Sensorgrößen
Übersichtstabelle mit Sensorgrößen gängiger Digitalkameras sowie Video-Kameras von der Amateur- bis zur Profi-Klasse
Update Mai 2011: Auch neuere Vorstellungen auf dem Markt, wie die Fujifilm Finepix HS 20 mit 16 Megapixeln und einem Pixelpitch von nur noch 1,4 Mikrometern, bringen leider immer öfter schlechtere Ergebnisse schon bei der niedrigsten ISO-Einstellung. Schon bei dem Vorgänger Fuji HS10 waren hier Artefakte schon bei ISO 100 zu beklagen. Solche Geschichten sind für Digitalkameras außerhalb der Handyklasse eigentlich nicht tolerabel. Wer wirklich saubere Bilder will, der sollte zumindest einen Pixelpitch in der Nähe von 2 Mikrometern anpeilen. Vorbildlich ist an dieser Stelle die Firma Canon mit dem neuen Modell G12 ( schon die G11 verwendet im Prinzip den gleichen Sensor ) mit 2,1 Mikrometer Pixelpitch.
Die meisten Einschränkungen fallen erst bei der Spiegelreflexklasse mit ihren großen CMOS-Sensorflächen weg. Hier gibt es bei ISO 800/1600 oder gar 3200 noch einwandfreie Bilder ohne nennenswerten Detailverlust. Wie bei den Tests der neuesten DSLR´s zu sehen hat sich die Entwicklungsarbeit ausgezahlt. Diese Kameras verschieben regelmäßig die Grenze für noch verwendbare ISO-Werte nach oben. Ja nach Anspruch variiert dieser Wert zwischen ISO 400 für Modefotografie über ISO1600/3200 bei Partybeleuchtung bis hin zu 6400 oder gar 12800/25600 bei den neueren Vollformatkameras wie der Nikon D3 für den verwegenen Paparazzi-Einsatz - denn völlig unscharf und verwackelt lässt sich nichts verkaufen, scharf und verrauscht aber schon, wenn das Motiv stimmt...
Die neuesten Entwicklungen in der "kleinen" Spiegelreflexklasse gehen hin zu immer höheren Auflösungen, wie beispielsweise bei der Canon EOS 60D. Dies bedeutet einen Pixelpitch von nur noch 4,3 Mikrometern! Immerhin stoßen diese Kameras jetzt schon deutlich in den analogen Mittelformatbereich hinein, da ist die möglicherweise erhöhte Rauschempfindlichkeit dann doch Meckern auf sehr hohem Niveau.
Zum Vergleich das Apple iPhone 4: Das neue "It"-Handy von Apple bietet einen guten HD-Videomodus sowie eine ansprechende Bildqualität für ein Handy. Das liegt nicht zuletzt an dem großen Pixelpitch von 1,75 Mikrometern. Da gibt es heute viele kleine Digitalkameras die unter diesem Wert bleiben... Einen recht aussagekräftigen Test gibt es hier zu lesen. Meinen ausführlichen Foto-Test eines Sony-Ericsson K800i mit integrierter 3 Megapixelkamera schon 2006, wie damals üblich in diesem Marktsegment, gibt es hier zu studieren.
