Wie funktioniert der Sensor einer Digitalkamera? Wann   immer   von   der   Leidenschaft   zur   Fotografie   die   Rede   ist,   spalten   sich   die Altersgruppen.   Da   gibt   es   jene,   die   mit   der   analogen   Fotografie   aufgewachsen sind,   die   beim   Anblick   eines   Plattenapparats   ins   Schwärmen   geraten   und   die sich   mit   Wehmut   an   ihre   erste   Kamera   erinnern   -   und   an   die   Fummelei,   wenn sich   der   Rollfilm   mal   wieder   hartnäckig   weigerte,   eingefädelt   oder   transportiert zu   werden.   Die   zweite   Gruppe   kennt   die   digitale   Technik   in-   und   auswendig, fachsimpelt   über Auflösung   und   Rauschverhalten,   weiß,   was   ein APS-C-Sensor ist   und   für   welches   Geld   die   kleinste   Full-Frame-Kamera   zu   haben   ist.   Nicht wenige   von   der   analogen   Gruppe   sind   von   der   digitalen   Neuzeit   regelrecht überrumpelt   worden.   Zunächst   hatten   sie   die   ersten   digitalen   Kameramodelle belächelt   und   verspottet. Teuer,   unfachmännisch   in   der   Bedienung,   umständlich -   und   die   Bildqualität   spottete   jeder   Beschreibung.   Aber   plötzlich   zauberte   ein Bekannter   oder   Verwandter   die   allerschönsten   Bilder   auf   den   Monitor.   Einfach so   aus   der   Speicherkarte,   ohne   lange   Wartezeit.   Und   der   Drucker   produzierte einen   Abzug   nach   dem   anderen.   Farbenfroh   und   knackig   scharf.   Kurzum,   es gibt   kaum   jemanden   noch,   der   in   Anbetracht   dieser   Vorteile   ernsthaft   mit   einer Analogen   knipst,   einige   wenige   Enthusiasten   ausgenommen.   Doch   das   Ver- ständnis   und   das   Wissen   um   den   Prozess   hinter   dem   fertigen   digitalen   Foto hinkt   der   Technik   hinterher.   Dabei   hat   sich   gar   nicht   so   viel   geändert.   Die   alte Technik   ist   übersetzbar.   Und   genau   das   wollen   wir   mit   diesem   Artikel   ver- suchen.   Wir   spielen   Dolmetscher   von   alt   nach   neu   und   werden   dem   Einsteiger erklären, wie eine digitale Kamera - wie ein Kamera-Sensor - funktioniert. Zwischen   der   Leica   f3   und   der   Nikon   D5200   (siehe   Bildreihe   rechts)   liegen   60 Jahre.   Wenn   man   eine   60   Jahre   alte   Leica   in   die   Hand   nimmt,   ist   das   ein   be- sonders   Erlebnis.   Ganz   anders   als   heutige   Kameras   liegt   sie   schwer   in   der Hand.   Verglichen   mit   der   Nikon   D5200   wirkt   sie   zierlich.   Alles   rastet   butter- weich,   mit   satter   Präzision.   Da   gibt   es   nichts,   was   sich   falsch   anfühlen   würde oder   gar   Spiel   hätte.   Die   Objektiv-Schneckengänge   lassen   sich   hauchzart   mit einer   Fingerspitze   drehen.   Mit   einem   leisen,   aber   bestimmten   Klick   verrichtet die   Leica   ihre   Arbeit,   als   ob   sie   erst   gestern   über   den   Ladentisch   gegangen wäre.   Die   alte   Technik   ist   zum   Verlieben.   Siehe   auch:   Mit   der   Leica   IIIf   zum Kugelpanorama. Die   Nikon   D5200   hingegen   zählt   zwar   zu   den   kleinsten   Spiegelreflexkameras   dieser Welt,   doch   sie   liegt   klotziger   in   der   Hand.   Ergonomisch   zwar,   aber   die   Haptik   geht eindeutig   in   Richtung   Plastik-Gefühl.   Warm,   irgendwie   weich,   wenngleich   solide   ver- arbeitet   (wovon   kleinste   Spaltmasse   zeugen).   Beide   Modelle   sind   grundverschieden, und   doch   funktionieren   sie   nach   dem   gleichen   Prinzip.   Es   gibt   einen   lichtempfindlichen Träger   (hier   der   Film,   dort   der   Sensor),   man   muss   die   Lichtempfindlichkeit   berück- sichtigen   (hier   wird   getippt,   dort   wird   gedreht),   dann   stellt   man   die   Blende   und   die Belichtungszeit   ein   (diesbezüglich   hinkt   die   Leica   natürlich   hinterher,   wenn   man   erst den   externen   Belichtungsmesser   aus   der   Fototasche   kramen   muss).   Doch   wie   gesagt: am Prinzip hat sich wenig bis gar nichts geändert. Der   Film   in   der   Leica   (wir   wählen   ein   Negativ)   wird   belichtet.   