Kamerasensorgrößen

Autor: Daniel Graefen, 26. März 2014

Bei der Prüfungsfrage wird es wohl nicht darum gehen, auswendig aufzulisten, welche Größen Sensoren verschiedener Kameras haben. 

Ich tippe eher darauf, dass es um die Bedeutung der Sensorgrößen fürs Fotografieren oder/und Filmen geht. 

Sensorgrößen allgemein: 

Es gibt zwei Arten, die Größe zu beschreiben: in Millimetern (z. B. 36 x 24 mm) oder in Anteilen von Inch (z. B. 1/1.8"). Letztere ist sehr umständlich und bezieht sich noch auf Fernsehkameras der 50er Jahre, die ursprünglich mit Elektronenröhren arbeiteten. 

Erstere Beschreibung

Das Maß aller Dinge in der Fotografie ist heute das Vollformat, früher Kleinbild genannt. Grundlage dafür ist der Film, den man in "normalen" Kameras verwendet hat: er ist 35 mm breit (deshalb 35mm-Film oder auch 35mm-Kamera). 

Da zu beiden Seiten des Films Platz für die Löcher der Perforation benötigt werden, bleiben dazwischen 24 mm für das eigentliche Bild. Der Film läuft quer durch die Kamera, somit entsprechen die 24 mm der Höhe des Bildes. Als Breite hat man 50% mehr festgelegt, wodurch ein Seiten-Längen-Verhältnis von 2 zu 3 entsteht: 36 mm. 

Vollformat (engl. full frame) oder Kleinbild also 24 x 36 mm. 

Da Sensoren in der Herstellung sehr teuer sind, werden zumeist kleinere Sensoren verwendet. Darüber hinaus lässt sich mit kleinen Sensoren natürlich auch eine kleinere Kamera bauen, in Handys sogar winzige. Das reduziert nicht nur die Kosten für den Sensor sondern auch für Objektive, da auch sie kleiner sind – siehe Cropfaktor weiter unten. 

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sensorformate.svg

Zweite Beschreibung

Die kleinen Sensoren werden anders in ihrer Größe beschrieben – Beispiel: 1/1.8"

Dabei handelt es sich nicht um die tatsächliche Größe sondern die der ursprünglichen Röhren in Fernsehkameras. 

http://www.dpreview.com/glossary/camera-system/sensor-sizes

Diese Röhren waren rund, die Größenangabe beschreibt den Durchmesser. Davon konnten aber nur ungefähr 2/3 genutzt werden. Eine 1-Zoll Röhre hatte also tatsächlich eine Bilddiagonale von etwa 2/3 Zoll. 

Bei Sensoren wird die Länge der Diagonale damit beschrieben. 

Ein Sensor mit 1/1.8 Inch hat also nur ungefähr zwei Drittel von den angegebenen 1/1.8 Inch. 1/1.8 Inch sind ungefähr 0,56 Inch. Zwei Drittel davon sind 0,37 Inch. 0,37 * 25,4mm = 9,4 mm

Tatsächlich hat ein solcher Sensor eine Diagonale von 9mm. 

Da diese zweite Beschreibung ungenau ist, wird man in der Prüfung wahrscheinlich nicht danach gefragt?! 

Cropfaktor

Das Maß aller Dinge ist hier das Kleinbildformat, heute zumeist als Vollformat (engl. full frame) bezeichnet: 36 x 24mm. 

Alle kleineren Formate werden als Ausschnitte vom Vollformat betrachtet. To crop heißt im Englischen beschneiden (wie Schnittmarken = crop marks). Mit dem Cropfaktor wird beschrieben, um welchen Faktor der Sensor kleiner ist als ein Vollformatsensor. 

Dabei wird die Diagonale als Grundlage genommen. Die Diagonale lässt sich mit dem Satz des Pythagoras errechnen. 

Beispiel Vollformat: 36mm hoch 2 + 24mm hoch 2 = 1296 + 576 = 1872, davon die Wurzel = 43,27mm. So lang ist die Diagonale. 

Beispiel Crop-Format Nikon (23,7 x 15,6mm): 23,7 hoch 2 + 15,6 hoch 2 = 561,69 + 243,36 = 805,05, davon die Wurzel = 28,37mm So lang ist die Diagonale. 