|
Modell - Beispiel |
Mega-Pixel |
Chipgröße (diagonal) |
Pixelpitch |
Abmessungen |
|
BenQ DC T800 |
8 |
1/3,0" ( 5,4 mm ) |
1,3 µm |
4,3 x 3,2 mm |
|
Sony DSC W190 |
12 |
1/2,3" ( 6,9 mm ) |
1,4 µm |
5,6 x 4,2 mm |
|
Nikon Coolpix S550, S600 |
10 |
1/2,33" ( 6,9 mm ) |
1,5 µm |
5,6 x 4,2 mm |
|
10 |
1/2,3" ( 6,9 mm ) |
1,5 µm |
5,6 x 4,2 mm |
|
|
Sony DSC-H9, H7, H10, Samsung NV4 |
8 |
1/2,5" ( 6,5 mm ) |
1,6 µm |
5,2 x 3,9 mm |
|
15 |
1/1,7" ( 9,5 mm ) |
1,7 µm |
7,6 x 5,6 mm |
|
|
Fuji FinePix S8000fd |
8 |
1/2,35" ( 6,9 mm ) |
1,7 µm |
5,5 x 4,1 mm |
|
Canon PowerShot A 460 / A 450 |
5 |
1/3,0" ( 5,4 mm ) |
1,7 µm |
4,3 x 3,2 mm |
|
Ixus i7, Sony TSC-T50, Olympus SP-550 |
7 |
1/2,5" ( 6,5 mm ) |
1,7 µm |
5,2 x 3,9 mm |
| Apple iPhone 4 | 5 | 5,6 mm | 1,75 µm | 4,5 x 3,4 mm |
|
13 |
1/1,7" ( 9,5 mm ) |
1,8 µm |
7,6 x 5,6 mm |
|
|
Casio Card EX-S600 / Canon PowerShot S3 IS |
6 |
1/2,5" ( 6,5 mm ) |
1,8 µm |
5,2 x 3,9 mm |
|
Canon PowerShot A 430 & A 420 |
4 |
1/3,1" ( 5,2 mm ) |
1,8 µm |
4,2 x 3,1 mm |
|
Casio EX-Z1200, Panasonic Lumix FX-100 |
12 |
1/1,72" ( 9,4 mm ) |
1,9 µm |
7,5 x 5,5 mm |
|
Casio Exilim Card EX-S100 |
3 |
1/3,2" ( 5,1 mm ) |
1,9 µm |
4,1 x 3,0 mm |
|
Fujifilm Finepix F50fd (Super-CCD) |
12 |
1/1,6" ( 10,1 mm ) |
2,0 µm |
8,1 x 6,1 mm |
|
Leica D-LUX 3 (16:9-CCD) |
10 |
1/1,65" ( 9,8 mm ) |
2,0 µm |
8,6 x 4,8 mm |
|
Casio Exilim Card EX-S500 / Panasonic FZ 20 |
5 |
1/2,5" ( 6,5 mm ) |
2,0 µm |
5,2 x 3,9 mm |
|
Fujifilm FinePix S5600 (Super-CCD) |
5 |
1/2,5" ( 6,5 mm ) |
2,0 µm |
5,2 x 3,9 mm |
|
Sony DSC-N2, Canon G11, G12 |
10 |
1/1,7" ( 9,5 mm ) |
2,1 µm |
7,6 x 5,6 mm |
|
Sony DSC-T1, T3, T33 |
5 |
1/2,4" ( 6,8 mm ) |
2,1 µm |
5,4 x 4,1 mm |
|
Canon A 85 |
4 |
1/2,7" ( 6,0 mm ) |
2,1 µm |
4,8 x 3,6 mm |
|
Fujifilm FinePix S100FS (Super-CCD) |
11 |
2/3" ( 10,8 mm ) |
2,3 µm |
8,8 x 6,6 mm |
|
Fujifilm FinePix S9500 (Super-CCD) |
9 |
1/1,6" ( 10,1 mm ) |
2,3 µm |
8,1 x 6,1 mm |
|
Olympus C-750 |
4 |
1/2,5" ( 6,5 mm ) |
2,5 µm |
5,2 x 3,9 mm |
|
Samsung Digimax Pro 815 |
8 |
2/3" ( 10,8 mm ) |
2,6 µm |
8,8 x 6,6 mm |
|
Fujifilm FinePix A 700 (Super-CCD) |
7 |
1/1,6" ( 10,1 mm ) |
2,6 µm |
8,1 x 6,1 mm |
|
Fujifilm F10,F11,F20,F30, S6500 (Super-CCD) |
6 |
1/1,7" ( 9,5 mm ) |
2,7 µm |
7,6 x 5,6 mm |
|
Minolta D7 / Nikon 5700 |
5 |
2/3" ( 10,8 mm ) |
3,4 µm |
8,8 x 6,6 mm |
|