Oder   anders   gesagt:   der Film   fängt   Bildinformationen   durch   das   Objektiv   ein   und   speichert   sie   bis   zur   Ent- wicklung   ab.   Nach   der   Entwicklung   wird   die   Bildinformation   auf   Fotopapier   (Positiv) weiter    gegeben    und    das    Foto    ist    fertig.    Helden    der    Dunkelkammer    werden    jetzt schmunzeln,   denn   ganz   so   simpel   war   und   ist   dieser   Prozess   natürlich   nicht.   Wir reduzieren sehr viel Fachwissen und Kniffe, die Jahre benötigten, bis sie saßen. Nehmen   wir   den   Sensor   ebenso   blauäugig   in   Augenschein   und   klären   dessen   Funk- tionsweise.   Was   eigentlich   macht   der?   Nun,   er   fängt   Licht   ein.   Er   erkennt   hell   und dunkel,   er   differenziert   Grautöne,   Farben   kann   er   nur   durch   einen   Trick   erkennen. Denken   wir   an   einen   Dämmerungs-Sensor   an   der   Haustür,   der   das   Eingangslicht   ein- oder   ausschaltet,   dann   wird   die   Funktionsweise   klar.   Wie   aber   kommt   die   Farbe   ins Bild?   Durch   Folien!   Es   gibt   Folien,   die   lassen   nur   grün,   nur   rot   oder   nur   blau   durch, andere   Farben   werden   absorbiert.   Und   nun   müssen   wir   uns   vorstellen,   auf   einem   Fo- to-Sensor   sitzen   mehrere   Dämmerungs-Sensoren   und   vor   jedem   Dämmerungs-Sen- sor   ist   eine   Folie   montiert,   die   einer   einzigen   Farbe   Durchlass   gewährt.   Das   schauen wir uns als Skizze mal an: Denken    wir    uns    die    Glühlampe    als    Dämmerungs-Sensor.    Vor    dem    Dämmerungs- Sensor   steht   eine   Folie.   Unsere   Folie   lässt   nur   die   Farbe   grün   zum   Sensor.   Rot   und blau   werden   blockiert.   Jetzt   weiß   die   Kamera,   unser   Bilddetail   ist   grün.   Wie   hell   oder wie   dunkel   unser   Grün   ist,   ist   ebfalls   bekannt.   Die   Kamera   wandelt   folglich   “hell”   in “grün”. Auf diese Weise erhält man ein einzelnes Pixel. Dämmert   Ihnen,   was   es   zu   bedeuten   hat,   wenn   z.B.   von   einem   16   Megapixel-Sensor die   Rede   ist?   Richtig.   Megapixel   steht   für   eine   Million   Bildpunkte   (Pixel)   und   gibt   die Anzahl   der   einzelnen   Dämmerungs-Sensoren   auf   unserem   Kamera-Sensor   an.   Wir denken   uns   also   16   Millionen   Glühlampen   jeweils   mit   einer   dazugehörigen   Farbfolie und fertig ist unser Kamera-Sensor. Die   nächste   Skizze   symbolisiert   unseren   Kamera-Sensor   (Bayer-Sensor)   im   Gesam- taufbau.   Natürlich   haben   wir   die   Anzahl   der   Glühlampen   (Fotodioden)   deutlich   redu- ziert;   hier   geht   es   noch   immer   ums   Prinzip.   Wie   in   der   Skizze   zu   sehen   ist,   sind   die Dioden   zwar   gleichmäßig   verteilt,   aber   ihre   Häufigkeit   ist   unterschiedlich.   Grün,   rot   und blau   stehen   im   Verhältnis   2:1:1,   um   der   Grünsensibilität   des   menschlichen   Auges   zu entsprechen.   Eine   16   Megapixel-Kamera   besitzt   8   Millionen   grüne,   4   Millionen   rote   und 4   Millionen   blaue   Pixel.   Einige   Kamera-Hersteller   versuchen   die   Bildqualität   zu   ver- bessern,   indem   sie   weitere   Farben   filtern   (z.B.   smaragdgrün)   oder   die   Verteilung   der Farbanteile   ändern.   Warum   aber   gibt   es   keine   Dioden   für   schwarz   oder   gelb?   Weil   die Informationen    bestehend    aus    den    drei    Primärfarben    genügen.    Mit    den    Helligkeits- informationen   von   rot,   grün   und   blau   (additive   Farbmischung)   lässt   sich   jeder   andere Farbton    wiedergeben    (siehe    Skizze    unterhalb    des    Sensors).    Wie    geht    es    weiter? Infolge   der   Filterung   liefert   der   Sensor   quasi   drei   Bilder   zur   weiteren   Verarbeitung   an die Software. Diese drei Bilder werden übereinandergelegt: Wichtig   ist   zu   wissen,   dass   die   vom   Sensor   gelieferten   Farbabzüge   immer   lückenhaft   sind,   da   nur   jede   zweite   Diode   die   Werte   für grün   misst   und   sogar   nur   jede   vierte   Diode   die   Werte   für   rot   bzw.   blau   (wir   erinnern   uns   an   das   Verhältnis   2:1:1).   