Was hat die Sensorgröße mit der Bildqualität zu tun?

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Irgendwie sieht ja jede Kamera am Ende doch gleich aus. Alle haben sie ein mehr oder minder großes Objektiv, einen Bildschirm, viele noch einen Sucher und eine beliebige Anzahl an Knöpfen und Rädchen. Doch eines der wichtigsten Teile an einer Kamera (neben dem Objektiv) fällt nicht sofort ins Auge: der Bildsensor. Er ist das digitale Pendant zum analogen Film und in hohem Maße dafür verantwortlich mit welcher (technischen) Qualität die Kamera Bilder macht. Ich spreche hier bewusst von technischer Qualität, denn qualitativ hochwertige Fotos kann keine Kamera, sondern nur ein guter Fotograf produzieren.

Was entscheidet nun aber beim Sensor über die Bildqualität? Lässt man ein paar Nebenfaktoren wie Beschichtungen und Filter weg, so ist es im Wesentlichen die Sensorgröße, die über die Bildqualität entscheidet. Dabei gilt vereinfachend gesagt, je größer der Sensor, desto besser die (technische) Bildqualität. Wobei ich vielleicht noch sagen sollte, was hier Bildqualität heißt: Rauschen. Je weniger Bilder rauschen (beim Film nannte man dies Korn), desto besser ist die Qualität des Bildes. Nur wie kommt es zum Rauschen?

Hierzu müssen wir uns kurz vor Augen führen, was Fotografie ist: Das Einfangen von Licht. Licht trifft auf ein Medium (früher der Film heute der Sensor) und die Lichthelligkeiten bestimmen dann das Aussehen des Fotos. Was hat dies aber nun mit der Sensorgröße zu tun?

Nun, für eine Aufnahme braucht man eine bestimmte Menge an Licht. An der Kamera wird dies über die Belichtungszeit angezeigt, welche Menge Licht benötigt wird (z.B. 1/1000tel Sekunde oder aber 1/20tel Sekunde). Um es bildhafter zu machen, stellen wir uns vor, Licht wäre wie ein Regenschauer und statt in Sekunden, würden wir die Belichtungszeit in Milliliter messen. Für ein bestimmtes Bild bräuchten wir dann also z.B. 100ml Licht.

Unser Sensor ist nun eine Schale auf dem Boden, die den Regel einfängt. Nun wird es offensichtlich, dass wenn ich bei einem Regenschauer eine große Schale auf den Boden stelle, ich schneller 100ml aufsammle, als wenn ich nur eine kleine Tasse aufstelle. D.h. je großer die Schale, d.h. der Sensor, desto mehr Regen bzw. Licht kann in einer bestimmten Zeit eingefangen werden Sprich, je größer der Sensor, desto mehr Licht kann er einfangen.

Was hat dies aber nun mit der Bildqualität zu tun?
Vergleichen wir dazu einmal einen 35mm-Kleinbildsensor (oft Vollformatsensor genannt, auch wenn es streng genommen nicht „das“ Vollformat gibt) und einen Micro Four Thirds (MFT) Sensor.

Der 35mm-Sensor hat eine Fläche von rund 860 Quadratmillimetern. Der Micro Four Thirds Sensor dagegen lediglich rund 225 Quadratmillimeter (für weitere Vergleiche siehe hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Bildsensor#/media/File:Sensorformate.svg). Das heisst, dass der Vollformatsensor rund 4x so groß ist, wie der MFT-Sensor und damit auch 4x soviel Licht einfängt. Anders gesprochen bekommt der MFT-Sensor in der gleichen Zeit nur 1/4tel des Lichts des Vollformatsensors, d.h. für die gleiche Lichtmenge bräuchte er 4 Mal so lang.

Nun ist es aber so, dass Micro Four Thirds Kameras nicht 4x so lang benötigen, um ein Bild aufzunehmen, wie eine Vollformatkamera. Streng genommen brauchen sie bei gleichen Einstellungen (ISO, Blende, Belichtungsmessung) in etwa gleich lang. D.h. tatsächlich bekommt der Micro Four Thirds Sensor bei jeder Aufnahme nur 1/4 des Lichts, welches ein Vollformatsensor zur gleichen Zeit für die gleiche Aufnahme bekommen würde. Wie kann das also funktionieren?

