Mehr Format für mehr Kreativität: Wie die Sensorgröße die Bildqualität und die photographischen Gestaltungsmöglichkeiten beeinflußt - Noch immer betrachten viele die Pixelzahl des Sensors als einzigen Maßstab für die Bildqualität einer Digitalkamera. In Wahrheit sind es sehr viel mehr Parameter - darunter beispielsweise auch Objektiv und Prozessor - deren Zusammenwirken die Bildqualität beeinflußt. Noch weniger ist Photographen bewußt, welche Bedeutung das Sensorformat sowie die Form und Größe der Pixel für die Bildqualität, die Bildanmutung und die kreativen Gestaltungsmöglichkeiten haben.
Um Digitalkameras mit hochauflösenden Bildsensoren kleiner und preiswerter bauen zu können, werden immer mehr Pixel auf immer kleinere Sensoren gepackt. Damit eine größere Pixelzahl auf kleinerem Raum untergebracht werden kann, muß zwangsweise die Größe der einzelnen Pixel schrumpfen. Das wiederum stellte die Kamerabauer vor neue Probleme: Kleinere Pixel können weniger Licht aufnehmen, wodurch sich die Lichtempfindlichkeit, der Dynamikumfang und das Rauschverhalten der Sensoren verschlechtern. Kleinere Pixel stellen auch höhere Anforderungen an die Abbildungsleistung der Objektive. Schon allein daraus ergibt sich, daß eine höhere Pixelzahl nicht zwangsläufig zu einer besseren Bildqualität führt. Nur wenn gleichzeitig auch die Pixelqualität entsprechend verbessert wird, ist von gleichbleibender Bildqualität bei kleiner werdenden Pixel auszugehen. Daraus ergibt sich, daß neben Pixelzahl und -qualität auch die physikalische Größe des Sensors eine wichtige Rolle für die zu erwartende Bildqualität spielt. Die Bilder von Sensoren mit gleicher Pixelzahl, aber unterschiedlichen Bildflächen, unterscheiden sich aber nicht nur im Hinblick auf die technische Abbildungsleistung, sondern ebenso in der realisierbaren Bildanmutung. Außerdem benötigen Kameras mit kleineren Sensoren Objektive mit kürzeren Brennweiten als solche mit größeren Sensoren, um den gleichen Bildwinkel zu erreichen. Objektive für kleinere Sensorformate können kleiner und leichter gebaut werden. So sind in den verschiedenen Marktsegmenten für digitale Kameras deutliche Unterschiede bei den Sensorgrößen festzustellen: Bei den digitalen Rückteilen für Mittelformat- oder Fachkameras sind Sensorgrößen bis 37 x 49 mm, selten noch größer, anzutreffen. Im digitalen Spiegelreflexmarkt variieren die Sensorgrößen zwischen dem Kleinbildformat 24 x 36 mm, den APS-Formaten und dem 4/3 Format. Die kompakten Schnappschußkameras verwenden trotz ähnlich hoher Auflösungen deutlich kleinere Sensorformate, die meist als Bruch, wie beispielsweise 2/3 Inch, 1/2 Inch oder 1/3 Inch, angegeben werden. Da der Preis pro Sensor mit seiner Größe steigt, wählen die Kamerahersteller für unterschiedliche Preisgruppen unterschiedliche Chipgrößen. Neben der Größe unterscheiden sich die Sensorformate auch im Seitenverhältnis. Viele Sensoren in digitalen Schnappschußkameras besitzen ein Seitenverhältnis von 4:3, wie es auch Fernseher und Computerbildschirme verwenden. Photopapiere, die sich an der analogen Kleinbildphotographie orientieren, besitzen ein Seitenverhältnis von 3:2 und können dadurch digitale Aufnahmen randlos nur mit Beschnitt oder mit weißen Rändern wiedergeben.
Vor allem Sensoren in digitalen Spiegelreflexkameras - abgesehen von den 4/3-DSLR-Kameras - verwenden in der Regel das klassische Seitenverhältnis der Kleinbildphotographie von 3:2. Kameras der jüngsten Generation sind auch schon mit Sensoren für das 16:9 Format ausgestattet. Bilder dieser Kameras lassen sich ohne schwarze Balken auf den Fernsehern und mit den Projektoren für das hochauflösende HDTV-Format vorführen.