Evolution der Auflösung am Beispiel des 1/1,8"-Sensors:
|
||||
|
Casio Exilim EX-Z1000, Panasonic FZ 50, Canon Powershot G7, Ixus 900 Ti, Leica V-LUX 1 (2006) |
10 |
1/1,8" ( 9,0 mm ) |
1,9 µm |
7,2 x 5,3 mm |
|
Panasonic Lumix DMC-FZ 30 (2005) |
8 |
2,2 µm |
||
|
Casio P700 , Sony P150 (2004) |
7 |
2,3 µm |
||
|
Canon G5 (2003) |
5 |
2,8 µm |
||
|
Canon G3 (2002) |
4 |
3,1 µm |
||
|
Casio QV-3000 (2000) |
3 |
3,5 µm |
||
|
Digitale Kleinbild-Spiegelreflexkameras:
|
||||
| Canon EOS 550D, 60D (Live-View) | 18 | 26,8 mm | 4,3 µm | 22,3 x 14,9 mm |
|
12 |
4/3" = 21,6 mm |
4,3 µm |
17,3 x 13 mm |
|
|
Olympus E3, E400,410,420,510 (Live-View) |
10 |
4/3" = 21,6 mm |
4,7 µm |
17,3 x 13 mm |
|
Canon EOS 50D (Live-View) |
15 |
26,7 mm |
4,7 µm |
22,2 x 14,8 mm |
|
Pentax K20D (Live-View) |
14 |
28,1 mm |
5,0 µm |
23,4 x 15,6 mm |
|
Sony Alpha 350 (Live-View) |
14 |
28,2 mm |
5,1 µm |
23,5 x 15,6 mm |
|
Canon EOS 450D (Live-View) |
12 |
26,7 mm |
5,2 µm |
22,2 x 14,8 mm |
|
Olympus E 300 |
8 |
4/3" = 21,6 mm |
5,3 µm |
17,3 x 13 mm |
|
Leica Digilux 3, Olympus E 330 (Live-View) |
7 |
4/3" = 21,6 mm |
5,5 µm |
17,3 x 13 mm |
|
Sony Alpha 700 |
12 |
28,2 mm |
5,5 µm |
23,5 x 15,6 mm |
|
Nikon D300 (Live-View), Nikon D90 (HD-Video!) |
12 |
28,4 mm |
5,5 µm |
23,6 x 15,8 mm |
|
Sony DSC-R1 (Non-DSLR) |
10 |
25,9 mm |
5,5 µm |
21,5 x 14,4 mm |
|
Canon EOS 400D, EOS 40D (Live-View) |
10 |
26,7 mm |
5,7 µm |
22,2 x 14,8 mm |
|
Ungefähre Rauschfreiheitsgrenze für C-MOS-Chips: 6,0 µm
|
||||
|
Sony Alpha 200, Alpha 300 (Live-View) |
10 |
28,2 mm |
6,1 µm |
23,5 x 15,6 mm |
|
Nikon D200, D80, Sony Alpha 100 |
10 |
28,4 mm |
6,1 µm |
23,6 x 15,8 mm |
|
Canon EOS 20D, 30D, 350D |
8 |
27,3 mm |
6,4 µm |
22,5 x 15,1 mm |
|
Olympus E 1 |
5 |
4/3" = 21,6 mm |
6,8 µm |
17,3 x 13,0 mm |
|
Leica M8 |
10 |
~ 32,4 mm |
6,8 µm |
~ 27 x 18 mm |
|
10 |
31,7 mm |
6,8 µm |
26,4 x 17,6 mm |
|
|
Canon EOS 1D Mark III (Live-View) |
10 |
33,8 mm |
7,2 µm |
28,1 x 18,7 mm |
|
Canon EOS 300D / 10D |
6 |
27,3 mm |
7,4 µm |
22,5 x 15,1 mm |
|
Fujifilm Finepix S3 Pro (Super-CCD) |
6 |
28,2 mm |
7,8 µm |
23,5 x 15,6 mm |
|
Sony Alpha 900 |
25 |
43,0 mm Kleinbildvollformat |
5,9 µm |
35,8 x 23,9 mm Kleinbildvollformat |
|
Canon EOS 1Ds Mark III (Live-View) |
21 |
6,4 µm |
||
|
Leica M9 |
18 |
6,8 µm |
||
|
16 |
7,2 µm |
|||
|
13 |
8,2 µm |
|||
|
Nikon D3 (Live-View) |
12 |
8,4 µm |