Um   einen vollständigen    Bildpunkt    darstellen    zu    können,    werden    jedoch    die    Helligkeitswerte    in    allen    drei    Farbkanälen    benötigt.    Dieses Problem   wird   gelöst,   indem   die   Software   der   Kamera   die   fehlenden   Informationen   errechnet   (Farbinterpolation).   Der   Sensor   liefert 1/3   der   Bildinformationen,   2/3   wird   geschätzt.   Gleichzeitig   müssen   weitere   Probleme   umgangen   werden,   wie   z.B.   Detailverluste, Moirés,   Farbsäume   oder   andere   Bildartefakte.   Die   Qualität   der   Software   hat   entscheidenden   Einfluss   auf   die   Bildqualität!   Profis arbeiten   aus   diesem   Grund   gerne   mit   den   Rohdaten   und   übernehmen   diese   Arbeit   mittels   eines   RAW-Konverters   am   Computer selbst. Wir   wissen   jetzt,   wie   ein   Bayer-Sensor   funktioniert.   Und   wir   kennen   die   heute   üblichen   Auflösungen.   10   Megapixel   sind   ein   alter Hut.   Der   Markt   bietet   24   Megapixel-Kameras   an,   die   teuren   Profimodelle   sind   gar   mit   36   Megapixel   bestückt.   Betrachtet   man   sich den   oben   abgebildeten   Sensor   (Darstellung   ungefähr   1:1)   unterhalb   der   Filmdose,   können   wir   uns   das   Gedränge   nicht   vorstellen. Hier   geht   es   eng   zu.   Wirklich?   Nein,   es   kann   noch   sehr   viel   enger   zugehen,   denn   nicht   jeder   Sensor   ist   so   groß   wie   dieser. Sprechen   wir   also   über   die   Sensorgröße   und   analog   über   die   verschiedenen   Negativformate,   denn   auch   hier   ist   ein   Vergleich sinnvoll. Solch   einen   Filmstreifen   kennt   jeder.   Er   stammt   aus   unserer   Kodakdose;   man nennt    ihn    35mm-Rollfilm    oder    auch    Kleinbildformat.    Die    Analog-Fotografen wissen   noch,   es   gab   ihn   in   unterschiedlicher   Lichtempfindlichkeit.   Ein   ISO   100 wurde   bei   viel   Sonnenlicht   eingesetzt,   der   200er   war   üblich   und   den   1600er nahm   man   her,   wenn   man   bei   Dunkelheit   noch   halbwegs   was   raus   holen   wollte. Meist ärgerte man sich dann aber doch über das grobkörnige Ergebnis. Das   Kleinbildformat   war   über   Jahrzehnte   hinweg   Standard.   Die   Leica   war   die Kamera,   die   diesen   Standard   setzte.   Doch   neben   diesem   Format   gab   es   noch viele    andere.    Zum    Beispiel    den    Pocket-Film,    der    hauptsächlich    in    kleinen Knipsen   zum   Einsatz   kam.   Die      Agfa   Agfamatic   508   sensor   pocket   verkörpert diese   Klasse   wie   kaum   eine   andere   Kamera.   Ihr   Ritsch-Ratsch-Mechanismus diente    zum    Weitertransport des   Films   und   öffnete,   bzw. verschloss      das      Objektiv. Praktisch.    Und    sie    passte nun    wirklich    in    jede    Jack- entasche.    Doch    sie    hatte, wie     jede     Kamera     dieser Klasse,   einen   großen   Nach- teil.    Die    winzige    Optik    im Zusammenspiel      mit      dem kleinen     Pocket-Film     konn- ten   nicht   mehr   hergeben   als farbige   Urlaubserinnerungen in     mittelmäßiger     Schnapp- schussqualität.   Dafür   war   sie   gebaut,   das   wusste   man   und   man   akzeptierte   es. Und   heute?   Heute   verspricht   uns   jeder   Hersteller   brillante   Farben   und   erst- klassige   Schärfe   unabhängig   von   der   Größe   der   Kamera.   Oder   richtiger   gesagt: unabhängig   von   der   Sensorgröße.   Schauen   wir   uns   also   die   unterschiedlichen Sensoren   mal   an,   um   beurteilen   zu   können,   ob   dieses   Versprechen   wirklich einzuhalten ist. Die    nächste    Skizze    veranschaulicht    drei    unterschiedlich    große    Sensortypen. Das    grüne    Viereck    stellt    den    Vollformastsensor    dar,    der    in    Profi-Kameras verbaut    ist    Er    entspricht    dem    Kleinbild-Rollfilm    von    einst    und    wird    dement- sprechend mit KB abgekürzt. Im englischen wird er full size sensor genannt. Der Sensor hat eine Baugröße von 24 x 36 mm. Es   folgt   das   blaue   Quadrat.   