Dies kann nur funktionieren, indem man die Lichtempfindlichkeit des Sensors hochsetzt, was technisch durch eine Erhöhung der Spannung erreicht wird. Je höher die Spannung jedoch ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Spannung selbst (und nicht das Licht vom Motiv) sich auf dem Sensor sichtbar macht und genau dies ist dann das Bildrauschen.  D.h. je kleiner der Sensor, desto höher muss die Spannung sein, um das Licht zu verstärken und je höher die Spannung wird, desto mehr rauscht das Bild.

Ihr könnt euch das so ähnlich vorstellen, wie wenn ihr ein kleines Taschenradio auf volle Lautstärke dreht. Es ist dann zwar gleich Laut, wie eine große Anlage bei der ihr die Lautstärke genauso einstellt, aber während das Taschenradio verzerrt und unklar klingt ist der Klang einer großen Anlage mit starkem Verstärker und guten Boxen weiterhin klar. Gleiches passiert bei Kameras.

Heisst das aber nun, dass nur Kameras mit großem Sensor gute Bilder machen? Ganz klar nein! Ich sprach bewusst oben davon, dass die Sensorgröße nur die technische Bildqualität beeinflusst. Für die Kreativität kann es aber durchaus befreiend sein, keine Vollformatkamera (groß und schwer) dabei zu haben, sondern einfach nur eine kleine Kompaktkamera, zumal heute Kameras mit ISO-Werten zurechtkommen, welche die meisten von uns zu Filmzeiten nie verwendet haben. So kann man heute davon ausgehen, dass abhängig von der Sensorgröße folgende ISO-Werte noch gute Bilder produzieren (ist aber auch etwas von der eigenen Toleranz abhängig):

  • Kompaktkameras (1/2,3 Zoll-Sensor): ISO200-ISO400
  • Kompaktkameras (1/1,7 Zoll-Sensor): ISO400-ISO800
  • Kompakt-/Wechselobjektivkameras (1-Zoll-Sensor): ISO1600
  • Micro Four Thirds: ISO3200
  • APS-C: ISO3200
  • 35mm (Vollformat): ISO6400 und teilweise höher

Für 90% der Bilder würde ich heute einen 1-Zoll-Sensor oder MFT als absolut ausreichend bezeichnen. Aber wenn die verbleibenden 10% gerade eure Nische sind (z.B. Astro-Fotografie, Nachtfotografie), dann kann der Sensor oft nicht groß genug und 35mm-Vollformat oft schon wieder zu klein sein.

Vielleicht ist euch auch aufgefallen, dass ich im Zusammenhang von Bildqualität und Sensorgröße das Thema Tiefenschärfe (d.h. das selektive Scharfstellen) nicht mit einem Wort erwähnt habe und dass, wo doch immer wieder die Rede davon ist, dass es der große Vorteil von großen Sensoren ist, besser Freistellen zu können. In der Tat KANN dies ein Vorteil sein, bei bestimmten Motiven. Ich sage bewusst „kann“, denn bei anderen Motiven ist eine Freistellung oft gar nicht gewünscht. Wer Architektur und Landschaft fotografiert oder Makro, für den ist die Freistellung weit weniger ein Kriterium, wie für den Portraitfotografen. Insofern sehe ich die Möglichkeit der Freistellung nicht als Merkmal der Bildqualität, sondern als kreative Entscheidung.

Ich hoffe, ich habe ein wenig Licht ins Dunkel des Sensorwirrwarrs gebracht und euch ist klargeworden, dass der Sensor zwar ein zentrales Bauteil eurer Kamera ist, aber nicht immer nur der größte Sensor die besten Bilder macht, sondern manchmal auch der Vorteil bei den kleinen Sensoren liegt. Und zum Thema Bildrauschen solltet ihr nicht zu stark dem Hype nach rauschfreien Bildern verfallen, denn darüber vergisst man mittlerweile häufig, dass das mit der fotografischen (kreativen) Bildqualität rein gar nichts zu tun hat. Viele der größten Fotografen der Welt haben Fotos gemacht, die nicht knackscharf und rauschfrei waren und doch sind es großartige Aufnahmen – oder etwa nicht?


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Kommentare

  • Andreas 14. September 2016 Antworten

    Hallo,

    Den Unterschied zwishen den Sensoren haben Sie sehr schön erklärt,das bringt für viele etwas Licht ins Dunkle.

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Autor:Jens Koopmann