||
|
Canon EOS 1Ds |
11 |
8,8 µm |
||
|
Canon EOS 1D Mark II |
8 |
34,5 mm |
8,2 µm |
28,7 x 19,1 mm |
|
Canon EOS 1D |
4 |
34,5 mm |
11,6 µm |
28,7 x 19,1 mm |
|
Digitale Mittelformat-Spiegelreflexkameras (Leica macht mit der S2 eine neue Klasse auf, die Objektive sind direkt auf das neue Format 45 x 30mm ausgelegt):
|
||||
|
Leica S2 (Neue Formatlinie !) |
37 |
54,1 mm |
5,9 µm |
45 x 30 mm |
|
60 |
67,4 mm |
5,9 µm |
53,9 x 40,4 mm |
|
|
50 |
61,4 mm |
5,9 µm |
49,1 x 36,8 mm |
|
|
39 |
61,4 mm |
6,8 µm |
49,1 x 36,8 mm |
|
|
33 |
60 mm |
7,2 µm |
48 x 36 mm |
|
|
22 |
60 mm |
9,0 µm |
48 x 36 mm |
|
|
Digitale Großformat-Spiegelreflexkameras:
|
||||
|
85 |
115 mm |
8,8 µm |
81 x 81 mm |
|
|
Modell - Beispiel |
Mega-Pixel |
Chipgröße (diagonal) |
Einzelsensorgröße |
Abmessungen |
Exkurs - Fotografie im Internet: Das funktioniert sogar mit guten Fotohandys, evtl. auch bei höheren ISO-Werten. Die auf Webseiten meist einfügten Bilder erreichen selten eine Größe über der alten VGA-Norm, d.h. 640x480 Bildpunkte, da ist dann auch ein gutes 3-Megapixel-Fotohandy mit hohem ISO-Wert durchaus brauchbar (Beispiele Sony Ericsson K800i).
Wie an der Evolution des 1/1,8" Sensors zu erkennen (siehe Tabelle), pressen die Hersteller mit der Zeit immer mehr Pixel in die gleiche Fläche hinein. Durch den technischen Fortschritt bei einzelnen Herstellungsschritten sowie bei der Signalverarbeitung war dies bis zu einem gewissen Punkt auch noch halbwegs sinnvoll. Spätestens bei den kleinen 12 oder gar 15 (!) Megapixel-Kameras (oder den ganz kleinen 5 bis 6-Megapixel-Modellen) schaffen es aber noch nicht einmal die Linsensysteme diese Auflösung auch angemessen auf den CCD-Chip zu bringen, und in jedem Fall sind die ISO-Stufen jenseits von 200 in der Praxis mit zu starkem Qualitätsverlust behaftet.
Zum Vergleich die Sensorgrößen von Camcordern, professionellen und semiprofess. Filmkamerasystemen:
Vorwort: Viele digitale Foto-Kameras bieten heute eine wirklich brauchbare Videofunktion. Ungefähr vergleichbar zu reinen Camcordern der Einsteigerklasse ist das ab der Standardgröße 640x480 bei 25 oder 30 Bildern pro Sekunde. Bläst man das Bild aber (wie z.B. im Heimkino üblich) auf Bildbreiten von über 150cm auf wirkt das Bild der reinen Camcorder denn doch einen Tick schärfer. Auch sind diese bei schummeriger Beleuchtung deutlich im Vorteil.
