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
über
-
rumpelt
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
finalen
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
versuchen.
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
beson
-
ders
Erlebnis.
Ganz
anders
als
heutige
Kameras
liegt
sie
schwer
in
der
Hand.
Verglichen
mit
der
Nikon
D5200
wirkt
sie
zierlich.
Alles
rastet
butterweich,
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
Kugelpan
-
orama.
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
ein
-
deutig
in
Richtung
Plastik-Gefühl.
Warm,
irgendwie
weich,
wenngleich
solide
verarbeitet
(wovon
kleinste
Spaltmasse
zeugen).
Beide
Modelle
sind
grundverschie
-
den,
und
doch
funktionieren
sie
nach
dem
gleichen
Prinzip.
Es
gibt
einen
lichtempfindli
-
chen
Träger
(hier
der
Film,
dort
der
Sensor),
man
muss
die
Lichtempfindlichkeit
berücksichtigen
(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
Entwick
-
lung
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
Funkti
-
onsweise.
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.
Den
-
ken
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
Foto-Sensor
sitzen
mehrere
Dämmerungs-Sensoren
und
vor
jedem
Dämmerungs-Sensor
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-Sen
-
sor
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
ebenfalls
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
Gesamt
-
aufbau.
Natürlich
haben
wir
die
Anzahl
der
Glühlampen
(Fotodioden)
deutlich
reduziert;
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
ent
-
sprechen.
Eine
16
Megapixel-Kamera
besitzt
8
Millionen
grüne,
4
Millionen
rote
und
4
Millionen
blaue
Pixel.
Einige
Kamera-Hersteller
versuchen
die
Bildqualität
zu
verbes
-
sern,
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
Helligkeitsinfor
-
mationen
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
vollstän
-
digen
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
Bildin
-
formationen,
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.
Spre
-
chen 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
wis
-
sen
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
Knip
-
sen
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.
ver
-
schloss
das
Objektiv.
Prak
-
tisch.
Und
sie
passte
nun
wirklich
in
jede
Jackenta
-
sche.
Doch
sie
hatte,
wie
jede
Kamera
dieser
Klasse,
einen
großen
Nachteil.
Die
winzige
Optik
im
Zusam
-
menspiel
mit
dem
kleinen
Pocket-Film
konnten
nicht
mehr
hergeben
als
farbige
Urlaubserinnerungen
in
mit
-
telmäßiger
Schnappschuss
-
qualität.
Dafür
war
sie
gebaut,
das
wusste
man
und
man
akzeptierte
es.
Und
heute?
Heute
verspricht
uns
jeder
Hersteller
brillante
Farben
und
erstklassige
Schärfe
unabhängig
von
der
Größe
der
Kamera.
Oder
richtiger
gesagt:
unab
-
hängig
von
der
Sensorgröße.
Schauen
wir
uns
also
die
unterschiedlichen
Sensoren
mal
an,
um
beurteilen
zu
können,
ob
dieses
Versprechen
wirklich
ein
-
zuhalten ist.
Die
nächste
Skizze
veranschaulicht
drei
unterschiedlich
große
Sensortypen.
Das
grüne
Viereck
stellt
den
Vollformastsensor
dar,
der
in
Profi-Kameras
ver
-
baut
ist
Er
entspricht
dem
Kleinbild-Rollfilm
von
einst
und
wird
dementsprechend
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
abwei
-
chen.
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
6x6
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
digi
-
tale
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
verschiede
-
nen
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
unab
-
hängig 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
full
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
Voll
-
lormatkamera
trotz
gleicher
Brennweite
an
einer
APS-C-Kamera
einen
anderen
Bildausschnitt
zeichnet.
Man
spricht
von
einer
gefühlten
Brennweitenverlänge
-
rung.
Um
zu
veranschaulichen,
was
man
unter
einer
gefühlten
Brennweitenverlänge
-
rung
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
Bildaus
-
schnitt,
also
den
nutzbaren
Bereich,
so,
wie
wir
ihn
im
Sucher
(oder
auf
dem
Display)
sehen.
Wir
verwenden
eine
full
size
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
verwendet
(blaues
Quadrat)
ergibt
bei
gleichen
Einstellungen
(also
mit
unverändertem
Zoom)
zwar
ein-
und
denselben
Bild
-
kreis
(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 Teleobjektiv.
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.
Tech
-
nisch
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
Qualitätsmerk
-
mal
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
lie
-
fern
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
unterschiedli
-
chen 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
einem
Farbbrei
verschmiert.
Das
Bild
verliert
an
Details,
die
Auflösung
(Schwarz/Weiß-Kontrast)
sinkt
in
den
Keller.
Obwohl
die
Nikon
D5000
mit
ihren
12
Megapixel
über
einen
guten
Sen
-
sor
verfügt,
werden
die
Grenzen
der
Physik
gesprengt.
Wir
weisen
ausdrücklich
auf
diesen
Fakt
hin,
nicht
dass
der
Ein
-
druck
entsteht,
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
Bei
-
spielbilder
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
Megapi
-
xel),
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
identi
-
scher
Lichtverhältnisse
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
Auflösungsver
-
mögen
eines
Sensors,
können
wir
klar
attestieren,
dass
das
Nachfolgemodell
mehr
Details
wiedergibt
und
folglich
schärfer
das
Bild
auf
die
Speicherkarte
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
Verfü
-
gung
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
erzürnen.
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
erstklas
-
sige
Kompaktkamera,
sind
aber
größer,
da
ein
größerer
Sensor
verbaut
ist.
Früher
war
das
nicht
anders.
In
eine
gute
Mittelklassekamera
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
Sensor
Folie
Farben
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
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(RGB-Farbraum)
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