Die   Sensorgröße APS-C   ist   nicht   exakt   genormt   und kann    wenige    Millimeter    von    der    hier    angegebenen    Größe    15    x    22,5    mm abweichen.   Dieser   Sensor   ist   in   Mittelklassekameras   zu   finden   (wie.   z.B.   in   der Nikon D5200). Zu   guter   Letzt   bleibt   das   rote   Quadrat.   Kleinere   Digitalkameras   müssen   sich   mit diesem winzigen Sensor mit dem Abmaßen von 5,7 x 7,6 mm begnügen. Aus   der   analogen   Fotografie   wissen   wir,   je   größer   das   Negativformat   ist,   umso besser   ist   die   Bildqualität.   Das   Format   9x9   einer   Hasselblad   (Mittelformat)   war unübertroffen   und   niemand   dachte   im   Traum   daran,   diese   Qualität   mit   einem Pocket   Film   erreichen   zu   können.   Übersetzen   wir   nun   dieses   Wissen   in   die digitale   Neuzeit,   wird   offensichtlich,   dass   die   Vollformat-Sensorgröße   als   Negativ gedacht   sehr   viel   mehr   Fläche   aufweist,   als   der   Winzling   1/1,7”.   Die   logische Schlussfolgerung   liegt   klar   auf   der   Hand?!   Ja   und   nein!   In   einer   digitalen   Kamera ist   nicht   allein   die   Sensorgröße   und   die   Anzahl   der   Megapixel   entscheidend. Denken   wir   an   die   Funktionsweise   des   Bayer-Sensors.   Hier   wird   gewandelt   und gerechnet.   In   der   Folge   ist   die   Rechenarbeit   also   ebenso   entscheidend.   Der Markt   bietet   APS-C   Kameras   an,   die   mit   full   size   Kameras   sehr   gut   mithalten können.   Das   macht   die   Angelegenheit   (z.B.   bei   einem   Neukauf)   nicht   einfacher, aber   das   Wissen   um   die   Funktionsweise   eines   Sensors   und   um   die   verschie- denen   Baugrößen   ist   ein   sehr   guter   Anhaltspunkt.   Wollen   sie   tiefer   einsteigen? Gerne!   Es   gibt   noch   viele   wichtige   Fakten   und   Begrifflichkeiten,   die   man   kennen sollte. Der   Crop-Faktor.   Was   in   aller   Welt   soll   uns   dieser   Wert   mitteilen?   Nun,   dieser Faktor   (auch   Formatfaktor   genannt)   dient   u.a.   als   Rechenfaktor   zur   Bestimmung der    exakten    Sensorgröße.   Trotz    aller    Bemühungen    konnte    sich    die    Branche außer   bei   dem   full   size   Sensor   nie   auf   einen   Standard   einigen.   Jeder   Hersteller braut   sein   eigenes   Süppchen,   in   der   Hoffnung,   die   Konkurrenz   übertrumpfen   zu können.   Folglich   gibt   es   unzählige   unterschiedliche   Sensoren   auf   dem   Markt. Und    der    Crop-Faktor    (von    engl.    to    crop    =    beschneiden)    bestimmt    den   Typ unabhängig von der Klasse durch die Angabe der Größe. Wie funktioniert das? Der   full   size   Sensor   gibt   das   Maß   vor.   Seine   Abmessung   beträgt   24   x   36   mm und sein (theoretischer) Faktor beträgt 1,0. Der   von   Nikon,   Pentax   und   Sony   verwendete APS-C-Sensor   wird   mit   dem   Crop- Faktor   1,5   angegeben   und   ist   in   der   diagonalen   gerechnet   um   1,5   mal   kleiner als   der   fulll   size   sensor.   Daraus   ergibt   sich   eine   Sensorgröße   von   15,6   x   23,6 mm. Der   von   Canon   verwendete   APS-C   Sensor   wird   mit   dem   Crop-Faktor   1,6   an- gegeben   und   ist   in   der   diagonalen   gerechnet   um   1,6   mal   kleiner   als   der   full   size sensor. Daraus ergibt sich eine Sensorgröße von 15,0 x 22,5 mm. Olympus   und   Leica   geben   den   Crop-Faktor   ihrer   APS-C   Sensoren   sogar   mit   2,0 an.   Mittlerweile   werden   aber   auch   Sensoren   hergestellt,   die   deutlich   größer   sind. Das   Leica-M-Format   z.B.   (Crop-Faktor   0,8)   und   das   M-Format   von   Mamiya   und Hasselblad (Crop-Faktor 0,7). Je   größer   der   Faktor   ist,   um   so   kleiner   ist   also   der   Sensor.   Und   je   kleiner   der Faktor   ist,   um   so   größer   fällt   der   Sensor   aus.   