Вы когда‑нибудь стояли в магазине, смотрели на коробку с камерой и думали: «1/1.8»? 5–50мм? 20-кратный зум? Это что, характеристики камеры или пароль от Wi‑Fi?»
Мы в «Рувер» регулярно слышим подобные вопросы — потому что проектируем системы видеонаблюдения с нуля и прекрасно знаем, насколько все может быть запутанно. Поэтому решили собрать все в одном месте — без мифов и маркетинга.
О чём сегодня поговорим?
Что такое физический размер сенсора и почему он не совпадает с маркетинговыми обозначениями?
Почему измерять сенсор линейкой — это ошибка?
Какие сложности возникают при создании оптики для сенсоров с высоким разрешением и большим зумом?
Современные камеры видеонаблюдения — это сложные системы, в которых оптика, сенсор и электроника работают в тесной связке, чтобы обеспечить четкое и качественное изображение в самых разных условиях. И ключевую роль здесь играет именно размер сенсора — он влияет на светочувствительность, глубину резкости, уровень шума и даже на возможности оптики.
Что такое размер сенсора и почему это не так просто.
Вот тут начинается весёлое: когда говорят «размер сенсора», обычно имеют в виду его диагональ в долях дюйма — 1/4", 1/3", 1/2.8" и так далее. Но не спешите хвататься за линейку! Эти обозначения — привет из прошлого, когда камеры были с электронно-лучевыми трубками (да-да, те самые, что в телевизорах у бабушки). На самом деле, реальный размер сенсора отличается от того, что написано на коробке.
Например, сенсор с маркировкой 1/2" — это не 12,7 мм (как логично было бы ожидать), а всего около 8 мм по диагонали. И всё потому, что маркетологи и инженеры договорились «делать вид», что 1 дюйм — это примерно 16 мм.
Как узнать реальный размер сенсора?
Смотрите не на коробку, а в технические спецификации производителя. Там честно пишут ширину и высоту в миллиметрах. Например, сенсор 1/1.8" обычно имеет размеры около 7.2×5.3 мм, а диагональ — около 8.8 мм. Всё, что больше — это «маркетинговые приколы».
Линейку — обратно в ящик!
Измерять сенсор линейкой — занятие бессмысленное и даже немного грустное. Размеры сенсора настолько малы, что без точных приборов тут не обойтись. А главное — указанный «размер» сенсора это не его реальная диагональ, а исторический привет из эпохи ламповых телевизоров.
Так что если вдруг кто-то на работе скажет «А давай замерим сенсор линейкой!», просто отправьте ему этот мем и скажите: «Это всё условности».
Как размер сенсора влияет на угол обзора и качество изображения
Чем шире сенсор, тем шире горизонтальный угол обзора камеры, а большая высота сенсора расширяет вертикальный угол. Проще говоря, если сенсор — это глаз камеры, то чем он больше, тем больше она видит. И да, это как с телевизором: чем больше экран — тем лучше картинка, только в случае камеры — это угол обзора.
Это особенно важно, когда нужно покрыть максимальную площадь — например, на парковке, где хочется видеть не только машину, но и соседский велосипед, который почему-то всегда исчезает.
Кроме того, размер сенсора влияет на светочувствительность и динамический диапазон. Крупные пиксели — как прожекторы: они ловят свет лучше и показывают детали как в тенях, так и на ярких участках. Особенно это важно для ночного видеонаблюдения, когда камера должна работать, а не просто «моргать» в темноте.
Почему для сенсоров 1/1.8" почти не бывает объективов с 10× зумом?
Многие задаются вопросом: «А почему бы не поставить на большой сенсор (1/1.8") объектив с 10-кратным зумом — ведь чем больше сенсор, тем круче картинка?» Звучит логично, но на практике такие объективы в видеонаблюдении — редкость, почти как единорог на парковке ТЦ. Давайте разберёмся, почему.
1. Не инженерная сложность, а редкость и экономический смысл
Главная причина — это не столько технические трудности (хотя и они есть), сколько банальная невостребованность и высокая стоимость. В сегменте видеонаблюдения камеры с большими сенсорами чаще всего используют для задач, где важнее качество картинки, а не гигантский зум. Большинство пользователей довольны зумом 4–5×, а «десятка» нужна разве что для очень специфических задач (например, наблюдать за белкой на другом конце стадиона).
