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Moderne Kameras und ihre Sensoren

Der Markt ist unübersichtlicher geworden, es reicht nicht mehr aus, Kompakt- und Spiegelreflexkameras (SLR) auseinander zu halten. Inzwischen sind auch Bridge- und Systemkameras auf den Markt vorgestoßen.

Foto: Janine Blank, aboutpixel

Kompaktkameras bringen ja schon ausgezeichnete Resultate, und trotz des meist relativ kleinen Aufnahmesensors gibt es Modelle mit bis zu 15-fachem Zoombereich. Dabei liegt die Auflösung zurzeit bei 10 bis 12 Megapixeln.

Bridgekameras liegen im Bereich zwischen Kompakt- und Spiegelreflexkamera und ihr Zoombereich geht bis 30-fach. Sie haben auch anders als viele Kompaktkameras die Möglichkeit, die Belichtung über Blende, Belichtungszeit und Sensorempfindlichkeit selbst festzulegen. Mit fast allen Bridgekameras kann man einen Aufsteckblitz und das RAW-Format benutzen. Der Sensor einer Bridgekamera muss aber eher als klein angesehen werden.

Seit ungefähr zwei Jahren gibt es sogenannte Systemkameras zu kaufen. Bei denen kann man, genauso wie bei SLR-Kameras, das Objektiv auswechseln. Weil der Spiegel wegfällt, sind sowohl die Systemkameras als auch ihre Objektive deutlich kleiner und leichter als die von Spiegelreflexkameras, und der Aufnahmesensor der Systemkameras ist deutlich größer als der von Kompakt- oder Bridge-Geräten.

Beleuchtung mit Niederdruck-Dampflampen

Zum Glück fotografieren wir inzwischen alle digital, sonst hätten wir echte Probleme mit den hellsten Lampen, die uns allerorts begegnen. Das trügerisch weiß wirkende Licht dieser Hochleistungslampen zeigt je nach Technologie deutliche grüne, blaue oder gelbe Farbanteile.

Die Lampen eignen sich wegen ihrer hohen Lichtleistung besonders gut für die Ausleuchtung großer Räume sowohl innen als auch außen und begegnen uns an öffentlichen Gebäuden, Sportanlagen und in Geschäften.

Die Natriumdampflampen wirken auf Fotos deutlich gelb, während Quecksilber-Dampflampen ein kalt-weißes Licht abgeben, das auf den Bildern grün oder blaugrün herauskommt. Halogenmetalldampflampen sind noch am neutralsten von allen Typen.

Allgemein kann man sagen, dass Dampfentladungslampen nur einen engen Bereich des Spektrums abdecken und viele Wellenlängen (und damit Farben) völlig fehlen. Bei der alten Fotografie mit Filmen war das nur schwer zu kompensieren. Die Sensoren moderner Digitalkameras reagieren aber weniger extrem auf Dampflampen, und der Weißabgleich macht eine annähernde Neutralisierung des Effekts möglich.

Lange Teleobjektive

Aufnahmen mit starken Teleobjektiven wirken in der Regel sehr objektiv, denn der räumliche Abstand zwischen Fotograf und Motiv ist deutlich im Bild spürbar. Auch die komprimierte Perspektive, das typische Merkmal eines langen Teles, trägt stark zu diesem Eindruck bei.

Dieser Effekt wird mit ansteigender Brennweite immer stärker und erinnert bei den längsten Brennweiten schon an einen Blick durch ein Fernglas. Für viele Fotografen fangen die langen Teleobjektive da an, wo die Bilder Details zeigen, die man mit bloßem Auge nicht mehr erkannt hätte. Die Reichweite von Teleobjektiven ab 300 mm ist ja auch deutlich höher als die unserer Augen und kann deshalb oft überraschende Einzelheiten offenlegen.

