| inviato il 04 Marzo 2024 ore 14:10
Buongiorno a tutti,
Partendo da qua:
www.juzaphoto.com/topic2.php?l=it&t=4649091&show=1
E basandomi sui calcoli letti in questa pagina qua:
www.aristidetorrelli.it/Articoli/SensoreFFpi%C3%B9LUceAPSC/SensoreFFLu
Dubbio... 
Faccio una premessa, i miei studi scientifici si fermano alla maturità scientifica, pertanto chiedo a chi avrà la gentilezza di intervenire e con titoli di studio più avanzati del mio di essere cortesemente semplice nello spiegarsi, grazie mille! :-)
Partiamo da questo ragionamento, sensore micro 4/3 da 20 megapixel, più volte si è detto e scritto che sarebbe paragonabile a un teorico sensore Full Frame da 80 megapixel di pari tecnologia.
Ok e fin qua ci siamo. Teoricamente, correggetemi se sbaglio, avrebbero anche un identico pixel pitch o distanza di due centri di sensel contigui che a dir si voglia.
Innestiamo sulla full frame un 50 mm e sulla micro 4/3 un 25mm per avere lo stesso angolo di campo inquadrato.
Il sensore Full-Frame ha un'area pari a 4 volte quella del sensore micro 4/3 pertanto entrerà fisicamente più luce usando la stessa terna ISO, tempo e diaframma (sto seguendo lo stesso identico ragionamento del secondo link che ho messo)
La differenza nella quantità di luce che entra è pari al fattore di crop, ossia 2x quello tra Full-Frame e Micro 4/3. E questo è il punto che proprio non mi torna... . Ma svisceriamo bene la cosa:
Prendo per buoni i calcoli riportati in quel sito per calcolare quanti fotoni sono disponibili per essere “misurati” dal sensore all'estremo inferiore delle ombre nell'esempio a 3200 ISO f/16 e 1/3200 sec:
“ ...Avendo calcolato l'energia del singolo fotone, abbiamo che la densità di fotoni è 4 * 10^18 fotoni/secondo/m2. (1,5 / 3,6 *10^-19 = 4,1 * 10^18). „
“ Passiamo alla fotocamera full frame su cui abbiamo montato il 50 mm di cui sopra. Ad un metro la zona inquadrata è di 720 x 480 mm..., ovvero di 0,35 m2. La densità di fotoni è perciò 1,5 * 10^18 fotoni per secondo (0,35 * 4 * 10^18). Questo valore rappresenta l'ombra più scura che la fotocamera è in grado di catturare. „
“ Un'ottica da 50 mm a f/16 ha un'apertura (diametro) di 3 mm (50/16) e un raggio di 1,5 mm. Il rapporto di cui sopra vale, allora:
?* 1,5^2/2?*1000^2, cioè 10^-6.
La densità di fotoni che troviamo sull'apertura del diaframma è circa 1,5 * 10^12 fotoni al secondo (1,5 * 10^18 * 10^-6).
Quanti fotoni investono il singolo pixel? Immaginiamo la mia 5D da 12 megapixel. Partendo dalla densità, il calcolo è facile:
1,5 * 10^12 / 12 * 10^6 = 12 * 10^4 fotoni/sec.
Avendo detto che il tempo di esposizione è 1/3200 sec, arrivano su un pixel 37 fotoni. „
Ecco, facendo lo stesso calcolo a me risultano 39 fotoni, perché 1,5 * 10^12 / 12 * 10^6 fa 125'000, diviso 3200 fa 39 approssimando al numero intero.
Non è questo il punto.
Prendiamo una Full-Frame da 40 megapixel invece che da 12 mpx:
1,5 * 10^12 / 40 * 10^6 fa 37'500 fotoni/sec, diviso 3200 arrivano su un pixel 12 fotoni approssimando per eccesso
Prendiamo una Full-Frame da 80 megapixel invece che da 12 mpx:
1,5 * 10^12 / 80 * 10^6 fa 18'750 fotoni/sec, diviso 3200 arrivano su un pixel 6 fotoni approssimando per eccesso
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Poi, ripetendo i calcoli sopra, ma mettendoci dentro l'esempio micro 4/3, un 25mm su micro 4/3 inquadrerebbe la stessa zona, 720 x 480 mm ma ad f/16 ha un'apertura di 25/16 = 1,5mm di diametro approssimando per semplificare i calcoli e raggio = 0,75. Quindi:
?* 0,75^2/2?*1000^2, cioè 2,8 * 10^-7.
