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Garantieren hohe Pixelzahlen doch nur die detailliertere Darstellung des Eigenrauschens der Sensoren oder taugen Sie als qualifiziertes Kaufargument?
Sie dachten, die Industrie schenkt Ihnen immer bessere Kameras, weil die Sensorauflösungen ständig steigen? Sie dachten mehr Megapixel sind gleichbedeutend mit besseren Bildern? Sie dachten "Schön das es so einfach ist, Qualität zu erkennen".
Leider ist es nicht ganz so einfach. Die Physik liefert da ein paar Gegenargumente. Da hilft auch kein Augenrollen. Ich weis Physik ist nicht gerade das beliebteste Lehrfach in Deutschlands Schulen.
Wieso stellen wir uns nicht einfach mal folgende Fragen?
- Hat eigentlich die Sensorgröße für die Bildqualität eine Bedeutung?
- Wenn ja, wie sieht es denn mit den Chipgrößen aus? Warum erfährt man denn kaum etwas darüber?
- Ist es denn sinnvoll immer mehr Megapixel auf einem Sensorchip zu vereinen?
Diese Fragen werden von Kameraherstellern kaum beantwortet. Hochglanz-Fotomagazine tun sich in dieser Hinsicht ebenfalls schwer. Allenfalls liest man darüber in einschlägigen Internetforen.
Bei herkömmliche "analogen" Kameras ist doch jedem klar, daß das Mittelformat z.B. 6x6 cm aufgrund der größeren Bildfläche gegenüber dem Kleinbild 36x24 mm einen Qualitätsvorsprung bietet. Warum sonst benutzen auch heute noch engagierte Hobbyfotografen diese etwas klobigen Mittelformatkameras?
Dieser Umstand trifft auch auf Digitalkameras zu, nur wird er hier gerne vernachlässigt. Überlegen wir mal. Was beeinflusst die Qualität eines Bildes am meisten?
Das Bildrauschen
Ein Bildsensor besitzt eine durch die Produktion festgelegte Anzahl von Lichtsensoren (Pixel). Bei diesen Lichtsensoren handelt es sich nicht um digitale Elemente (Information "0" oder "1"). Sonst gäbe es ja auch nur weiße oder schwarze Fotos.
Es sind also analoge Halbleiterelemente, sogenannte CCDs, die elektrische Ladung entsprechend dem einfallenden Licht freisetzen. Dabei besitzt jeder Pixel ein bestimmtes Grundrauschen 1). Selbst in absoluter Dunkelheit mit aufgesetztem Objektivdeckel werden die einzelnen Pixel keinen Helligkeitspegel von 0 abgeben. Das Grundrauschen erzeugt ein nur fast schwarzes Foto. Da das Grundrauschen an sich gering ist, wirkt es sich bei hohen Sensorausgangssignalen (hellen Bildern) kaum aus.
Somit läßt sich auch folgender Zusammenhang leicht nachvollziehen:
Der proportionale Anteil des Grundrauschen am Gesamtausgangssignal des Sensors ist bei geringen Sensorausgangssignalen höher als bei hohen Sensorausgangssignalen.
Jetzt kommt's ...
Die aufgefangene Lichtmenge eines Pixels ist proportional zur Fläche des Pixels. Soll heißen, ein größerer Pixel nimmt auch mehr Licht auf und hat damit ein größeres Ausgangssignal. Damit wirkt sich auch das Grundrauschen weniger aus.
Im Umkehrschluß heißt das dann, mehr Pixel auf gleicher Sensorfläche führen zu
- geringerer Pixelfläche
- geringerer Lichtmenge je Pixel
- geringerem Ausgangssignal des Pixels
- höherem Rauschanteil
Wie sieht's nun mit den Sensorgrößen aus?
Der Chip einer Canon Digital Ixus 900 Ti ist mit 10 MPixel gerade mal 1/1,8" 2) groß. Der Chip einer Canon PowerShot Pro70 war mit 1,68 MPixel 1/2" 2) groß.
Bei Sharp verkündet man sogar stolz die Kantenlänge der einzelnen Pixelelemente bzw. Fotodioden auf mikroskopisch kleine 1,75 Mikrometer verringert zu haben (8 Megapixel auf einem winzigen 1/2,5" 2) kleinen Chip).
Die Sensorgrößen sind also nahezu gleich geblieben bzw. gesunken, aber die Pixelzahl hat sich in etwa versechsfacht.
Leider tendieren die Hersteller dazu immer mehr Pixel auf die Sensoren zu quetschen. Konsequent wäre es dann die Sensoren ebenfalls zu vergrößern. Die Herstellungskosten würden dadurch natürlich steigen, denn auch die optischen Elemente müssten dann größer werden. Es gibt also keinen Grund für die Kamerahersteller das Thema "Sensorgröße" in den Vordergrund zu stellen.
Wieviele Megapixel sollten es denn sein?
Vernachlässigt man die Tatsache, daß eine 10 Megapixelkamera eigentlich nur ca. 2,5 Megapixelbilder liefert (2 Pixel grün, 1 Pixel rot, 1 Pixel blau), diese dann aber wieder auf 10 Megapixel hoch-interpoliert, kann man eine max. optimale Bildgröße (Print), wie folgt berechnen:
Ausbelichter geben eine Auflösung von 300 dpi 3) für optimale Bildqualität an.
Die bereits oben erwähnte Canon Digital Ixus 900 Ti besitzt eine max. Auflösung von 3.648 x 2.736 Pixel.
Nimmt man die Breite mit 3.648 Pixel bei 300 dpi, ergibt sich eine Breite des Ausdrucks (Prints) von
3648 : 300 = 12 inch = 30 cm.
Nimmt man die Höhe mit 2.736 Pixel bei 300 dpi, ergibt sich eine Breite des Ausdrucks (Prints) von
2736 : 300 = 9 inch = 24 cm.
Sie erhalten also einen Ausdruck mit optimaler Qualität in einer max. Größe von 30x24 cm.
Wie oft haben Sie sich einen derart großen Ausdruck Ihrer Bilder anfertigen lassen?
Wer mehr Hintergrundwissen zu diesem Themenkomplex finden will, wird unter anderem bei Wikipedia fündig.
Ein Tool zur Berechnung der ausgedruckten Bildgröße und einen Artikel zur Berechnung von Bildgrößen finden Sie auf unserer Website.
Anmerkung:
Poster lassen sich bereits mit geringerer Auflösung in großen Formaten herstellen, da man diese ja im allgemeinen nicht aus 5 cm Abstand betrachtet.
1) Das Bildrauschen entsteht z.B. durch Wärmebewegungen von Elektronen.
2) Die tatsächliche Bilddiagonale ist bei 1/2"-CCDs 8 mm, bei 1/3"-CCDs 6 mm.
3) dpi = dots per inch |