Das Verhältnis zwischen Vollformat und dem Nikon-Crop Format entspricht also 43,27 / 28,37 = 1,53. Man rundet hier ab auf 1,5. 

Cropfaktor = Vergrößerungsfaktor bei Objektivbrennweiten

Je kleiner ein Sensor, desto kleiner braucht natürlich auch nur das passende Objektiv zu sein. 

Die Größe eines Objektivs wird über seine Brennweite beschrieben. Wer als Kind mit einer Lupe bei starkem Sonnenlicht schwarze Spuren in Holz gebrannt hat, weiß was unter Brennweite verstanden wird: Die Weite von der Linse bis dort, wo sich die Sonnenstrahlen treffen – und es kokelt beziehungsweise brennt. 

Je kleiner die Brennweite, desto kürzer der Abstand von Linse zu Brennpunkt, je länger desto weiter dieser Abstand. Abhängig ist das von der Dicke und Wölbung der Linse. 

Je kleiner die Brennweite eines Objektivs, desto größer ist der Winkel, den es darstellt – und desto kürzer ist auch seine Bauform. (Weitwinkel-Objektiv)

– Weitwinkelobjektive zeigen die Objekte klein, man bekommt viel auf das Foto. 

Je größer die Brennweite, desto kleiner ist der Winkel, den es darstellt – und desto länger ist es. (Tele-Objektiv; wird z. B. von Sportfotografen benutzt)

– Teleobjektive holen entfernte Dinge nah heran, man sieht nur einen kleinen Ausschnitt. 

Ein Standard-Objektiv bei Vollformat-Kameras ist das 50 mm Objektiv. Es liegt zwischen Weitwinkel und Teleobjektiv und bildet Dinge etwa so ab, wie wir sie sehen – weder verkleinert (Weitwinkel) noch vergrößert (Tele). 

Schraubt man ein 50mm-Objektiv auf eine Kamera mit einem kleineren Sensor, wird nur ein Ausschnitt aus dem Bild, den das Objektiv darstellen kann, von dem kleineren Sensor erfasst. Es ergibt sich eine scheinbare "Brennweitenverlängerung" um den Faktor um den der Sensor kleiner ist – also um den Cropfaktor. 

Beispiel Nikon: Cropfaktor = 1,5  Das 50mm-Objektiv wirkt wie ein 50x1,5 = 75mm-Objektiv an der größeren, an der Vollformat-Kamera. 

KB-Äquivalent (Kleinbild-Äquivalent) 

Im zuvor dargestellte Beispiel wirkt ein 50mm-Objektiv wie ein 75mm-Objektiv. So wird für die Crop-Kamera das Objektiv auch folgendermaßen beschrieben: Brennweite 50mm (KB-Äquivalent 75mm). Manchmal wird auch nur KB geschrieben: entspricht 75mm KB. 

Schärfentiefe

Je größer die Blende eines Objektivs offen ist, desto geringer ist die Schärfentiefe (der Bereich, der scharf abgebildet wird). Vor und hinter dem scharfen Bereich wird das Bild zunehmend unschärfer. Das ist z. B. in der Portraitfotografie gewünscht, damit ein möglichst unscharfer Hintergrund nicht vom eigentlichen Portrait ablenkt. 

Da kleine Objektive natürlich auch kleinere Blenden haben, erzeugen sie bei gleicher Blendeneinstellung (z. B. Blende 4) unterschiedlich große Schärfentiefe. Die Blende 4 eines Objektivs für eine Kamera mit kleinem Sensor (nehmen wir einen Cropfaktor von 1,5) entspricht etwa Blende 5,6 (eine Stufe weiter zu) bei einem Vollformat-Objektiv. Zusätzlich hat das kleine Objektiv bei gleichem Abbildungswinkel eine um den Cropfaktor kürzere Brennweite. 

Je kürzer die Brennweite, desto größer die Schärfentiefe! 

So ergibt sich, dass die Schärfentiefe bei Blende 4 = 4 x 1,5 x 1,5 im Vergleich zum Vollformat ist = Blende 9 (um gut 2 Stufen kleiner als Blende 4)

http://www.prophoto-online.de/digitalfotografie/Sensorgroesse-Schaerfentiefe-10001071