La densità di fotoni che troviamo sull'apertura del diaframma è circa 0,75 * 10^12 fotoni al secondo (0,75 * 10^18 * 10^-6).
Pertanto quanti fotoni investono il singolo pixel? Prendendo un sensore micro 4/3 da 20 megapixel. Partendo dalla densità, il calcolo è:
0,75 * 10^12 / 20 * 10^6 = 37500 fotoni/sec.
Avendo detto che il tempo di esposizione è 1/3200 sec, arrivano su un pixel 12 fotoni approssimando per eccesso, che è lo stesso che si avrebbe con un sensore FF da 40 megapixel, non da 80 megapixel
-----------------------------
Pertanto quello che non mi quadra è che per la risoluzione si ragiona al quadrato, ossia 20mpx micro 4/3 = 80mpx Full-Frame, ma perché per i fotoni raccolti non vale lo stesso e vale il fattore di crop?
Quindi non sarebbe più corretto tenere a mente anche questa cosa e restando nell'esempio confrontare un micro 4/3 da 20mpx non solo con un sensore ipotetico FF da 80mpx, ma anche con uno FF da 40mpx?
Ovviamente questo discorso varrebbe con qualsiasi equivalenza tra sensori di dimensione diversa FF+, FF, APS-C, Micro 4/3,...
Grazie per chi avrà la pazienza di leggere e il tempo per rispondere :)
EDIT: il Pi greco il forum non lo legge e mette un punto di domanda "?", ecco dove lo vedete è pi greco ;)
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| inviato il 04 Marzo 2024 ore 15:20
Premesso che mi è venuto il mal di testa solo a leggere il tuo post  , la domanda sorge spontanea, sapere quanti fotoni arrivano a cosa ti serve?
Ti cambierebbe il modo di fotografare?
Stravolgeresti la tua attrezzatura per questo?
O rimarresti soddisfatto di quello che hai?
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| inviato il 04 Marzo 2024 ore 16:09
Grazie nel mentre per la prima risposta! Effettivamente post forse un po' troppo tecnico, ma confido di non essere il solo ad arrovellarmi dietro certi tecnicismi, probabilmente banali per chi con questi dati ci mastica.
Al mio modo di fotografare è evidente che non cambierebbe nulla, ma alla mia conoscenza tecnica cambierebbe parecchio e mi farebbe cadere parecchi castelli di carte.
Il mio scopo è quello di indagare più a fondo dietro certe equivalenze che vengono spesso chiamate in causa qui sul forum, ma anche in altre sedi. Per restare nell'esempio che ho fatto sopra, io stesso fino a ieri, sbagliando , credevo che un sensore 4 volte più grande ad area ricevesse 4 volte più luce, invece solo 2 volte e sto cercando di capirne il perché e perché si continua a fare confronti tra sensori basandosi sul pixel pitch, ad es. citando Juza "la Sony A7r V da 60.2 MP, ha pixel pitch di 3.76µm (stesso pixel 3.76µm dei sensori della stessa linea, l'APS-C 1.5x da 26MP e il MF da 102MP)", quando invece sarebbe da fare più un confronto tra capacità di resa segnale/rumore tra i sensori e per farlo serve appunto sapere quanti fotoni investono un singolo pixel., tutto qua :-) |
| inviato il 04 Marzo 2024 ore 16:39
Credo che conoscerai questo sito:
www.photonstophotos.net/
è spesso citato su Juza e, senza impegnarti in troppi calcoli, ti fornisce già le risposta alle tue legittime domande ... e dove i sensori più grandi risultano sempre vincenti in termini assoluti anche se non di 1,5, 2 o 4 volte! 
