Perché non esiste un sensore full frame ma a bassa risoluzione?

Quindi ho appena visto una recensione sulla Sony NEX-7, che è 24MP in formato APS-C .... Sono un utente Canon e penso immediatamente all'annuncio della Canon Powershot G1X con sensore quasi APS-C ma a un livello inferiore risoluzione.

All'improvviso mi viene in mente una domanda:

Perché non è stato installato un sensore full frame ma a bassa risoluzione?

Non conosco la produzione di sensori di imaging, ma mi sono chiesto: "Avrebbe senso creare un sensore full frame economico con una risoluzione molto bassa?"

Ho pensato che avrebbe avuto un senso. Per cominciare, ottime prestazioni ISO, in secondo luogo, un maggiore controllo del DOF.

Questi non sono disponibili per i consumatori senza spendere una quantità significativa in ingranaggi fotografici di alto livello.

Ad esempio, se creo un sensore full frame con una risoluzione di 10 MP, sarebbe economico produrre? In caso contrario, quali sono i motivi che rendono i sensori full frame così costosi? Sarebbe comunque costoso produrre tale sensore se rendessi la sua risoluzione molto bassa, come 10MP o anche 8MP ecc?

So che è una domanda teorica, ma se Canon fosse in grado di offrire una fotocamera compatta Powershot con sensore full frame a 8 MP per meno di $ 1000 (USD), la comprerei sicuramente!

Come menzionato dalle risposte di @matt e @rowland, il prezzo è direttamente collegato all'area del silicio utilizzata per creare il sensore. Idealmente un sensore con il doppio dell'area dovrebbe costare circa il doppio. Poiché tutta la produzione di elettronica su silicio (e altri substrati) presenterà difetti, non tutti i chip / sensori prodotti funzioneranno. Il tasso di rendimento (come viene chiamato) è inferiore quando il sensore è più grande, utilizzando lo stesso processo di produzione.

Immagina un sensore A che è due volte più grande in entrambe le direzioni rispetto a un altro sensore B. Ciò significa che puoi fare 4 volte più sensore B nella stessa area del sensore A. Ma se hai un difetto in quell'area, sei ancora a sinistra con 3 sensori utilizzabili Bs. Se avessi prodotto il sensore A, avresti dovuto scartare quel sensore. Ciò significa che il tasso di rendimento è molto maggiore per i sensori più piccoli, il che aumenta le differenze di prezzo.

Minore è il chip / sensore, minore è l'area e maggiore è la resa, il che significa un prezzo molto più basso.

Il prezzo del sensore è più proporzionale alla dimensione fisica del sensore, rispetto al numero di pixel al suo interno. Esistono sensori full frame con un numero di pixel inferiore su alcuni dei modelli più vecchi (ad esempio, i primi 1D Canon). Vale la pena notare che la sensibilità è inferiore rispetto ai sensori moderni, non perché i pixel sono più grandi, ma a causa di altri progressi.

Potrebbe esserci la possibilità di creare pixel più grandi, ma non sarebbe necessariamente più economico.

Guarda Nikon D3X vs D3S . Entrambi hanno le stesse dimensioni del sensore ma il D3X ha una risoluzione doppia (25 MP contro 12 MP). Altrimenti le telecamere sono quasi identiche ma la risoluzione più bassa è $ 5200 USD contro $ 8000 USD per quella ad alta risoluzione.

Il sensore da 25 MP richiede circuiti più fini e quindi avrà rese inferiori. Allo stesso tempo esiste un mercato per entrambi perché la D3S è in grado di produrre immagini molto più pulite ma non le stampa in modo grande. La sua gamma ISO standard raggiunge i 12800 (con boost a 102400) mentre la D3X ha un range standard che raggiunge il massimo a 1600 (con boost a 6400).

Solo per aggiungere un altro bit interessante: c'era una volta un sensore full frame a risoluzione relativamente bassa. Il Contax N era un design full frame da sei megapixel.

Sfortunatamente, nonostante la bassa risoluzione, le sue prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione erano piuttosto scadenti (anche rispetto ad altre fotocamere dell'epoca). Sembrano aver rinunciato più o meno a metterlo a fuoco con la messa a fuoco automatica, e invece sono costruiti in una modalità di messa a fuoco. Essendo una Contax, era anche piuttosto costoso.

Tra i lati positivi, a ISO 100 o inferiore aveva probabilmente il miglior sensore da 6 megapixel mai realizzato da nessuno, e gli obiettivi Zeiss sono davvero ottimi.

In conclusione: Contax ha lasciato cadere la N dopo meno di un anno sul mercato. Poco dopo, Contax abbandonò completamente il mercato.

Questa è sostanzialmente la legge di Moore al lavoro. La tecnologia di produzione per i sensori segue la stessa regola di base di qualsiasi altro chip: nel tempo, il numero di elementi che possono essere inseriti in un chip raddoppia per un costo approssimativamente simile. Potrebbe essere leggermente più economico continuare a utilizzare un livello tecnologico consolidato poiché ci sono alcuni costi irrecuperabili, ma in generale le strutture di fabbricazione vengono aggiornate man mano che arrivano nuove tecnologie. Non ci sono grandi risparmi nel farlo alla "vecchia maniera". Il principale fattore distintivo è la dimensione, che si ridimensiona in base all'area e, peggio ancora, si ridimensiona in modo non lineare perché rendere più impeccabile un'area più grande è più difficile che realizzare molti chip più piccoli nello stesso spazio. Quindi, i sensori più grandi saranno sempre più costosi.

Alcune fotocamere digitali full frame erano e hanno una risoluzione relativamente bassa: la Canon 5D era 12,8 MP ed è stata rilasciata dopo la 17MP 1Ds Mk II. La Nikon D3 e la D3 erano 12,1 MP. Il D3 è stato introdotto un anno dopo rispetto al D3X da 24,5 MP con una risoluzione doppia.

Alla fine del 2015 i modelli full frame ad alta risoluzione sono i Canon 5D da 50 MP (e la variante 5DS R) e il Nikon D810 da 36,3 MP, ma entrambi i produttori offrono ancora modelli full frame come il 20MP 6D e il 24MP D600. La Canon 6D ha solo il 40% dei pixel della 5D e la D610 ha solo due terzi del pixel della D810.

Sony attualmente offre il mirrorless α7 in tre varianti: 12.2MP α7s, 24.3MP α7 II e 47.4MP α7R II. L'α7s ha circa un quarto del numero di pixel dell'α7R II.

Sembra che ci sia un malinteso sul fatto che una risoluzione inferiore significhi migliori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione. Tuttavia, fintanto che gli spazi tra i singoli fotositi sono abbastanza piccoli, aumentando la risoluzione si riduce a malapena le sue prestazioni di scarsa luminosità (raccoglie una quantità simile di luce).