Bildsensor – Crop vs. Vollformat

Zentrales und wichtigstes Element im Aufbau einer Digitalkamera ist der Bildsensor. Dieser ist für die Aufnahme zweidimensionaler Abbildungen aus Licht auf elektrischem Wege verantwortlich. Hierbei wird Licht in elektrische Ladung umgesetzt und dann mittels A/D-Wandler zu binären Informationen verarbeitet. Es gibt zwei grundlegend verschiedene Bauarten von Sensoren, CCD und CMOS, wobei letzterer den aktuellen Markt dominiert.

Bildsensoren gibt es nun in verschiedenen Größen. Als Referenz hat sich dabei das aus der analogen Fotografie übliche 35mm-Kleinbild-Format ergeben. Dieses hatte sich über Jahrzehnte als Quasistandard entwickelt. So werden Sensoren dieses Formats mit einer Größe von etwa 24mm * 36mm dem sogenannten Vollformat zugeordnet. Aus der Historie heraus haben sich erst viel kleinere digitale Sensoren entwickelt, sodass hier inzwischen eine recht große Bandbreite an Formaten existiert. Weit verbreitete Sensorformate sind neben dem Voll- das APS-C-Format (Advanced Photo System type-C) mit ca. 22,2mm * 14,8mm und das Micro-Four-Thirds-Format mit ca. 17,3mm * 13,0mm. Oberhalb des Vollformats hat sich das Mittelformat mit 48mm * 36mm etabliert.

Sensoren - Mittelformat, Vollformat, APS-C, MFT

Größenvergleich der Sensoren. Mittelformat, Vollformat, APS-C, MFT

Die Auflösung wiederum beschreibt die Anzahl der verfügbaren Bildpunkte (Pixel) und ist unabhängig von der Sensorgröße. Sie wird aber herangezogen, um die Größe eines Pixels zu ermitteln. Diese wiederum hängt von der Sensorgröße und der Anzahl der darauf umgesetzten Bildpunkte ab. Derzeit übliche Auflösungen liegen um die 20..30 Megapixel und finden sich sowohl bei Vollformat als auch bei APS-C.

Format- oder auch Cropfaktor

Das Verhältnis zwischen den Längen der Diagonalen von Aufnahmeformaten wird als Formatfaktor bezeichnet. Der Faktor für das Vollformat wurde dabei auf 1 festgelegt. Um bei einer anderen Sensorgröße und einer bestimmten Brennweite sowie bei identischer Entfernung zum Motiv einen übereinstimmenden Bildausschnitt zu erzielen kommt der Formatfaktor zur Berechnung der erforderlichen Brennweite des Objektivs zur Anwendung. Alternative Bezeichnungen sind dabei Crop-Faktor, Brennweitenverlängerungsfaktor, Kleinbildformat-äquivalente Brennweite und Bildwinkelfaktor.

Cropfaktor = 43mm / 27mm =1,6

Der Cropfaktor anschaulich erklärt

Verdeutlichen lässt sich dies vereinfacht wie folgt. Gegenüber Vollformat ist ein APS-C-Sensor kleiner. Im Vergleich werden also die Ränder des Bildes abgeschnitten (englisch: to crop = abschneiden). Der Bildausschnitt ist demnach kleiner und wirkt wie eine Brennweitenverlängerung bezogen auf Vollformat und um den jeweiligen Format- oder auch Crop-Faktor.

Vor- und Nachteile unterschiedlich großer Sensoren

Generell kann gesagt werden, dass der Preis des Bildsensors einer Digitalkamera mit der Sensorfläche proportional steigt. Crop-, also kleinere Sensoren haben hier einen zum Teil deutlichen Vorteil in den Herstellungs- als auch den Erwerbskosten gegenüber Vollformatsensoren. Ein weiterer preislicher Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit der Verwendung von Objektiven speziell für kleinere Bildformate. Dazu aber mehr weiter unten.

Der wohl ausschlaggebendste Aspekt für einen größeren Sensor sind die bei identischer Auflösung im Vergleich größeren Pixel. Je größer ein Bildpunkt ist, umso mehr Licht kann dieser aufnehmen und umso geringer wird das Bildrauschen sein. Das bedeutet weiterhin, Bilder können bei gleichem Rauschen mit einer deutlich höheren Empfindlichkeit also höherem ISO-Wert aufgenommen werden. Weiterhin bedeutet dies oft auch eine verbesserte Dynamik bis in höhere ISO-Bereiche.

Infolge der Brennweitenverlängerung kleinerer Sensoren um deren Cropfaktor ergibt sich ein Gewinn im Telebereich, den man aber mit einem Verlust im Weitwinkelbereich erkaufen muss. Zum einen kann man mit einem Teleobjektiv Motive näher heran holen. Um jedoch den identischen Bildausschnitt einer Weitwinkelaufnahme bei Vollformat auch mit Cropsensor zu erhalten, ist eine deutlich kürzere Brennweite erforderlich und teils technisch nicht realisierbar.