Das   klingt   verwirrend,   sollte   man aber   verinnerlicht   haben,   denn   die   Größe   des   Sensors   ist   (im   eingeschränkten Maß)    ein    Qualitätsmerkmal    und    erklärt,    weshalb    ein    50er    Objektiv    an    einer Vollformatkamera    trotz    gleicher    Brennweite    an    einer    APS-C-Kamera    einen anderen   Bildausschnitt   zeichnet.   Man   spricht   von   einer   gefühlten   Brennweiten- verlängerung. Um    zu    veranschaulichen,    was    man    unter    einer    gefühlten    Brennweitenver- längerung    versteht,    nehmen    wir    das    Motiv    zweier    Ju    52    am    Horizont.    Der schwarze    Kreis    stellt    den    Bereich    dar,    den    das    Objektiv    von    den    beiden Oldtimern   einfängt.   Das   grüne   Quadrat zeigt     den     Bildausschnitt,     also     den nutzbaren   Bereich,   so,   wie   wir   ihn   im Sucher   (oder   auf   dem   Display)   sehen. Wir   verwenden   eine   full   sice   Kamera und   drücken   ab.   Anschließend   ziehen wir   einen   Abzug   und   stellen   ihn   zum Vergleich rechts unten in die Ecke. Das    identische    Objektiv    (!)    an    einer Crop-Kamera    mit    Faktor    1,6    verwen- det    (blaues    Quadrat)    ergibt    bei    glei- chen    Einstellungen    (also    mit    unver- ändertem    Zoom)    zwar    ein-    und    den- selben   Bildkreis   (schwarzer   Kreis),   da   aber   der   Crop-Sensor   kleiner   ist,   wird   folglich   auch   nur   ein   kleinerer Ausschnitt   angezeigt   und aufgenommen.   Wir   ziehen   abermals   einen   Abzug   und   stellen   fest,   der   vom   Crop-Sensor   erfasste   Motivbereich   wird   in   unserem Abzug   vergrößert   dargestellt.   Es   kommt   zu   einer   scheinbaren   Brennweitenverlängerung!   Scheinbar   deswegen,   weil   die   Brennweite eine   feste   Größe   des   Objektivs   ist   –   die   Position   der   Linse   vor   der   Bildebene   bleibt   unverändert,   es   ändert   sich   aber   der   Bildwinkel. Möchte   man   den   Bildausschnitt   bei   beiden   Kameras   identisch   gestalten,   muss   man   sich   unterschiedlicher   Brennweiten   bedienen. Die   Brennweite   50   mm   am   Vollsensor   entspricht   in   etwa   der   Brennweite   35   mm   am   Crop-Sensor.   Würde   man   ein   200er   Tele   (KB) am Crop Sensor einsetzen, hätte man ein 320er Tele. Nachdem   wir   die   Funktionsweise   klärten   und   die   unterschiedlichen   Sensor- größen   vorstellten,   ist   es   an   der   Zeit,   über   eines   der   größten   Missverständ- nisse   zu   reden:   Über   die   “Auflösung”   eines   Sensors.   Umgangssprachlich   hat es    sich    eingebürgert,    die   Anzahl    der    Pixel    als   Auflösung    zu    bezeichnen. Technisch   korrekt   ist   allerdings   die   Fähigkeit   des   Sensors,   Schwarz-Weiß- Kontraste   wiederzugeben.   Die   Auflösung   wird   in   Linienpaaren   pro   Bildhöhe gemessen.   Zu   diesem   Zweck   wird   das   links   dargestellte   Testbild   (ISO   12233) fotografiert,   um   dann   an   den   jeweils   senkrechten   und   waagerechten   Linien   die Auflösung   der   Kamera   zu   ermitteln.   Völlig   unumstritten   ist   diese   Methode nicht.   Jedes   Testlabor   hat   seine   eigene   Methode.   Messwerte   verschiedener Labors    können    schwerlich    miteinander    verglichen    werden,    zumal    sich    die Messmethoden   sehr   häufig   ändern.   Fakt   aber   ist:   Die   Anzahl   der   Pixel   eines Sensor    hat    zwar    aus    Zeiten,    wo    dieser    Wert    noch    wirklich    ein    Qualitäts- merkmal    war,    einen    großen    psychologischen    Effekt    auf    den    Verbraucher, ansonsten   erzeugen   viele   Pixel   große   JPG-Dateien.   Mehr   nicht.   Und   Vorsicht: Auch   eine   Kamera   mit   hoher   Auflösung   (LP/BH)   kann   ein   langweiliges   Bild liefern    bedingt    durch    einen    hohen    Texturverlust.    Die    Feinzeichnung    eines Bildes wird in erster Linie mittels Texturen mit geringem Kontrast gebildet. Das   Thema   Texturverlust   ist   eng   mit   dem   Thema   Rauschen   verknüpft.   