一个裁剪过的传感器可以帮助你更好地接近目标全画幅相机
一个相当便宜的200毫米的MFT相机将给同样的FoV更昂贵的,笨重的400毫米的全画幅相机。

双画深空照片比较M42与200mm镜头在全帧(顶部)和MFT(底部)相机
M42与200mm镜头在全帧(顶部)和MFT(底部)相机。(Stellarium模拟视场)

使用裁切传感器相机的优点是,你可以很容易地接近你的目标与一个相对紧凑和轻量级的摄影系统。
这将使使用跟踪支架来跟踪夜空中的星星运动变得更容易(也更便宜)。
这也许是行星照相机只有1/3″传感器的主要原因。在我的焦距为1250mm的望远镜上,当我用MFT相机(EFL 2500mm)拍摄时,木星仍然是一个被四个小点包围的明亮、无特征的小点。
这是它最大的四个卫星伽利略卫星木卫一,木卫三,木卫二,木卫四。

用Skymax 90/1250 MFT相机拍摄的木星
用我的Skymax 90/1250 MFT相机看到的木星(FoV用Stellarium模拟)。

相比之下,当使用我的ZWO ASI 224MC行星照相机与1/3″,由于CP=7.7, EFL是一个巨大的9625毫米。
木星显示出它的颜色,条纹和大红斑

Skymax 90/1250和ZWO ASI 224MC相机拍摄的木星(1/3”传感器类型)。
Skymax 90/1250和ZWO ASI 224MC相机拍摄的木星(1/3″传感器类型)。(用Stellarium模拟视场)。

景深和天体摄影

在天体摄影中,景深是不用担心的。的月亮行星、星云和恒星都很遥远,即使你以f/1.2的速度拍摄,它们也都在焦距内。
实际上,例如,30万公里外的月球和250万光年外的仙女座都将在焦点上。
景深可以发挥作用的唯一可能性是繁星点点的风景和星迹。也就是说,如果你非常接近前景元素。
如果是这样,你可以拍一张前景照片,然后移动到拍摄天空。你可以稍后在Photoshop中将这两张图片合并

像素大小

人们常说全帧传感器更好低光性能。这是因为,通常,它们的像素比较小的传感器大。
实际上,我们可以说,在给定的光圈和曝光时间下,较大的像素会收集更多的照片。这意味着更少的噪音,更清晰和更详细的图像。
像素大小也与传感器动态范围有关。像素越大,动态范围越宽。你可以更好地记录高对比度的场景。
在天体摄影中,这有助于保留明亮恒星或星系核心的颜色,同时记录最微弱的细节。

图像分辨率

不要把它和分辨率的像素,这取决于传感器的大小(或像素大小)和使用的焦距镜头。
在天体摄影中,恒星、星云和星系的大小用视角大小表示。图像分辨率表示为弧秒/px(也表示为“/px”)。这将给你一个测量你将在每个像素上记录的天空的大小。
在实践中,以像素记录的天空部分将没有细节。
这里的信息是,低分辨率(大/像素)会导致更平滑,但更少的细节图像。而高分辨率的图像(小“/px)会给你清晰和详细的图像。
高分辨率设置的缺点是视力差(即天空的视觉条件差)将抵消如此高分辨率的好处。你可以看到的细节数量受观看条件的限制。
此外,跟踪误差将更明显的形式拉长的恒星。

图像分辨率计算器的截图,其中图像分辨率与可视条件相比较。
图像分辨率的计算器将图像分辨率与观看条件进行比较。

天体摄影的最佳相机

有了上面提到的论证,我们可以说天体摄影的最佳相机是:

  • APS-C或FF相机为星空景观和星迹。它很容易得到一个足够大的视场,他们有一些更好的低光性能和更大的动态范围。
  • 对于行星工作,一个小传感器行星照相机允许接近目标,感谢小FoV。
  • 深空摄影可以受益于裁切传感器,就像MFT相机那样。它将保持您的摄影设置紧凑和轻量级。这将允许你使用更轻(和更便宜)的追踪坐骑。
  • 另一方面,如果你用望远镜拍照,那么MFT的视场太窄,全帧相机将是最好的。

话虽如此,请记住这些都是非常普遍的指导方针。任何一种现代相机会给你好的结果,一旦你了解了局限性以及如何解决它们。

天顶的银河。天体摄影的相机传感器尺寸
天顶的银河。索尼RX10, 28mm,固定三脚架。仙女座星系在画面的左下角是一小片云。

结论

这篇文章只是冰山一角。诸如量子效率、读取噪声、全井等等,都是决定传感器能力的其他因素,尤其是天体摄影。
但这是一个很好的广泛讨论如何传感器大小可以影响你的摄影。以及如何利用不同尺寸的传感器更好地进行天体摄影。
最后,记住传感器是电子设备。随着年龄的增长,他们的表现会有很大的变化。一个几年前的全帧传感器的性能可能比一个全新的APS-C或MFT传感器差。
想知道更多关于传感器尺寸的信息吗?看看我们的新帖子等效在摄影下一个!

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