Die Angabe der Sensorgröße in Brüchen gibt nicht, wie etwa analog zur Angabe von Bildschirmgrößen zu erwarten, die Bilddiagonale an, sondern bezieht sich auf einen aus den 50er Jahren stammenden Standard. Damals ging es darum, die Bildgrößen der Röhrenkameras für die TV-Aufzeichnung zu definieren. Dazu wurde der äußere Durchmesser des Frontglases der Röhren für die noch schwarzweiße Videoaufzeichnung als Bruch in "Inch" (Zoll) angegeben. Die Diagonale des tatsächlich nutzbaren Bildfeldes betrug jedoch nur etwa 2/3 des Frontglas-Durchmessers. Auch für die Größenangaben von CCD- oder CMOS-Bildsensoren wird diese merkwürdige Berechnung verwendet. Bei einem Seitenverhältnis von 4:3 ergäbe sich bei einer 1" Vidicon Aufnahmeröhre ein nutzbares Bildfeld von 12,8 x 9,6 mm mit einer Diagonalen von etwa 16 mm, obwohl 1 Zoll 25,4 mm entspricht. Bei Größenangaben von Sensoren besitzt ein 1"-Sensor nicht etwa eine Bildflächendiagonale von 25,4 mm, sondern von nur 16,4 mm.
Analog zum Kleinbild definiert die Bildfelddiagonale die Brennweite für die Normal- oder Standardobjektive. Um den Faktor für die Veränderung der effektiven Brennweite bei unterschiedlichen Aufnahmeformaten zu ermitteln, gibt es eine einfache Formel. Man teilt die Kleinbilddiagonale, die etwa 43 mm betragen, durch die Diagonale des Sensorbildfeldes. Bei einer Digitalkamera mit einem 4/3"-Sensor und einer Bildfläche von 17,8 x 13,4 mm beträgt die Bildfelddiagonale etwa 22,3 mm. Teilt man nun die Kleinbilddiagonale von etwa 43 mm durch diesen Wert, erhält man einen Verlängerungsfaktor für die effektive Brennweite von etwa 2x.
Bei Verwendung von Bildsensoren in der Größe des ursprünglichen Aufnahmeformats, etwa 24 x 36 mm bei einem Kleinbildspiegelreflexsystem, tritt keine Veränderung der effektiven Brennweite des angesetzten Objektivs ein. Mit abnehmender Sensorgröße wächst der Faktor für die Brennweitenverlängerung. Das hat vielleicht Vorzüge für die Telephotographie, wo beispielsweise ein 100-mm-Teleobjektiv die Bildwirkung eines 200-mm-Kleinbildteles erzielt. Nachteile zeigen sich in der extremen Weitwinkelphotographie, wo ein 18-mm-Superweitwinkel plötzlich zum gemäßigten 36-mm-Weitwinkelobjektiv wird. Daher versuchen Hersteller professioneller Aufnahmesysteme ihre Geräte nicht nur mit hochauflösenden, sondern auch mit möglichst großen Sensoren auszustatten.
Ein weiterer Nachteil kleinerer Bildsensoren ist ihre größere Bildtiefe. Sie bewirkt eine Zunahme der Schärfentiefe und erschwert das Spiel mit selektiver Schärfe zur kreativen Bildgestaltung. Hochlichtstarke Objektive und große Abbildungsmaßstäbe werden erforderlich, um dies einigermaßen auszugleichen. Auch die Verstellwege für Perspektivenausgleich oder für die Schärfendehnung nach Scheimflug werden bei abnehmender Sensorgröße immer kleiner. Sie betragen bei den Minisensoren, wie sie etwa in kompakten Zoomkameras eingesetzt werden, nur noch Bruchteile von Millimetern. Daher sind solche Sensoren für digitale Rückteile, wie sie an Fachkameras verwendet werden können, ungeeignet.
Fazit: Die Sensorgröße hat entscheidenden Einfluß auf die technische Qualität und die photographischen Möglichkeiten eines Aufnahmesystems. Größere Sensoren erlauben die Verwendung größerer Pixel und ermöglichen so höhere Empfindlichkeiten. Mit Sensoren, die das gleiche Aufnahmeformat bieten wie vergleichbare analoge Filme, wird kein Verlängerungsfaktor für die Brennweite wirksam. So lassen sich die Objektive von SLR-Systemen mit Sensoren im Kleinbildformat mit der gleichen Bildwirkung einsetzen wie in der analogen Photographie. Allerdings sagt dies noch nichts über die Qualität dieser Objektive für digitale Aufnahmesysteme aus. Grundsätzlich sind für Mittelformat und Fachkameras größere Sensorformate besser geeignet, weil sie dank längerer Verstellwege einfacher und präziser zu schwenken und zu neigen sind. Trotz immer besserer Sensoren und gesteigerter Qualität der einzelnen Pixel sind, bei gleicher Pixelqualität, größere Pixel und größere Aufnahmeformate, bessere Resultate und bessere kreative Möglichkeiten zu erwarten.
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