Im Gewichtsvergleich ergeben sich klare Vorteile für kleinere Sensorformate, denn auf der einen Seite können die Kameras kleiner und leichter dimensioniert werden. Auf der anderen Seite sind auch kleinere und leichtere Objektive verfügbar. Befürworter des Vollformats müssen für eine vergleichbare Ausrüstung deutlich höhere Massen in Kauf nehmen.

Ein weniger greifbarer und belegbarer Aspekt ist die ggf. höhere Fertigungsqualität bzw. der größere Aufwand für Entwicklung und Verarbeitung sowohl beim Sensor als auch den erforderlichen elektronischen Schaltungen bei den preisintensiveren großen Sensoren. Dem gegenüber steht die Massenproduktion kleinerer und günstigerer Sensoren.

Optische Betrachtungen

Bei Vollformat ergibt sich gegenüber kleineren Formaten ein größerer Bildwinkel und demzufolge ein breiterer Bildausschnitt. So werden bspw. 10mm Brennweite bei Crop gerade mal noch 16mm. In der Landschafts- oder auch Architekturfotografie und Einsatz vom Weitwinkel lässt sich bei Vollformat also ein größeres Motiv aufnehmen.

Ein größerer Sensor führt zu einer geringeren Tiefenschärfe, da unter gleichen Bedingungen und um den gleichen Ausschnitt zu bekommen eine geringere Entfernung erforderlich ist. Das bedeutet, es lassen sich Motive besser freistellen und dabei ein weicheres und intensiveres Bokeh erzielen. Für bspw. Portraits wäre das eine willkommene Eigenschaft. Größere Tiefenschärfe verbunden mit weiterer Entfernung zum Objekt aufgrund kleinerer Sensoren wiederum ist günstig im Makrobereich. Für gleiche Ergebnisse muss bei Vollformat abgeblendet werden, was wiederum Einfluss auf die Belichtungsfaktoren hat.

Unbestritten ist die bessere Low-Light-Performance beim Vollformat-Sensor, was eine intensivere Nutzung und bessere Resultate bei der Available-Light-Fotografie und unter schwierigen Lichtsituationen auch ohne Stativ ermöglicht. Das ist wohl eines der stärksten Argumente für größere Sensoren.

Sensorformatabhängige Objektive

Objektive für das Vollformat müssen mit ihrem Bildkreis die Fläche des großen Sensors ausfüllen. Das bedeutet auch, dass solche Objektive im Vergleich größer sind und mehr Glas für die Linsen benötigen. Der materielle Mehraufwand schlägt sich natürlich im erhöhten Preis nieder. Objektive für das Vollformat können bei gleichem Objektivbajonett jedoch auch bspw. an APS-C-Kameras eingesetzt werden. Hierbei kommt der Cropfaktor zum Tragen, da am gleichen Objektiv ein kleinerer Bildkreis genutzt wird. Für lange Brennweiten sind bei Vollformat sehr große Objektive oder auch Telekonverter erforderlich. Der Weitwinkelbereich bis hin zu Fisheyes kann dagegen sehr gut abgedeckt werden.

Der Markt gibt aber auch Objektive speziell für kleinere Sensoren wie das APS-C-Format her. Diese sind genau auf den erforderlichen geringeren Bildkreis gerechnet. Das erlaubt den Bau kleinerer Objektive mit reduzierter Masse, was sich letztendlich auch in einem günstigeren Preis widerspiegelt. Im Gegensatz zu Vollformat-Objektiven können bauartbedingt Objektive für kleinere Formate nicht an größeren Sensoren eingesetzt werden, da so der Bildkreis nicht ausreichen würde. Hersteller von Objektiven haben meist separate Baureihen speziell für den jeweiligen Sensor. So sind bei Canon die EF-S-Objektive für das APS-C-Format ausgelegt, EF bedient Vollformat als auch APS-C. Bei Sigma deutet die Bezeichnung DC auf den ausschließlichen Einsatz für APS-C hin, DG für beide Formate. Bedenkt man die Brennweitenverlängerung, so ergeben sich größere Abbildungsmaßstäbe für den Telebereich. Weitwinkelobjektive oder Fisheyes verlieren dagegen am Abbildungswinkel und deren Wirkung.

Für alle Objektivarten gleichermaßen finden sich bei den angebotenen Exemplaren unterschiedliche Qualitäten. Je nach technischem Aufwand können sich dabei zwar Vorteile bei geringerer Masse ergeben, die dann ggf. mit optischen Nachteilen aufzuwiegen sind.

Zusammenfassung

Vollformat und Crop-Sensoren haben gleichermaßen Vor- und Nachteile, die sich argumentieren lassen. Höhere Kosten und Massen als recht starke negative Argumente bei Vollformat sind den positiven Eigenschaften gegenüber zu stellen. Wie immer kommt es auf die eigenen Anforderungen und den Einsatzzweck an. Wenn z.B. die Low-Light-Performance und die Weitwinkelfotografie im Vordergrund stehen, kommt man wohl am Vollformat nicht vorbei. Wenn eher der Telebereich favorisiert wird und Kosten als auch eine leichtere Ausrüstung gewünscht werden, dann ist man z.B. beim APS-C-Format gut aufgehoben.

Letzte Aktualisierung am 26.04.2018 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API

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