Dazu   muss   man   wissen,   das   moderne   Digitalkameras   bei der   Berechnung   des   JPG-Bildes   eine   Rauschunterdrückung   einsetzen. Auch   bei   niedrigen   ISO-Werten,   denn   auch   hier   verschlech- tert   Rauschen   die   Bildqualität.   Was   versteht   man   unter   Rauschen?   Wie   eingangs   erwähnt,   wurde   früher   die   Lichtempfindlichkeit eines   Rollfilms   oder   DIA-Films   in   ISO   angegeben.   Und   wer   immer   mit   einem   extrem   lichtempfindlichen   Film   fotografierte   (z.B.   ISO 1600),   weiß,   wie   grobkörnig   das   Ergebnis   ausfallen   konnte.   Im   digitalen   Zeitalter   wird   der   gewünschte   ISO-Wert   direkt   an   der Kamera   eingegeben   und   der   Effekt   im   Vergleich   zur   analogen   Fotografie   hat   ähnliche   Auswirkungen   auf   die   Bildqualität.   Je   höher der   ISO-Wert   ist,   umso   mehr   weichen   die   Pixel   in   Helligkeit   und   Farbe   von   denen   des   eigentlichen   Bildes   ab,   wobei   Dunkelrau- schen   überwiegt.   Rauschen   tritt   hauptsächlich   auf,   ohne   dass   Licht   auf   den   Sensor   fällt.   Der   Fachmann   spricht   von   Dunkelstrom. Es   gibt   noch   sehr   viel   mehr   Einflüsse,   die   zu   einem   Rauschen   führen.   Der   Umfang   ist   von   der   Qualität   der   verbauten   Elektronik,   der Signalverarbeitung   und   von   der   Sensortemperatur   abhängig.   Doch   erst   schauen   wir   zwei   Beispielbilder   an,   die   mit   unterschied- lichen ISO-Werten geschossen wurden: Klicken Sie die beiden Bilder zum Vergrößern bitte an. Die   einfarbige,   graue   Fläche   wird   unter   ISO   3200   pixelig   bunt. Der   Text   verliert   an   Kontrast,   im   oberen   Bereich   erkennt   man deutlich,   wie   der   Texturverlust   steigt,   indem   das   Muster   zu   ei- nem   Farbbrei   verschmiert.   Das   Bild   verliert   an   Details,   die   Auf- lösung   (Schwarz/Weiß-Kontrast)   sinkt   in   den   Keller.   Obwohl   die Nikon   D5000   mit   ihren   12   Megapixel   über   einen   guten   Sensor verfügt,   werden   die   Grenzen   der   Physik   gesprengt.   Wir   weisen ausdrücklich   auf   diesen   Fakt   hin,   nicht   dass   der   Eindruck   ent- steht,   wir   würden   hier   einen   Produkttest   in   den   Vordergrund rücken.   Der   Unterschied   zwischen   ISO   200   und   ISO   3200   sieht bei    jeder    beliebigen    Digital-Kamera    ähnlich    aus!    Bei    einer Kamera   mit   kleinem   Sensor   ist   er   extremer,   bei   einer   Kamera mit    großem    Sensor    weniger    stark    ausgeprägt.    Die    Beispiel- bilder   sind   übrigens   stark   vergrößert,   um   den   Effekt   nochmals zu verdeutlichen. Was   gibt   es   in   Sachen   Rauschverhalten   und   Texturverlust   noch   zu   berichten?   Die   Behauptung,   ein   Sensor   mit   hoher   Pixeldichte würde   sehr   viel   mehr   rauschen,   als   ein   Sensor   mit   weniger   Megapixel.   Dies   hört   und   liest   man   immer   wieder.   Doch   was   ist   dran   an der   These?   Würden   sich   die   Hersteller   nicht   selbst   ein   Bein   stellen,   indem   sie   die   Anzahl   der   Pixel   konstant   erhöhen,   um   dann Kameras   anzubieten,   die   schlechter   sind,   als   das   jeweilige   Vorgängermodell?   Das   schauen   wir   uns   näher   an!   Die   Textur   eines Textilstoffs    dient    zum    direkten    Vergleich    zwischen    der    Nikon    D5000    (12    Megapixel)    und    deren    Nachfolgemodell    D5200    (24 Megapixel),   denn   auch   diesmal   wollen   wir   keinen   Markenstreit   heraufbeschwören.   Die   beiden   Schwestern   sind   für   unseren   Test prädestiniert. 12 MP versus 24 MP! Sind    Sie    erstaunt?    Bereits    unter    ISO 200     ist     ein     deutlicher     Qualitätsvor- sprung     zu     verzeichnen.    Trotz     iden- tischer    Licht    verhältnisse    und    unter Verwendung     des     gleichen     Objektivs zeichnet   der   24   MP   Sensor   der   Nikon D5200    ungleich    kontrastreicher.    