Bei diesen ganz langen Brennweiten werden die typischen Charakteristiken von Teleobjektiven nahezu übertrieben deutlich, leider aber auch die Probleme. Gerade im öffentlichen Raum schaffen sie aber die Chance, Menschen ganz unbemerkt abzulichten, da man damit aus extrem großer Distanz fotografieren kann. Bei einer Sensorgröße von 24 x 16 mm und einer Brennweite von 400 mm können Sie noch aus 8 Meter Entfernung einen Kopf formatfüllend fotografieren.

Die optischen Grundlagen der Makrofotografie

Kameraobjektive, die für „normale“ Objektentfernungen entwickelt wurden, funktionieren im Nahbereich entscheidend anders. Bei einer normalen Objektentfernung von einem bis zu einigen Metern sind die Strahlen zwischen Objekt und Objektiv sehr viel länger als die Bildstrahlen zwischen Objektiv und Sensor. Dadurch fallen leichte Unschärfen kaum auf. Wenn das Objekt jedoch dem Objektiv sehr nahe kommt, gleicht sich die Länge beider Strahlen an und die Schärfentiefe wird immer geringer.

Makrofoto mit Nahlinse (1 Dioptrie)

Makrofoto mit Nahlinse (1 Dioptrie)

Zwar haben auch einfache Digitalkameras heute meist eine Makroeinstellung, mit der man nahe Objekte zumindest scharf stellen kann. Die Qualität der Aufnahme hängt dabei aber stark vom Design der Linse ab. Es gibt zwar spezielle Objektive für Makroaufnahmen, die lassen sich aber nur auf Spiegelreflex-Kameras mit Vorrichtungen für Wechselobjektive  aufschrauben.

Bei Kameras, die nur über eine Fixoptik verfügen, kann man mit zusätzlichen Nah- oder Vorsatzlinsen eine weitere Vergrößerung erzielen. Das sind einfache Sammellinsen, die man wie ein Filter vor dem Kamera-Objektiv anbringt. Man kann damit in guter Qualität Abbildungsmaßstäbe bis zu 1:5 erreichen, darüber hinaus wird die Abbildungsqualität schlechter. Die Vergrößerung dieser Linsen wird in Dioptrien angegeben. Von diese Nahlinsen können auch zwei gleichzeitig benutzt werden, dabei sollte man aber die stärkere zuerst aufschrauben.

Die Sonne und andere Lichtquellen

Die Sonne ist nicht nur die am häufigsten genutzte, sondern auch die hellste Lichtquelle für Fotos. Wenn man direkt in die Sonne fotografiert, kann kein Film und auch noch kein Sensor diese Helligkeit  korrekt verarbeiten.

Die Sonne schafft (noch) jeden Sensor

Die Sonne schafft (noch) jeden Sensor

Die besten Ergebnisse liefern digitale Kameras bei ISO 100 oder 200. Mittags an klaren Tagen liegen die Belichtungszeiten bei Blende f16  bei 1/250 oder 1/125 Sekunde. Dagegen kann man die meisten Quellen von künstlichem Licht als schwach bezeichnen.

Es gibt einen Hauptunterschied zwischen Sonnen-und Kunstlicht: die Entfernung der Lichtquelle von der Szene. Sie kennen das von Fotos, die im Dunklen nur mit einem Blitzlicht aufgenommen wurden. Alles, was sehr nah am Blitz ist, wird ausgeleuchtet, aber dahinter wird es schnell dunkel. Nach wenigen Metern sind keine Details mehr in den Schatten zu erkennen.

Das liegt daran, dass die Beleuchtungsstärke quadratisch mit der Entfernung abnimmt. Also wird bei doppelter Entfernung nur noch ein Viertel der Helligkeit erzielt, bei dreifacher Entfernung nur noch ein Zehntel. Im Grunde gilt das auch für die Sonne, aber weil sie so weit weg ist ( ca. 150 Millionen Kilometer), kann zwischen zwei Stellen auf der Erde kein Unterschied mehr festgestellt werden.

