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Dr. Web Team 5. November 2007

Digitale Kameras: ein großer Sensor ist wichtig für die Bildqualität

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So langsam hat sich herumgesprochen, dass die Megapixel bei der Digitalkamera nicht alles sind. Die nominale Auflösung sagt zunächst nur wenig über die endgültige Qualtität der Bilder aus, welche die Kamera liefert. Ob superteuer oder preiswertes Taschenmodell, wichtig ist das optische System. Kernstück der Optik und wichtigstes Element in der Digitalkamera ist der Sensor.

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Gängig ist ein Flächensensor (CCD). Ähnlich wie bei klassischen Fotoapparaten die Lichtempfindlichkeit des Films gemessen wird, ist auch beim Sensor die Empfindlichkeit eine entscheidendes Merkmal. Das einfallende Licht wird in auswertbare Elektronen umgewandelt.

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Je mehr Fläche dafür zur Verfügung steht, desto mehr Licht kann auch mehr Licht einfallen. Ein kleinerer Sensor bekommt auch weniger Licht ab. Ungenauere Bildverarbeitung ist die Folge, denn je weniger Photonen der Kamera-Elektronik zur Verfügung stehen, desto schwieriger wird es, diese in einen repräsentativen Digitalwert zu wandeln. So entstehen leicht statische Ungenauigkeiten und thermisches Rauschen. Das Rauschen tritt vor allem bei niedrigem Nutzsignal (wenig Licht) auf. Und das hat Auswirkungen auf die Dynamik, das heißt die Fähigkeit des Sensors, Strukturen in sehr hellen und sehr dunklen Bildteilen noch ausreichend unterscheiden zu können. Lichter in hellen Bildteilen oder dunkle Strukturen werden dann äußerst ungenau angezeigt.

Mittels ISO-Empfindlichkeitseinstellung kann man der Kamera mitteilen, um welchen Faktor sie das Sensor-Signal nachverstärken soll, bevor es gewandelt wird. Dabei wird gleichzeitig jedoch auch die Rauschkomponente mit verstärkt. Mit Entrausch-Algorithmen versucht man hier, der Lage Herr zu werden, erreicht damit aber ebenfalls eine verschlechterte Wiedergabe von Details. Bei sehr hohen ISO-Stufen können die Details dann schon mal buchstäblich zu Aquarellen zerfließen. Nur wer stets optimal ausgeleuchtete statische Objekte zu fotografieren hat, wird davon nicht viel merken. Allerdings dürfte dies wohl nur der geringste Teil der Anwender sein.

Große Sensoren, die von vornherein über eine hohe Ausgangsspannung verfügen, brauchen nicht verstärkt zu werden und damit entfällt bei ihnen auch der unerwünschte Nebeneffekt des Rauschens. Ein Vorteil der kleinen Sensoren ist, dass sie durch die kurzen Objektiv-Brennweiten die Kamera nicht nur kompakt halten, sondern auch deren Makrofähigkeiten begünstigen. Auch die Schärfentiefe ist dadurch vergrößert.

Was Hobbyfotografen als hilfreich empfinden, kann für Profis aber schon wieder eine ungewollte Begrenzung darstellen, denn fotografische Experimente mit verschiedenen Schärfen auf mehreren Ebenen ist damit nicht möglich.

Warum Hersteller von Digitalkameras nicht einfach größere Sensoren einbauen, wenn doch die immer höhere Packungsdichte auf den Sensoren so viele Nachteile bringt, liegt in erster Linie an deren höheren Herstellungskosten. Zudem erfordert ein Sensor mit höheren Abmessungen auch eine vorgeschaltete Optik mit höheren Abmessungen. Neben den Kosten sorgen hier auch die Wünsche der Anwender nach möglichst kompakten Geräten für eine Begrenzung. Wer Digitalkameras vergleicht, schaut halt oft nur nach Megapixeln und hohen ISO-Zahlen.

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