Das Bild   ist   klarer   und   nicht   so   verwaschen wie    das    Ergebnis    der    Nikon    D5000. Erinnern    wir    uns    an    das   Auflösungs- vermögen    eines    Sensors,    können    wir klar    attestieren,    dass    das    Nachfolge- modell    mehr    Details    wiedergibt    und folglich   schärfer   das   Bild   auf   die   Spei- cherkarte schreibt. Noch   deutlicher   wird   das   Resultat   unter ISO    3200.    Mag    sein,    das    Foto    hätte eine     etwas     längere     Belichtungszeit benötigt,      dessen      ungeachtet      ver- schwimmt   die   Textur   in   einem   Matsch aus   fehlfarbenen   Pixeln.   Die   Grenzen der    Nikon    D5000    sind    einmal    mehr erreicht.   Die   Nikon   D5200   mit   ihrem   24 MP-Sensor   indes   liefert   noch   immer   ein klares   Bild   ab.   Das   Ergebnis   hält   sogar einen   Vergleich   mit   dem   ISO   200   Bild der   Nikon   D5000   stand.   Wir   sind   neu- gierig   und   schrauben   die   Lichtempfind- lichkeit   noch   eine   Stufe   höher.   IS0   6400 würden   wir   in   der   Panoramafotografie niemals    wählen    und    erkennen,    dass uns   diese   Option   von   nun   an   zur   Ver- fügung   steht.   Einbusen   sind   erkennbar, die sind aber mehr als tolerierbar. Von der These, ein hochauflösender Sensor würde die Bilder verrauschen, bleibt nichts übrig. Wie kann das sein? Ganz   ohne   Frage   optimieren   alle   Hersteller   -   und   nicht   nur   Nikon   -   ihre   Modellpalette   und   liefern   keine   Kameras   aus   mit   Schwä- chen,   die   den   Kunden   erzürnt.   Der   Markt   ist   heiß   umkämpft.   Die   Gewinnmarge   nicht   mehr   so   groß,   wie   einst.   Ein   Imageverlust könnte   einen   Schaden   anrichten,   der   unabsehbar   wäre.   Wenn   Sie   also   lesen,   eine   Kamera   würde   rauschen,   sollten   Sie   diese Aussage   differenzieren.   Es   gibt   heute   keine   Kamera   mehr,   die   wirklich   schlecht   wäre.   Im   Gegenteil.   Die   digitale   Neuzeit   hat   die analoge   übertroffen.   Selbst   kleine   Kameras   liefern   heute   eine   ausgezeichnete   Auflösung.   Wer   meckert,   meckert   auf   höchstem Niveau. Fazit Was   können   wir   festhalten?   Von   einer   analogen   Pocket-Kamera   konnte   man   bedingt   durch   das   extrem   kleine   Negativ   keine   Wun- der   erwarten.   Ritsch-Ratsch-Knipsen   waren   schon   immer   Schnappschuss-Kameras.   Gleiches   gilt   für   die   digitale   Kompaktklasse. Der   Sensor   ist   zu   klein,   um   hochqualitative   Bilder   zu   schießen.   Bei   gutem   Licht   erzeugen   sie   eine   brauchbare   Qualität,   die   vielen Fotografen genügt. Bei schlechten Lichtverhältnissen sind sie eindeutig überfordert. In   der   Mittelklasse   dominiert   heute   eine   Kamera   mit   APS-C-Sensor.   Gute   APS-C-Kameras   kosten   in   etwa   soviel   wie   eine   erst- klassige   Kompaktkamera,   sind   aber   größer,   da   ein   größerer   Sensor   verbaut   ist.   Früher   war   das   nicht   anders.   In   eine   gute   Mittel- klassekamera   kam   ein   35mm-Rollfilm   rein.   Und   der   entschied   über   die   Baugröße.   Die   APS-C-Klasse   kann   im   Verbund   mit   einem guten Objektiv an die Oberklasse anschließen. Die   Oberklasse   wird   von   den   sogenannten   Vollformaten   belegt.   Eine   full   size   Kamera   ist   das Arbeitspferd   eines   Profis.   Der   Sensor entspricht   dem   35-mm   Rollfilmformat   und   ist   nochmals   größer   als   ein   APS-C-Sensor.   Derlei   Kameras   sind   teuer   und   sind   -   wie   zu früheren   Zeiten   auch   -   der   Wunschtraum   des   ambitionierten   Hobbyfotografen.   Man   braucht   sie   nicht   wirklich,   aber   man   möchte   sie haben. Hasselblad   und   Konsorten   spielen   heute   wie   damals   in   der   Oberliga   der   Spezialfotografie.   Das   Mittelformat   entspricht   dem   heutigen M Format. Für die Produktfotografie sind sie unverzichtbar. Alltagstauglich sind sie nicht.

