为什么它们比全画幅传感器更小？

您偶尔会遇到有关全画幅相机的出色表现的文章。其中很多可能是对新设备或简单的市场营销的过度热情，但在我看来，至少这些事情是对的：

• 大面积传感器可捕获更多光
• 单个像素较大的传感器的噪点更少
• 较大的传感器可以容纳更多像素

全画幅相机要贵得多。这对我来说很奇怪，因为我有一种印象，那就是，由于需要更精确的设备，使电子设备变得更小总是很困难。

多年前，在数码单镜头相机的曙光中，这一点尤为重要。

那么，为什么要决定使传感器的尺寸小于照相机最初使用的胶卷呢？AFAIK某些用于胶片相机的镜头仍可与某些数码单反相机一起使用，那么为什么将传感器与胶片不同？

请注意，我对初始决定的历史更感兴趣（因为胶卷的大小是现状，而且DLSR仍然很昂贵），而不是价格差异。

制造没有缺陷或缺陷很少的大型半导体器件非常困难。较小的制造商要求降低。

尤其是当您尝试将其增大时，半导体的成品率（即您制造的可用比例）将下降。如果产量很低，那么每个好的产品都必须制造很多设备，这意味着每台设备的成本变得非常高：可能高于市场承受的价格。因此，强烈建议使用较小的传感器，从而获得更高的良率。

这是一种了解收益率曲线的方法。假设一个过程中每单位面积出现缺陷的机会为c，并且这种缺陷将杀死任何由该半导体位构成的器件。还有其他设备缺陷模型，但这是一个很好的模型。

如果我们要制造一个面积为A的设备，那么它没有缺陷的机会是（1- c）^A。因此，如果A为1，则机会为（1- c），并且随着A变大，机会变小（因为（1- c）小于1）。

面积为A的器件没有缺陷的机会是成品率：这是我们得到的面积为A的优质器件的比例。（实际上，产量可能会降低，因为可能存在其他可能出错的问题）。

如果我们知道某个面积A的小数的收益y _A，则可以得出c：c = 1- y _A ^{1 / A}（通过取两边的对数并重新排列来得出）。等价地，我们可以计算任何其他区域中的产率一个为ý = ý _甲^{一个/ A}。

现在，让我们说，当我们制造24x36mm（全帧）传感器时，我们的良率是10％：我们制造的设备中有90％都是不好的。制造商不愿透露自己的收益率，但这并不令人难以置信地低。这等效于说c，每mm ²出现缺陷的几率约为0.0027。

现在我们可以计算其他区域的收益：实际上，我们可以绘制收益曲线与面积的关系：

在此图中，如果全帧输出为10％（例如，由于APS-C可能表示各种含义，则可能是近似值），我标记了各种尺寸小于全帧尺寸的传感器的预期输出。如您所见，较小的传感器可获得更高的良率。

随着时间的流逝，随着制造工艺的改进，该成品率曲线趋于平坦，大型传感器的成品率也有所提高。在这种情况下，大型传感器的价格下降到了市场将承担其成本的地步。

电子图像传感器（无论是图像Orthicons，Vidicon，Plumbicons还是CCD，还是CMOS有源像素传感器，无论是模拟电子还是数字工作流程）的第一个主流应用是视频，而不是静态图像。

视频遵循的形式类似于电影电影。在电影胶片中，由于成本高昂，35毫米（相当于全画幅静态影像）或什至70毫米是奇特的大幅面格式，仅用于实际（电影）电影制作。

同样，大多数视频应用的分辨率要求过去要小得多-如果高清家用电视（最大分辨率625行，每条可能有1000像素）是主要目标，那么高分辨率功能就不是必需的。

同样，在非电影运动图像世界中，对镜头的要求似乎有所不同-对镜头速度和变焦范围的期望更高，对图像质量的期望更低。使用仅需服务一个小像圈的镜头设计，可以大大节省成本。

数码相机在可换镜头相机成为现实之前已经存在了好几年，它们首先使用了很小的传感器，这些传感器很可能是为视频设计的或基于视频的设计的。

与采用早期数码单反相机的普通数码相机传感器相比，APS-C尺寸的传感器体积巨大。少数早期的全画幅数码单反相机（想像柯达DCS）及其传感器非常昂贵，这可能是因为制作这种尺寸的经济型传感器的设计经验很少。

与即使在1990年代使用的CPU或内存芯片相比，图像传感器的实际结构也非常粗糙-例如，在1990年代后期的台式机中使用的通用CPU使用的特征尺寸为250nm，这远远小于在物理上有用的尺寸。可见光成像传感器。今天，14nm（!!）是最新技术。

