Bildsensoren - Was bringen größere Formate?

Bei der Weiterentwicklung von Bildsensoren für digitale Kameras mit Wechselobjektiven zeichnen sich zwei gegenläufige Trends ab, die oftmals sogar parallel vom gleichen Kamerahersteller verfolgt werden. Kleinere, aber dafür mehr Pixel auf kleineren Sensoren, weniger dafür größere Pixel bei größeren Sensorformaten.

Bildsensoren - Was bringen größere Formate?

Die Nachteile hoher Packungsdichten sind hinreichend bekannt. Als am gravierendsten gelten geringere Empfindlichkeiten und größere Rauschanfälligkeit. Große Sensoren mit großen Pixeln dagegen versprechen geringeres Rauschen bei höherer Lichtempfindlichkeit. Doch so pauschal sind diese Aussagen nicht ganz korrekt. Die Qualität kleiner Pixel ist gestiegen, dass Signalrauschverhalten erheblich verbessert und das Auflösungsvermögen moderner Objektive wurde ebenfalls gesteigert, so dass sie ihre Bilder sehr präzise und differenziert auf den Sensor projizieren. Das verbesserte Layout der Dioden-Oberflächen trägt ebenso zu einem verbesserten Signalrauschabstand bei. So gesehen ist die Packungsdichte nicht unbedingt mehr ein Hinweis auf verminderte Bildqualität bei wenig Licht oder Aufnahmen mit hohen Empfindlichkeiten.

Obwohl die Rechenleistungen der in den Kameras verbauten Prozessoren sich ebenfalls ständig verbessert und zum Teil auch schon zwei Prozessoren zur Beschleunigung der Rechenprozesse für die Bildverarbeitung verwendet werden, hat die Pixelzahl noch immer einen großen Einfluss auf die Arbeitsgeschwindigkeit der Kameras. Weniger Pixel beschleunigen beispielsweise Serienaufnahmen und können in Kombination mit sehr schnellen Transferraten der Speicherkarten die Bildfrequenz und die Zahl der hintereinander möglichen Serienbilder erhöhen. Sport- und Actionfotografen, deren Fotos in erster Linie für die aktuelle Bildberichterstattung gedacht sind, werden daher hochempfindliche Bildsensoren mit größeren Pixeln bevorzugen. Die höhere Empfindlichkeit gestattet kürzere Verschlusszeiten zum Einfrieren von Bewegungen, ohne das, wegen der hohen Pixelzahl, ein störendes Rauschen in Kauf genommen werden muss.

Unabhängig von der Pixelzahl haben Sensorformate aber auch Einfluss auf die Bildgestaltungsmöglichkeiten. Große Formate erleichtern die Gestaltung mit selektiver Schärfe, da die Schärfentiefe im Vergleich zu Aufnahmen mit kleinformatigen Kameras geringer ausfällt. Das macht beispielsweise Vollformatsensoren auch für die Porträtfotografie interessant.

Objektive und Sensorgröße

Objektive, die für die Vollformatkameras eines Systems gerechnet wurden, lassen sich in der Regel auch an den Kameramodellen mit kleineren APS-C großen Sensoren nutzen. Dabei wird eine Verlängerung der effektiven Brennweite wirksam. Bei der Verwendung eines 300-mm-Teleobjektivs für das Kleinbildformat an einer APS-C-Kamera reduziert sich dessen Bildwinkel auf den eines 480-mm-Teles. Das hat für den Fotografen den Vorteil, dass er mit einem kleineren Objektiv an der Kamera die Wirkung einer deutlich größeren Brennweite erzielen kann. Das nutzen auch zahlreiche Profifotografen bei der Zusammenstellung ihrer Ausrüstung. Sie brauchen nur ein Objektiv mitzunehmen, um mit dem Bildwinkeln, von zwei Brennweiten fotografieren zu können. Das ist für Bildjournalisten, die um jedes Gramm weniger kämpfen, ein wesentliches Argument, das besonders in der Telefotografie zum Tragen kommt.

Sensoren und Beugungsunschärfe

Allerdings kann man davon ausgehen, dass die speziell für die kleinformatigen Sensoren gerechneten Objektive, Auflösungen realisieren können, die auch mit der hohen Packungsdichte und dem dadurch kleinen Pixelpitch (Abstand von Pixelmitte zu Pixelmitte) zurechtkommen. Kleinere Pixel machen ein System auch anfällig für die Beugungsunschärfe, die bei starkem Abblenden, also beim Fotografieren mit kleinen Blenden, droht. Da die Lichtstrahlen des Objektivs beim Passieren der Blende am Rand der Blendenlamellen gebeugt werden, treffen sie nicht als Punkt, sondern als kleines Scheibchen in Form einer Ellipse auf die Pixel. Je größer diese Scheibchen werden, umso höher wird die Wahrscheinlichkeit, dass sie über den Pixelrand hinausreichen. Dies hat die sogenannte Beugungsunschärfe zu Folge, die mit zunehmender Blendenschließung größer wird. Die Blende, bis zu der keine sichtbare Verschlechterung der Abbildungsqualität wahrgenommen wird, bezeichnet man in der Fachsprache als die förderliche Blende. Das ist jeweils die Blende, bis zu der das auftreffende Lichtscheibchen die Größe der Pixeloberfläche nicht überschreitet. Es ist also sinnvoll für Fotografen, sich darüber zu informieren, ab welcher Blende, die Beugung sichtbar wird und zur Unschärfe beiträgt. Die Gefahr der Beugung ist bei großen Pixeln geringer als bei kleinen. Auch das ist ein Argument für größere Sensoren und Pixel oder moderne, für hohe Auflösungen und digitale Bildaufzeichnung gerechnete Objektive.

Digitalfotografie 07 / 2012

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