2. Цена вопроса
Оптика для большого сенсора и большого зума — удовольствие не из дешёвых. Производить такие объективы сложно и дорого, а спрос на них минимальный. В итоге получается замкнутый круг: производители не делают — потому что никто не покупает, а никто не покупает — потому что никто не делает (и не готов платить цену, сравнимую с подержанным авто).
3. Размеры и габариты
Даже если кто-то решит «заморочиться» и сделать такой объектив, получится он внушительных размеров и веса. Но мы то знаем, что чем больше зум и сенсор, тем сложнее бороться с аберрациями, которые возникают на картинке. На зум-объективах с диапазоном 5–50 мм аберрации особенно заметны на длинном конце (то есть при максимальном приближении).
В «Рувер» мы ежедневно сталкиваемся с этим вызовом. Подбор оптики под конкретный сенсор — не теория, а часть нашей повседневной инженерной практики. Особенно при работе с крупными сенсорами и чувствительными Starvis-модулями, где каждая линза должна «отыгрывать» на 100%.
В итоге: почему всё не так просто, как кажется?
Выбор камеры видеонаблюдения — это всегда баланс между возможностями сенсора и оптики, требованиями к качеству изображения и, конечно, бюджетом. Сенсор большого размера, например 1/1.8", — это круто, но требует особой оптики. А создание объективов с большим зумом — это не просто «нажал кнопочку и получил приближение», а настоящая инженерная головоломка.
Не стоит слепо верить маркетинговым цифрам — важно понимать реальные параметры и особенности работы камеры в ваших условиях. Иначе можно купить «суперкамеру», которая ночью видит хуже, чем вы без очков.
Комментарии (12)
vbifkol
25.06.2025 09:41Пипец.
привет из прошлого, когда камеры были с электронно-лучевыми трубками (да-да, те самые, что в телевизорах у бабушки).
Нет, не те самые. Передающие трубки другие, и, собственно, оттуда и пошло искажение размера - в комментарии выше описали.
Чем шире сенсор, тем шире горизонтальный угол обзора камеры, а большая высота сенсора расширяет вертикальный угол.
Делаем двухметровый сенсор - и имеем угол обзора стопицоттыщ градусов, да? Ну вот у меня планшетный сканер а3 есть, у него сенсор 40 см - он сколько должен по горизонтали угол давать.
Кроме того, размер сенсора влияет на светочувствительность и динамический диапазон. Крупные пиксели — как прожекторы: они ловят свет лучше и показывают детали как в тенях, так и на ярких участках. Особенно это важно для ночного видеонаблюдения, когда камера должна работать, а не просто «моргать» в темноте.
На светочувствительность и ДД влияет размер пикселя, а не сенсора. Плюс технология.
А почему бы не поставить на большой сенсор (1/1.8") объектив с 10-кратным зумом — ведь чем больше сенсор, тем круче картинка
Имели в виду 10х теле? Зум-объектив, он же вариобъектив - объектив с переменным фокусным. А сенсор тут при чем вообще?
Но мы то знаем, что чем больше зум и сенсор, тем сложнее бороться с аберрациями, которые возникают на картинке.
нет. чем больше сенсор - тем меньше аббераций при тех же технологиях изготовления объектива.
Cfyz
25.06.2025 09:41На светочувствительность и ДД влияет размер пикселя, а не сенсора. Плюс технология.
А вот и нет, при всех прочих равных важен общий размер сенсора, а размер пикселя практически не играет роли.
Например, полнокадровая фотокамера Sony A7RV показывает ожидаемые для полного кадра шум и динамический диапазон, хотя ее пиксели такого же размера, как и у кропнутой Sony A6700. Или даже повеселее, мобильный сенсор Samsung HP2 размером 1/1.4" и разрешением 200 МП имеет просто комично маленькие пиксели (буквально порядка длины волны видимого света), но при этом дает такие же снимки, как и любой другой 1/1.4" сенсор.