Es gibt bei reinen Camcordern zwei Gruppen. Einerseits die Geräte mit Standard-TV-Auflösung (europäische PAL-Norm),
andererseits die hochauflösenden Kameras (HD = High Definition). Jede Gruppe
zerfällt in drei Unterabteilungen mit Kameras für den Hobbybereich, den
Semiprofi sowie eine dritte Sparte mit den sehr teuren und schweren
Profiausrüstungen. Alle diese Geräte bieten heute eine ansprechende Qualität auf den
herkömmlichen Röhrenfernsehern. Ab einer gewissen Bildgröße, wie sie wirklich
große Flachfernsehgeräte bieten, spätestens aber bei Leinwänden in Heimkinos,
sollte der engagierte Filmbegeisterte aber zu einer der neuen hochauflösenden Kameras
greifen und öfter mal ein Stativ benutzen. Da die Aufnahmesensoren bei
Filmkameras sich mit Auflösungen von 0,4 bis 2 Millionen Bildpunkten viel
kleiner bauen lassen als in der Fotografie sind hier auch viel größere optische
Zoombereiche möglich, die von 12fach bei den HD-Semiprofigeräten über 30fach bei
den kleinen Camcordern bis zu 100fach bei den neuesten Live-HDTV-Kameras
reichen.
Nebenstehend abgebildet ist das zur Zeit beste Zoom für den professionellen Bereich, das 101fach Zoom von Fujinon. Das 23kg-Objektiv für Kameras mit 2/3-Zoll-Chips bietet einen optisch zweifach stabilisierten Brennweitenbereich (umgerechnet auf das Kleinbildformat der Fotografie) von 34 - 3450mm. Mit dem 2x-Extender sind es unglaubliche 68 - 6900mm. Das entspricht knapp140facher Vergrößerung und ermöglicht auch die formatfüllenden Bilder des Mondes, die öfter mal bei Sportübertragungen als netter Gag zu sehen sind.
Das Spielchen mit den ultralangen
Brennweiten kann man aber noch (viel) weiter treiben. Bei den
semiprofessionellen Camcordern werden zumeist die kleinen 1/3-Zoll-Chips
eingesetzt, welche nochmals eine um den Faktor zwei gesteigerte
Brennweitenverlängerung ermöglichen. Der Adapter für die alte Canon XL1 bietet
beispielsweise eine Brennweitenverlängerung von 7,2 und kommt mit dem größten
Fotoobjektiv von Canon (1200mm/f5.6) auf eine effektive Brennweite von 8640mm,
was einer Vergrößerung um den Faktor 172 entspricht. Ein Autokennzeichen ist so
aus über einer halben Meile Abstand noch deutlich zu lesen. Völlig durchgeknallt
wird es jetzt aber beim Einsatz des verfügbaren 2x-Extenders von Canon.
Erstmals
steigt die Brennweite in den fünfstelligen Bereich (17280mm). Das Objektiv
bewegt sich preislich auch in diesen Sphären (ca. 80.000 Dollar) und wiegt 16,5
kg, siehe Bild rechts.
Die Semiprofigeräte mit der normalen TV-Auflösung kommen übrigens schon sehr nah an die Profiklasse der gleichen Gruppe heran. Bei den HD-Kameras klafft aber noch eine eklatante Lücke. Betrachtet man sich die Sensorgrößen in der untenstehenden Tabelle wird deutlich das der Profisektor mit effektiven Einzelsensorgrößen (engl. "Pixelpitch") von mind. 7 µm arbeitet, was bei HD-Auflösung unweigerlich zu schweren und unhandlichen Kameras führt. Bei der viel geringeren TV-Auflösung (PAL) geht das aber auch schon in der Semiprofiklasse mit Gewichten von 1,5 bis 2 Kilogramm. Wie recht schnell zu erkennen gleichen sich die Einzelsensorgrößen (d.h. der Pixelpitch) von Foto- und Filmkameras in den einzelnen Klassen sehr stark, wobei im reinen Amateurbereich der Pixelpitch um die 2 µm liegt.