Typen von Bildsensoren

Foto: Sarah Cartwright
Lizenz: CreativeCommons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

Das Herzstück einer Digitalkamera ist ihr Bildsensor. Heute findet man auf dem Markt im wesentlichen zwei verschiedene Systeme. Da sind zum einem die CCD-Sensoren und zum anderen die CMOS-Sensoren, die sich immer stärker verbreiten. Beide Systeme haben ihre Berechtigung.

Der CCD-Sensor wandelt das einfallende Licht in eine elektrische Ladung um. Diese wird mit einer externen Elektronik erfasst und in ein Bild umgewandelt. Dieser Sensor liefert sehr gute Bilder, da bei seinem Betrieb wenig Wärme entsteht, die Rauschen verursachen könnte. In hochwertigen Kameras ist daher meist dieser Sensortyp verbaut.

Der CMOS-Sensor ist dagegen für kleine Kameras besonders gut geeignet. Er kann sehr kompakt hergestellt wer­den. Das Bild wird unmittelbar in elektrische Signale umgewandelt. Die Aufbereitung erfolgt direkt im Sensor, so dass das Bild gleich abgespeichert werden kann. Das erlaubt es, Bilder in schneller Folge aufzunehmen. Der geringe Stromverbrauch des CMOS-Sensors sorgt außerdem für eine lange Lebensdauer der Batterie. Wo viel Licht ist, gibt es natürlich auch Schatten. Trotz des geringen Stromverbrauchs erwärmt sich der Sensor. Die Wärme verursacht Bildrauschen, das aufwendig heraus gerechnet werden muss. Ein weiteres Manko ist die geringe Lichtempfindlichkeit. Seine Stärken kann der CMOS-Sensor daher nur bei Tageslichtlicht optimal ausspielen, während er für Dämmerungs- und Nachtaufnahmen nur bedingt geeignet ist.

Der Bildsensor – „berauschende“ Qualität?

Foto: William Murphy
Lizenz: CreativeCommons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

Die Bildqualität Ihrer Aufnahme steht und fällt mit dem Bildsensor der Kamera. Hier kann man beim Kauf viel richtig machen. Grundsätzlich lässt sich sagen,dass ein großer Sensor im ur­sprüng­lich­en Klein­bild­format bessere Ergebnisse liefert als einer kleinerer, wie er in Kompakt­ka­me­ras an­zu­tref­fen ist – bei gleicher Bildpunktzahl versteht sich. Im Fotogeschäft oder Elektronikmarkt Ihres Ver­trau­ens finden Sie jedoch meist Kameras mit Bildsensoren, die deutlich kleiner als das Ideal sind. Gäng­ige Formate bei DSLR´s sind 18 mm x 13,5 mm (4/3 Zoll) und 8,8 mm x 6,6 mm (2/3 Zoll). Bei den Kom­pakt­kameras finden Sie hauptsächlich Bildaufnehmer in der Größe 5,4 mm x 4 mm und 5,7 mm x 4,3 mm.

Es stellt sich natürlich die Frage, warum große Sensoren bessere Bilder liefern sollen. Die Antwort ist verblüffend ein­fach. Der Sensor braucht Strom – und der wird in Wärme umgewandelt. Je mehr Bild­punk­te auf dem Sensorchip sind, desto mehr Wärme entsteht. Das wiederum führt zum Rau­schen. Das Bild erscheint unscharf und vergrieselt. Bei einem großen Sensor ist der Abstand zwischen den Pixeln größer. Dadurch kann die Wärme besser abgeführt werden. Er bleibt kühler und die Bilder sehen gestochen scharf aus.

Bei hochwertigen Kompaktkameras kommen zwar kleinere Sensoren zum Einsatz. Die Software der Kamera bearbeitet die Bilder aber so, dass das Rauschen weitgehend unterdrückt wird.