Заблуждение про размер пикселя скорее всего уходит корнями в популярную забаву рассматривать снятое фото в так называемом "100% масштабе", то есть грубо говоря отдельные пиксели. Но наверное сложно найти что-то более бесполезное, чем сравнивать фотографии попиксельно. Шумность и емкость отдельного пикселя не позволяют оценить примерно ничего.
Сравнивать можно только изображения в одном физическом размере, например 27" монитор или 20x30 распечатка.
А для всего изображения целиком важным оказывается только общее количество света, которое было впитано сенсором в процессе экспозиции. Размер и количество пикселей начинает играть роль когда их катастрофически не хватает и дискретизация начинает быть заметной -- что нынче уже большая редкость.
нет. чем больше сенсор - тем меньше аббераций при тех же технологиях изготовления объектива.
В теории или лаборатории -- да. На практике оптику стараются сделать компактной и расположить как можно ближе к сенсору. Кроме того байонет тоже нередко оказывается бутылочным горлышком.
Все это приводит к тому, что задним элементам оптической схемы оказывается необходимо спроецировать картинку под весьма пологим углом -- и чем больше сенсор, тем более пологим. А это усугубляет целую кучу проблем, например виньетирование и неравномерности других аберраций.
Многие производители даже занимаются исследованиями и периодически патентуют идеи того, как бы сделать сенсор вогнутым чтобы свет от заднего элемента объектива падал на него наиболее перпендикулярно по всей площади.
vbifkol
25.06.2025 09:41Заблуждение про размер пикселя скорее всего уходит корнями в популярную забаву рассматривать снятое фото в так называемом "100% масштабе", то есть грубо говоря отдельные пиксели.
Возможно мои знания просто устарели - я занимался цифрофото лет 15 назад. Тогда была проблема у кропнутых камер с больше чем 8 Мп - в том числе с шумами и ДД, при том же физическом размере они давали мЕньшую светочувствительность и бОльшую шумность.
На практике оптику стараются сделать компактной и расположить как можно ближе к сенсору. Кроме того байонет тоже нередко оказывается бутылочным горлышком.
Все это приводит к тому, что задним элементам оптической схемы оказывается необходимо спроецировать картинку под весьма пологим углом -- и чем больше сенсор, тем более пологим.
Типа у камер с бОльшим сенсором задний отрезок пытаются сохранить таким же? А зачем?
Cfyz
25.06.2025 09:41Типа у камер с бОльшим сенсором задний отрезок пытаются сохранить таким же? А зачем?
Все пытаются сделать оптику наиболее компактной, и короткий рабочий отрезок каким-то образом позволяет проектировать более компактные объективы -- этот момент упоминался производителями во времена перехода к беззеркальной конструкции. В частности все бренды сократили рабочий отрезок своих байонетов с 35-45 мм до 16-20 мм.
Кроме того, большинство современных байонетов рассчитаны на использование как полнокадровой, так и кропнутой оптики.
kAIST
25.06.2025 09:41Банальная физика. Чем крупнее "пиксель", тем больше света на него попадает.
Если говорить грубо, если на пиксель попал один квант света, то все равно какой там ДД, какая светочувствительность - будет один бит информации. Но если размер пикселя будет в 4 раза больше, то уже 4 кванта света туда попадут.
Cfyz
25.06.2025 09:41С практической точки зрения нет разницы попадет ли 4x света на один большой пиксель по 1x света на четыре маленьких.
Суть в том, что некоторая часть изображения формируется определенным количеством света. На сколько частей вы это количество света раздробите -- на один, четыре или еще больше пикселей -- не повлияет ни на шум, ни на динамический диапазон, ни даже на чувствительность в случае современных сенсоров с массивом микролинз.
Если вы возьмете пиксели большего размера, но оставите и оптику, и размер сенсора тем же самым, то вы получите точно то же самое количество света, то же самое количество информации на единицу площади изображения и в итоге ту же самую картинку, просто меньшего разрешения.
vbifkol
25.06.2025 09:41С практической точки зрения нет разницы попадет ли 4x света на один большой пиксель по 1x света на четыре маленьких.
