當較大和較小的傳感器具有相同的百萬像素時，最容易理解它們之間的差異。如果我們有幾個假設的相機，一個帶有較小的APS-C傳感器，另一個帶有全畫幅傳感器，並假設兩者都具有8百萬像素，則差異可以歸結為像素密度。

APS-C傳感器約為24x15mm，而全畫幅（FF）傳感器約為36x24mm。就面積而言，APS-C傳感器約為 360mm ^ 2 ，而FF為 864mm ^ 2 。現在，從現實的角度來看，計算功能像素傳感器的實際面積可能會相當複雜，因此我們暫時假設理想傳感器，其中傳感器的總表面積“像素”專用於功能像素，假定這些像素被盡可能有效地使用，並且假定所有其他影響光的因素（例如焦距，光圈等）都是等效的。鑑於此，並且假設我們的假設相機均為8mp，那麼很明顯，APS-C傳感器的每個像素的尺寸小於FF傳感器的每個像素的尺寸。確切而言：

APS-C：
360mm ^ 2 / 8,000,000px = 0.000045mm ^ 2 / px
-> 0.000045 mm ^ 2 *（1000 µm / mm）^ 2 = 45µm ^ 2（平方微米）
-> sqrt（45µm ^ 2）= 6.7µm

FF：
864mm ^ 2 / 8,000,000px = 0.000108mm ^ 2 / px
-> 0.000108 mm ^ 2 *（1000 µm / mm）^ 2 = 108µm ^ 2（微米）
-> sqrt （108µm ^ 2）= 10.4µm

用“像素大小”或每個像素的寬度或高度的更簡單，標準化的術語（通常在照相齒輪網站上引用）， ：

APS-C像素大小= 6.7µm像素
FF像素大小= 10.4µm像素

就像素大小而言，FF 8mp攝像機的像素比APS-C 8mp攝像機的像素大 1.55x 。但是，像素大小的一維差異並不能說明全部情況。像素具有在其上聚集光的二維區域，因此，將每個FF像素的面積與每個APS-C像素之間的差值講清楚了整個故事：

108µm ^ 2 / 45µm ^ 2 = 2.4

（理想化的）FF相機的 2.4x 或大約 1停！這就是為什麼較大的傳感器在弱光條件下拍攝時更有利的原因……在任何給定的時間範圍內，它們僅具有更大的聚光能力。

換句話說，較大的像素能夠在任何給定時間範圍內捕獲的光子命中數均大於較小的像素 （我對“敏感度”的含義）。

現在，示例和計算首先假設“理想化”傳感器，或者是效率極高的傳感器。現實世界中的傳感器並沒有理想化，它們也不容易以蘋果對蘋果的方式進行比較。現實世界中的傳感器並沒有以最大的效率利用蝕刻到其表面的每個像素，更昂貴的傳感器往往內置有更先進的“技術”，例如有助於收集更多光的微透鏡，較小的無功能間隙。每個像素，可移動列/行的背光佈線製造可激活並讀取光敏元件下方的佈線（而正常設計則使該佈線位於光敏元件上方（並干擾光敏元件））等。此外，全畫幅傳感器通常比較小的傳感器具有更高的百萬像素計數，使事情變得更加複雜。

兩個實際傳感器的真實示例是將佳能7D APS-C傳感器與佳能5D Mark II FF傳感器進行比較。 7D傳感器為18mp，而5D傳感器為21.1mp。大多數傳感器的額定像素數約為百萬像素，通常比市售數字高出很多，因為許多邊界像素用於校準目的，受到傳感器過濾器機制等的阻礙。因此，我們假設18mp和21.1mp是真實的-世界像素數。這兩個當前和現代傳感器在聚光能力上的區別是：

7D APS-C： 360mm ^ 2 / 18,000,000px * 1,000,000 = 20µm ^ 2 / px
5DMII FF：：864mm ^ 2 / 21,100,000px * 1,000,000 = 40.947〜= 41µm ^ 2 / px

41µm ^ 2 / 20µm ^ 2 = 2.05〜 = 2

佳能5D MkII全畫幅相機具有7D APS-C相機約 2x 的聚光能力。這將轉化為大約一站式的額外本機敏感度。 （實際上，5DII和7D都具有6400的最大本機ISO，但是7D在3200和6400上都比5DII嘈雜很多，並且似乎只能在大約ISO 800處正常化。請參閱： http://the-digital-picture.com/Reviews/Canon-EOS-7D-Digital-SLR-Camera-Review.aspx）相反，一個18mp的FF傳感器將具有 1.17x 5D MkII的21.1mp FF傳感器的聚光能力，因為在相同（且大於APS-C）區域上散佈的像素更少。

嚴格來說，並不是說傳感器尺寸會變好，而是像素尺寸。

較大的像素具有更多的表面積來捕獲光並積累光。當光子（光）撞擊表面時，電子釋放出更高的電壓。因此，與隨機隨機噪聲相比，固有噪聲相對較低，而較高的電壓會增大信噪比（S / N）。

隱含數據您會錯過的是較大的傳感器往往具有較大的像素。只需將全幀12 MP D3S與裁剪後的12 MP D300S進行比較即可。每個像素的表面積都增加2.25倍，這就是D3S具有如此出色的高ISO性能的原因。