正如其他文章中已经解释的那样，无论结构尺寸如何，都必须避免每个零件都具有较大的模具尺寸，这一点没有太大变化。

大传感器的价格要比小传感器的价格高，其原因大致与大电视比小电视的价格高相同。比较30英寸电视和60英寸电视（如果需要，分别为75厘米和150厘米）。小型化没有问题-我们可以将30英寸电视的所有部件缩小，而不会遇到任何困难。30英寸电视的制作成本比60英寸电视的制作成本低，因为它使用的材料更少，完成的工作量也更少。60英寸电视的缺陷率更高-面积的4倍意味着某处出现问题的几率更高在屏幕上，创建一个坏点。由于客户讨厌坏像素，因此具有一个或两个以上（甚至可能大于零）的面板将被报废，或作为低成本产品的一部分出售。缺陷单元的生产成本会计入已售出的可接受单元的价格，因此，您走得越大，得到的东西就越贵。

相同的考虑因素也适用于图像传感器。与半导体技术相比，即使是专业相机上最小的传感器也具有巨大的功能，因此微型化的成本并不是主要因素。紧凑型相机和手机通常使用的传感器要小得多，甚至廉价手机通常也有两个相机，更高级的相机只有三个或四个！对于合理的尺寸，较小的成本更少，而不是更多。缺陷问题也起作用。您制造的传感器越大，就越有可能需要您将整个产品报废的缺陷，并且报废时会损失更多的钱（在材料上）。这会导致成本增加，并大大超出特定点。

在撰写本文时，您可以获得的最大格式的数码相机具有高达9“ x11”的传感器（这是“全画幅”传感器对角线的8倍以上，或面积的64倍以上），并且仅具有12兆像素，因此显然小型化不是问题-这些像素很大。它的零售价超过100,000美元。

因为您特别询问过历史...

我建议：尺寸，重量和成本。

在数字化前（即电影）时代，所有这些考虑都是正确的。受欢迎的电影格式是110尺寸。请参阅：https： //en.wikipedia.org/wiki/110_film

110胶卷更便宜，相机更便宜，而且许多相机比最小的35mm胶卷更小，更轻。它们可以很容易地放在一个小口袋里。当然，正如其他人指出的那样，如今数码相机也存在相同的限制。因此，不仅仅是今天的大小图像传感器；那时也有大大小小的电影格式。

早在数字化时代，人们就试图生产更小的胶片格式以解决制造，可用性和其他成本效益问题，这些问题在其他答案中都有描述。

现在所谓的“全画幅”曾经被称为“缩影”。如果不是微型和超微型格式，我们必须随身携带这样的相机：

除了已经提到的内容外，还有一个特别好的理由为DSLR制造更小的传感器。它使为快速增长的消费市场设计更便宜，更轻的镜片变得更加容易。但是仍然是高质量的。

当使传感器变小时，还可以使反光镜变小，然后可以减小从镜头中的后部元件到传感器的距离（称为法兰距离）。

减小法兰距离可以更容易地设计镜片；广角镜尤其受益于较小的法兰距离。用于全画幅相机的f / 2.8广角变焦镜头可能非常昂贵。

如今，随着无反光镜变得越来越流行，消除了法兰距离问题。

然而，较小的传感器仍然意味着透镜仅需将图像投影到较小的区域，需要较小的透镜直径，从而也有助于减小透镜的成本。

顺便说一句，据我所知（可能是错误的），该传感器甚至还不是最昂贵的数码单反相机组件。照度计（有很多）要贵得多。

我以为我已经从一个可敬的来源阅读了这篇文章，但是试图寻找一个来源来确认这一事实最终没有结果。所以我可能在这里弄错了。

较小的传感器具有较高的生产良率，而要处理的电子产品则成本较低。

将传感器加倍，并大致平方所需的处理能力。

现实情况是，DX传感器通常比其要更换的胶片具有更高的分辨率和更大的动态范围。

单独的答案，因为它与另一个无关：

虽然全画幅传感器为发烧友，艺术和专业摄影师带来了很多好处，但它们也带来了很多缺点，在很多情况下，休闲用户甚至在某些情况下，甚至对于某些任务，甚至对于专业艺术家或记者，都是不必要的：

• 实际上，可达到的最大景深更加有限。为了获得极高的景深，需要使用极慢的光圈，从而导致不良的弱光处理和传感器污垢可见性等问题。

• 镜头将变得更大，更重且更昂贵。

• ...尤其是在长焦距范围内。

• 由于需要更大的运动来补偿抖动，因此图像稳定将更加困难。

• 一些目标群体会喜欢具有高景深的图像，所有焦点对准的图像，它们习惯于移动设备相机使用的硬色调风格。

好吧，让我这样说。这是一张照片，其中的小型相机（1 / 2.3英寸），裁切因数5.6和APS-C类传感器（裁切因数1.66，略小于APS-C）在其最大变焦位置（大型相机可以达到此位置）小型相机的有效焦距（600毫米）是大型相机（200毫米）的3倍。

这是准备收拾好相同的相机：

如果您尝试拍摄鸟类和小物体的特写镜头，则小型传感器摄像机的较长变焦范围将击败大型传感器的较短范围。现在，今天的传感器比这里的旧相机的10MP具有更高的分辨率，但是当裁切为相同数量的像素时，即使是40MP传感器也只能为您带来焦距的2倍。

较大传感器的图像质量相当好，但是当图像大小是邮票大小时，并不会给您带来很多好处。