В условиях если одного кванта света хватает на то, чтобы изменить состояние маленького - да. Если для изменения состояния что маленького, что большого, надо 4 кванта света, то прилетевшие 4 кванта на матрице с большими пикселями зафиксируются, а на матрице с мелкими - нет.
Cfyz
25.06.2025 09:41Вообще обсуждаемые CCD/CMOS сенсоры не совсем так работают =). Чем больше размер пикселя, тем больше его электрическая емкость и тем больше заряда он может накопить. То есть один фотон для маленького пикселя или четыре для большого увеличат заряд пикселя пропорционально одинаково, условно 1/100 для маленького и 4/400 для большого.
При этом ЦАП разумеется рассчитан на преобразование всего диапазона от минимального до максимального значения, включая предварительное аналоговое усиление сигнала, знакомое нам как ISO.
Но это все конечно сугубо гипотетические крайности. Единицы фотонов на пиксель это такое малое количество света, что там уже по другой причине не важно какого размера пиксели -- сигнал/шум всего изображения все равно получается слишком низким для какого-либо практического применения. Для съемки в таких условиях используют сенсоры на однофотонных лавинных диодах (SPAD, single-photon avalanche diode), которые буквально подсчитывают отдельные фотоны.
Hexlight
25.06.2025 09:41Вы не совсем правы. Размер пикселя напрямую влияет на соотношение сигнал/шум.Устремите размер пикселя к бесконечно малому, в какой то момент вы получите или 0 или 1 электрон в каждом, и вы ничего с ними не сделаете. Сенсор на 200мп работает более менее только благодаря бинингу. Также самая Sony, когда хотела сделать камеру с безумными ISO, сделала A7S, где всего 12мп на полный кадр
Cfyz
25.06.2025 09:41Размер пикселя напрямую влияет на соотношение сигнал/шум. <...> Сенсор на 200мп работает более менее только благодаря бинингу.
Размер пикселя влияет на сигнал/шум и динамический диапазон отдельного пикселя, но не изображения целиком, вот в чем закавыка.
И биннинг тому как раз подтверждение: четыре мелких пикселя имеют вчетверо худшие характеристики, чем один большой, но в сумме получается одно и то же.
То есть если например в изображении какой-то объект занимает условно 1 мм² сенсора или 100x100 пикселей, то и при использовании более крупных пикселей (1 мм², 50x50), и более мелких (1 мм², 200x200) -- сигнал/шум, динамический диапазон и т. д. этой одной и той же занимаемой объектом области изображения будет один и тот же. Потому что при всех прочих равных на одну и ту же площадь сенсора упадет то же самое количество света, а захваченные сенсором фотоны это и есть тот самый сигнал/шум.
Когда говорят про то, что более крупные пиксели захватывают больше света и потому шумят меньше, имеют более высокое значение сигнал/шум и т. п., часто упускают что это большее количество света или сигнала еще надо откуда-то взять.
Когда-то очень давно мелкие пиксели действительно захватывали меньшую долю света в сумме из-за неоптимального конструктивного исполнения. Но все современные сенсоры уже достаточно долгое время имеют приблизительно одну и ту же квантовую эффективность.
Также самая Sony, когда хотела сделать камеру с безумными ISO, сделала A7S, где всего 12мп на полный кадр
Sony A7SIII использует 48 МП сенсор с автоматическим биннингом 2x2.
Особенные характеристики этой линейки обусловлены не разрешением и/или размером пикселя, а оптимизированными под конкретный сценарий использования порогом Dual ISO и алгоритмом шумоподавления.
vesowoma
Ну вот, дважды в статье упомянули кинескопы, и не объяснили причем они к нашим матрицам в сенсорах.
А дело в том, что первоначальные экраны кинескопов (ЭЛТ) были круглыми, и вписывая в круг прямоугольное изображение, часть площади терялась (не использовалась). Как характерный размер использовался первоначально диаметр круга ЭЛТ, причем внешний, позже ставший для прямоугольных экранов условной "диагональю" для сравнения размеров. Для матрицы сенсора такой подход применили, так как ее тоже "вписывали" в круг, не забывая добавить размеры рамки и контактов.
iliks84
Спасибо, тот случай, когда комментарий полезнее статьи)