編輯（2015-11-24）：

對於匿名下注者-相信，有一個更新更好的例子。索尼擁有兩個幾乎完全相同的全畫幅相機，即A7S II和A7R II。它們的傳感器尺寸相同，但前者俱有12 MP的分辨率，而後者則為42 MP。 A7S II的低光性能和ISO範圍比A7R II領先，分別達到ISO 409,600和102,400。僅在像素較大的情況下，這是兩個停靠點。

單個像素的大小幾乎無關緊要。

給兩個相同的攝像機，它們的傳感器大小相同，但像素數不同（例如2MP和8MP），因此像素大小也不同。到達傳感器的光量取決於透鏡的直徑，而不取決於像素的大小。毫無疑問，8MP圖像將比2MP圖像更嘈雜，但是如果將8MP縮小到2MP，您將獲得幾乎相同的圖像-噪聲水平幾乎相同。那是簡單的數學。我說幾乎是因為傳感器邏輯要花大價錢。由於8MP傳感器的邏輯是2MP邏輯的4倍，因此淨光敏傳感器面積將減少。但這並不會花費您1檔（= 50％）的費用，也許會花一點時間，但又不會花太多錢！

實際上使鏡片與眾不同的是鏡片。如果您拍攝圖片，則不會對指標感興趣-傳感器大小，像素大小或焦距都不會。您想從給定的距離上捕捉一張臉，一群人，一棟建築物或其他東西。您感興趣的是視角。您的焦距將取決於傳感器的大小和視角。如果您的傳感器很小，那麼焦距也很小（比如說幾毫米）。焦距極小的透鏡永遠不會捕獲很多光，因為它的直徑會受到限制。更大的傳感器將需要更大的焦距，相同速度的鏡頭將具有更大的直徑，因此可以捕獲更多的光。

除了打印需要10MP或更多的光海報？縮小到幾MP即可顯示所有圖片。傳感器的尺寸並不直接限制您的圖像質量，但您的鏡頭會。儘管鏡頭的尺寸通常取決於傳感器的尺寸（一定不要）。但是我見過帶有小型傳感器和許多MP的相機，但鏡頭卻很棒（例如直徑大於2cm），可以拍攝出精美的照片。

不久前，我已經寫了一篇文章。它是德語的，我沒有時間將其翻譯成英語-對此感到抱歉。它更加冗長，並解釋了一些問題（尤其是噪音問題）。

單個像素的大小並不重要。幾個小像素可以用數學方法組合成一個大像素，從而在細節上交換靈敏度。對於給定的光圈，該較長的鏡頭具有較大的物理光圈（光圈開口）。這導致更多的光線進入系統，並導致更好的弱光性能。這也說明景深較淺。

數字傳感器的表面被光敏材料覆蓋。這些記錄鏡頭所投射的外界圖像。在曝光期間，光子形式的成像射線轟擊傳感器表面。光子命中與場景亮度成正比。換句話說，接收對應於場景的明亮區域的光子命中的光站點，比對應於昏暗圖像區域的光站點，能接收更多的光子命中。曝光完成後，光點包含的電荷與場景亮度成正比。然而，所有光點中的電荷度太弱，除非放大，否則無用。圖像形成過程的下一步就是放大電荷。

放大就像調高收音機或電視的音量一樣。放大會增強圖像信號的強度，但也會引起靜態形式的失真。在數字成像中，我們不會將這種失真稱為靜態；我們稱之為“噪音”。所產生的噪聲實際上稱為固定模式噪聲。這是因為每個光斑具有略微不同的特徵。換句話說，它們各自對擴增的反應不同。結果是，一些光子命中率很少的光站點在應將其圖像顯示為深灰色或灰色時將圖像顯示為黑色。這是固定模式噪聲。我們通過不提高放大倍率（保持較低的ISO）和相機中的軟件來減輕這種情況。

由於固定模式噪聲通常是由於高放大倍數引起的，因此有理由認為，在任何給定的光地點，更多的光子命中會產生較高的電荷，而所需的放大倍數更少。最重要的是，較大的成像芯片具有較大的表面積且具有較大的光敏點，因此在曝光期間會產生更多的光子撞擊。更高的點擊次數意味著更少的放大；從而減少了由於固定圖案噪聲引起的失真。

較大的傳感器在光線不足的情況下通常無法捕獲圖像。通常，較大的鏡頭適用於較大的傳感器，如果您不介意減小景深，則較大的鏡頭通常在弱光下效果更好。

互聯網上有很多說法，傳感器收集的光量與傳感器的尺寸成正比。這是不正確的。給定鏡頭的相同視角，無論傳感器的大小如何，都將有相同數量的光投射到傳感器上。如果全幀傳感器和MFT傳感器具有相同數量的像素元素，則每個元素將檢測到相同數量的光，而不管其大小如何。想想看：在玻璃圓環後面的陽光下放一張紙，什麼也沒發生。用直徑與上述玻璃圓直徑相同的放大鏡將光集中到該紙的一小塊區域上，由於聚焦區域的能量密度大得多，因此該紙將變熱。圖像傳感器也是如此。小傳感器=比大傳感器更高的能量密度=兩個傳感器上每單位面積的能量相同。較小的傳感器上產生較大噪聲的原因在於其他地方。也許在緊密堆積的圖像傳感元件之間的射頻干擾中。