Früher zeichnete ein “Film” für das Foto verantwortlich, heute ist es der Sensor.

Leica IIIf über Nikon D5200. 60 Jahre liegen zwischen den beiden Modellen. Die Leica galt in den 50er und 60er Jahren unter Reportern als Top-Modell

Ein Sensor fängt Licht ein. Über eine Folie, die nur eine Farbe durchlässt, erhält der Sensor die benötigte “Farbinformation”

Filmstreifen im 35 mm-Format

Pocket-Film

Agfamatic 508 sensor pocket

Kleinbildformat 24 x 36 mm

APS-C 15 x 22,5 mm

Sensorgrößen im Überblick (maßstabsgetreu)

1/1,7”  5,7 x 7,6 mm

Früher entschied die Optik und die Negativgröße über die Qualität einer Kamera. Heute ist es die Optik und der Sensor; weniger die Anzahl der Megapixel.

Kleinbildformat Crop 1,0

APS-C Crop 1,6

Der Crop-Faktor bestimmt die Sensorgröße

1/1,7”  Crop 4,5

Vollformat-Sensor

Crop-Sensor 1,6

Das Testbild nach ISO 12233 dient zur Bestimmung der Auflösung eines Sensors

Motiv “Tante Ju” mit Bildausschnitt

Bildausschnitt Crop-Sensor 1,6

Bildausschnitt Vollformat-Sensor

Nikon D5000 = ISO 200

Nikon D5000 = ISO 3200

Der Bayer-Sensor im Aufbau. Ein 16 Megapixel-Sensor hat 16 Millionen Farbrezeptoren; unser Beispiel zeigt zur Veranschaulichung einen erdachten Sensor mit 384 Pixel

In der Vergrößerung offenbart sich der schachbrettartige Aufbau der einzelnen Bildpunkte

Jedes digitale Bild besteht aus einer Vielzahl winzig kleiner Bildpunkte, den sogenannten Pixeln. Die einzelnen Pixel liegen so eng nebeneinander, dass sie erst bei starker Vergrößerung wahrgenommen werden.

Die additive Farbmischung ist die Grundlage  für das Farbwiedergabeverfahren (RGB-Farbraum)

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