Spero di esserti stato d'aiuto! |
| inviato il 04 Marzo 2024 ore 17:45
Ciao,
sono laureato in Matematica, dei tuoi calcoli ho capito veramente poco, anche perchè richiederebbero uno studio più approfondito ed una definizione ben più precisa.
Vediamo se riusciamo a fare chiarezza senza nessun calcolo.
Innanzitutto il numero di fotoni che entra in un fotodiodo non dipende dalla dimensione del sensore su cui il fotodiodo è collocato ma dalla dimensione della superficie ricevente del fotodiodo che non è mai esattamente pari alla superficie del sensore divisa il numero dei megapixel del sensore perché vi sono anche altri microcircuiti sulla superficie, diminuiti nei sensori retroilluminati, in ogni caso la copertura non è probabilmente totale.
Non mi risulta che i produttori dichiarino le dimensioni dei fotoricettori del sensore.
Supponiamo che un sensore full frame abbiano comunque fotodiodi con la stessa superfice.
Il sensore full frame avrà 80 megapixel, il sensore micro 4/3 20 megapixel.
Poi qui c'è un errore nel tuo ragionamento quello di utilizzare focali equivalenti,
Se monti su entrambe le macchine la stessa ottica da 50 mm l'immagine che vede il sensore da 4/3 è un crop di quella che vede il sensore full frame.
Se monti l'ottica da micro 4/3 su entrambe le macchine l'immagine che vedresti non vignettata nel sensore full frame (l'obiettivo da 4/3 avrebbe una copertura inferiore) ritagliata a 4/3 sarebbe la stessa che vedi nel sensore 4/3.
Il discoso delle focali equivanti è completamente diverso per inquadrare quanto vedi con un 50 MM su full frame su 4/3 devi usare un ottica con focale diviso 2 da qui il famoso 2X. Per avere lo stesso sfocato che ottieni con un 50 mm a f 2,8 alla stessa distanza con un 25 mm devi impostare f 1,4 ecco perchè empiricamente l'ottica viene considerata 2x più buia.
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| inviato il 04 Marzo 2024 ore 18:20
Non entrerò (troppo) nei conteggi, ma hai riportato, più o meno:
FF da 40 megapixel:
1,5 * 10^12 / 40 * 10^6 fa 37'500 fotoni/sec, diviso 3200 ecc ecc.
Poi, con la M43 da 20 megapixel, la tua formula inizia con 0,75 * 10^12 ecc. ecc.
Se ho ben capito, secondo me il problema è che 1,5 e 0,75 sono misure del raggio. Ma la luce colpisce una superficie, non una retta. Quindi le misure monodimensionali vanno portate al quadrato per ragionare sull'impatto.
Analogamente, se cambiassi argomento e dovessi misurare quanto piove su due terreni aventi forma di cerchio, dovrei partire (a parità di intensità della pioggia per centimetro quadrato e di ogni altro parametro) non dal raggio, bensì dal quadrato del raggio.
Un terreno che ha un raggio di 1,5 metri ha una superficie di circa 7,1 metri; un terreno che ha un raggio di 0,75 metri ha una superficie di circa 1,8 metri che, per l'appunto, non è la metà del primo, bensì un quarto.
Se nel primo terreno sono piovuti in un certo intervallo di tempo 4 litri d'acqua e il secondo terreno ha raccolto un litro d'acqua, la quantità di acqua per centimetro quadrato sarà uguale nei due casi: è come se suddividessimo le due aree: l'area "grossa" avrà il quadruplo dei centimetri quadrati della "piccola".
Se ad esempio frazioniamo le due aree in modo da suddividerle nello stesso numero di sottoinsiemi (come i fotodiodi di un sensore), ad esempio il cerchio da 1,5 lo dividiamo in 80mila mini-lotti e il cerchio da 0,75 lo dividiamo in 20mila mini-lotti, ogni lotto dei due cerchi raccoglierà la stessa quantità di acqua... o di luce, se c'è il sole. 
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| inviato il 04 Marzo 2024 ore 18:44
“ Innestiamo sulla full frame un 50 mm e sulla micro 4/3 un 25mm per avere lo stesso angolo di campo inquadrato.