Im Profibereich beginnt der Pixelpitch erst bei über 4 µm. Da in diesen Geräten aber immer 3 Chips eingesetzt werden (für jede Grundfarbe einer) ergibt sich eine deutlich größere effektive Fläche und daraus resultierend ein dazu äquivalenter Pixelpitch welcher in Klammern angegeben ist. In der Fotografie liegt dieser Wert zur Zeit bei mindestens 6 µm, bei digitalen Filmkameras etwa bei 3 x 4,0µm (was äquivalent etwa 7 µm entspricht). Der Unterschied wird bei den Filmkameras besonders bei der Fähigkeit deutlich bei schummrigen Beleuchtungsbedingungen noch qualitativ hochwertige Aufnahmen zu erzeugen, bzw. überhaupt noch filmen zu können. Hier benötigen kleine Camcorder meist Werte von 5-10 LUX, profess. Kameras können dagegen auch noch bei unter einem LUX eingesetzt werden. Die Betacam von Sony ist hierbei sogar noch bei einem Bruchteil hiervon einsetzbar.
Der entscheidende Faktor bei den bewegten Bildern ist die Bildqualität (Schärfe, Farbdarstellung), die bei Geräten mit 3 Chips i.a. besser ist. Auch die Echtzeitkompression und daraus resultierend die Speicherung der Daten sind bei den professionellen Systemen grundsätzlich besser. Die reine Auflösung der bewegten Bilder liegt bei Standard-TV (nach der PAL-Norm) bei lediglich 0,4 Millionen Bildpunkten, bei High Definition je nach System bei einer bis max. zwei Millionen Bildpunkten. Die bei kleinen Camcordern verwendeten Chips mit teils viel höherer Auflösung (z.B. 4 Millionen Bildpunkte bei nur 0,4 Mio. für die Filmaufnahme) werden hier nur für den Verwacklungsschutz bzw. die Fotofunktion der Kamera genutzt.
Die qualitativ z.Zt. beste Technik (HDCAM) ist nur in sehr teurem und schweren Profi-Equipment verbaut und verwendet große Aufnahmesensoren mit jeweils 2 Millionen Bildpunkten um so echtes Full-HDTV mit realen 1920x1080 Bildpunkten aufzuzeichnen. Aufgrund des kleineren Pixelpitchs (relativ zu reinen Fernsehkameras mit Standard-TV-Auflösung) sind alle HDTV-Aufnahmegeräte aber deutlich lichthungriger. Für hochqualitative Bilder beim HD-Broadcast werden in der Praxis für Sportübertragungen Flutlichtanlagen von 1500-2000 LUX benötigt, für die Fußball-WM-2006 im Stadion Nürnberg waren es beispielsweise 1800 LUX erzeugt von 472 Flutlichtlampen mit je 2000 Watt und gesamt knapp einem Megawatt Leistung. Bei den Standard-TV-Kameras reichte noch die Hälfte (700-1000 LUX).
|
Standard-TV: PAL-Camcorder
(Aufnahmeformat Mini-DV, um 500 Gramm): Panasonic GS180/300
3x 1/6"
3 x2,1 µm (3,6) (0,8 Mio. 4:3 CCD) Semiprofessionelle
PAL-Camcorder (Aufnahmeformat Mini-DV, um 2 kg):
Professionelle TV-Kameras
(Aufnahmeformat Digital Betacam, ab 6 kg): |
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High Definition: HD-Camcorder (Aufnahmeformat HDV,
500-800 Gramm):
Semiprofessionelle HD-Camcorder (Aufnahmeformat HDV, um 2 kg): Professionelle HD-Kameras
(Aufnahmeformat XDCAM HD, ab 4 kg): Professionelle HD-Kameras
(Aufnahmeformat HDCAM, ab 6 kg): |