Il sensore Full-Frame ha un'area pari a 4 volte quella del sensore micro 4/3 pertanto entrerà fisicamente più luce usando la stessa terna ISO, tempo e diaframma (sto seguendo lo stesso identico ragionamento del secondo link che ho messo)
La differenza nella quantità di luce che entra è pari al fattore di crop, ossia 2x quello tra Full-Frame e Micro 4/3. E questo è il punto che proprio non mi torna... . Ma svisceriamo bene la cosa:
: „
Perdonami ma non ho letto tutto il post, mi sono fermato qui perché c'è un errore: la differenza di luce (ricordo che parliamo sempre di luce totale a parità di diaframma eh, l'illuminazione per unità di superficie sul sensore se il diaframma è uguale non cambia la stessa) che arriva non è 2x, ma 4x.
Ci sono 2 stop di rumore di differenza proprio per questo motivo, ma occhio che gli stop sono una misura logaritmica, quindi significa che (esempio) un 50mm su FF a f/4 a parità di tempo raccoglie il quadruplo della luce totale rispetto ad un 25mm f/4 su M43 perché l'illuminazione sulla superficie è la stessa, ma la superficie è quattro volte più grande.
La dimensione dei pixel comuqnue è abbastanza irrilevante se devi paragonare il rumore. |
user203495 | inviato il 04 Marzo 2024 ore 19:01
Valgrassi,dove sei?
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| inviato il 04 Marzo 2024 ore 19:20
@Niti per adesso riporto a Mmc12 un utile suggerimento dovuto a Lollus (che è sicuramente un eccentrico, ma spesso ci azzecca) per fare comparire Pi greco su questo Forum:
Il font per Pi non è bello, è troppo squadrato, ma è meglio di niente.
Bubu ha ragione, la superficie del sensel ha molto meno incidenza su SNR della superficie totale del sensore. È perché nessuno va a vedere sensel per sensel, in genere si parla di milioni di sensel in un colpo solo.
Teniamo anche conto che l'isolante fra i sensel è dell'ordine delle decine di nanometri: trascurabile. |
| inviato il 04 Marzo 2024 ore 19:28
In questo caso e per fortuna, esiste uno strumento sempre più attendibile, che si chiama ChatGPT. Può piacere o non piacere, ma c'è e quasi sempre c'azzecca!  |
| inviato il 04 Marzo 2024 ore 22:05
Prima di tutto vorrei ringraziare tutti per le gentili risposte, ora la cosa mi è più chiara, compreso l'errore di base che faceva tornare stando ai calcoli tutto il ragionamento, per restare nell'esempio del 2x invece che del 4x, che era quello che anche a me non tornava, ma appunto i calcoli davano ragione a quanto avevo letto nel secondo link da me inserito ( www.aristidetorrelli.it/Articoli/SensoreFFpi%C3%B9LUceAPSC/SensoreFFLu ), poi da me riportato e rielaborato nella sostanza.
Ma per far tornare i calcoli l'errore stava appunto nel e cito Gainnj:
“ Poi qui c'è un errore nel tuo ragionamento quello di utilizzare focali equivalenti, „
E la chiarificativa precisazione di Bubu93.
Molto chiaro e logicamente corretto anche l'esempio pratico riportato da Ignatius (e sì confermo che quei numeri erano il raggio e chiaro del discorso di portarle al quadrato -prossimamente comunque per sfizio rifarò i calcoli apportando le correzioni proposte  -).
Quindi, mi auto-cito:
“ ...Per restare nell'esempio che ho fatto sopra, io stesso fino a ieri, sbagliando , credevo che un sensore 4 volte più grande ad area ricevesse 4 volte più luce, invece solo 2 volte „
Ecco no, a quanto pare non sbagliavo è che tutti quei calcoli mi avevano convinto del contrario
Per scrivere correttamente il "?" grazie per la dritta Valgrassi-Lollus, me lo memorizzo ;)
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| inviato il 04 Marzo 2024 ore 22:43
ma i fotoni sono i fratelli delle fotone?
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