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Über die generischen Vorteile von großen Bildsensoren
Über dieses Thema brüte ich schon eine ganze Weile: Was sind die wirklichen, generischen Vorteile von Kameras mit großen Bildsensoren (zum Beispiel Vollformat) gegenüber Kameras mit kleineren Sensoren (zum Beispiel APS-C)? Nach vielem Nachdenken scheinen mir vier wesentliche Gesichtspunkte ausschlaggebend zu sein:
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Von links nach rechts: Micro Four-Thirds, APS-C und Vollformat Kamera
(1) Objektive sind viel wichtiger als Sensorgröße
(vorausgesetzt, die Anzahl der Megapixel, Bildwinkel und Sensor-Technologie sind weitgehend vergleichbar).

Wenn ein Objektiv an einer APS-C Kamera auf jedes Pixel die gleiche Lichtmenge überträgt wie ein Objektiv an einer Vollformat-Kamera, dann sind die von den Sensoren erzeugten elektrischen Signale logischerweise ebenfalls gleich und damit auch die erzeugten Bilder. Damit gibt es absolut keine Unterschiede zwischen dem kleinen und dem großen Sensorbild!
Das bedeutet nicht nur gleiches Bildrauschen, sondern auch vergleichbarer Dynamikbereich, vergleichbare Schärfentiefe und Beugungsunschärfe.
Noch einmal ganz deutlich: Die kleineren Pixel auf dem kleineren Sensor sind per se kein Nachteil, wenn sie die gleiche Menge an Licht bekommen. Und das passiert, wenn die beiden Objektive die gleiche Öffnung (Eintrittspupille) und den gleichen Bildwinkel (Field-of-View) haben.

Man lasse sich nicht durch die Blendenzahl verwirren! Für den Vergleich eines Vollformat-Objektivs mit einem APS-C Objektiv muss der Crop-Faktor auf Brennweite und Blendenzahl gleichermaßen angewendet werden. Nur dann ist die Öffnung (Eintrittspupille, Lichtmenge), welche sich aus dem Verhältnis von Brennweite und Blendenzahl berechnet, auch tatsächlich gleich groß. Zum Beispiel entspricht ein 50 mm f/2 Objektiv für das Vollformat einem 35 mm f/1.4 Objektiv für APS-C, weil beide die gleiche Öffnung haben: 50/2 = 35/1,4 = 25 mm (mehr oder weniger). Der Crop-Faktor (in diesem Fall 1,5) muss für die Brennweite (50 mm gegenüber 35 mm) und die Blendenzahl (f/2 gegenüber f/1.4) angewendet werden.

Objektive mit einer großen Öffnung sind für große Sensoren einfacher zu entwickeln und zu produzieren, weil der Bildkreis (Sensordiagonale) größer ist. Daher benötigen die Objektive eine kleinere Brechung und kommen mit einer geringeren Anzahl von weniger aufwändigen optischen Elementen aus. Genau das ist letztlich der Vorteil von großen Sensoren.

Wer also mit dem wunderschönen 50 mm f/0.95 Noctilux liebäugelt wird vermutlich niemals mit einem APS-C System glücklich werden, denn ein äquivalentes 35 mm Objektiv mit einer Öffnung von 50/0,95 = 53 mm kann praktisch kaum gebaut werden.
Und wer häufig ein 70-210 f/2.8 am Vollformat einsetzt findet nichts Gleichwertiges von Fuji oder anderen APS-C Herstellern (ganz zu schweigen von Micro Four-Thirds). Aber das Fuji 50-140 f/2.8 ist gerade einmal eine Blendenstufe lichtschwächer (es ist äquivalent zu einem 75-210 f/4 Vollformat Objektiv) und sollte in den meisten Anwendungen völlig ausreichend sein.

Interessanterweise kann man dieses Argument auch herumdrehen: Wer ausschließlich mittelhelle Objektive an seiner Vollformat-Kamera verwendet, verschwendet deren Potenzial. Zum Beispiel erhält man bei Einsatz des populären 24-105 f/4 Objektivs keinerlei Vorteil gegenüber einer APS-C 16-70 f/2.8 Optik (und Fujis 16-55 f/2.8 kommt dem verdammt nahe).

Die Verwendung von Vollformat-Kameras ist also nur sinnvoll, wenn man absolut darauf angewiesen ist mit Objektiven großer Öffnung zu fotografieren, für die es keine äquivalenten APS-C Optiken gibt. Die Vorteile sind dann eine schmalere Schärfentiefe und geringere Signalverstärkung (was wiederum weniger Rauschen und einen erhöhten Dynamikbereich oder aber kürzere Verschlusszeiten mit sich bringt). Nach meiner Erfahrung sind die Vorteile eher gering und für die meisten Anwender von Vollformat-Kameras kaum ausschlaggebend. Sie wären mit einer kompakteren und kostengünstigeren APS-C Kamera vermutlich besser bedient.

Übrigens kann man das gleiche Argument auch für den Vergleich von Mittelformat und Vollformat Kameras anwenden: So lange man nicht diese riesigen Mittelformat-Objektive nutzt, die nur aufgrund des großen Sensors möglich sind, hat man gegenüber einer Vollformat (oder gar APS-C) Kamera keinerlei Vorteile. Der große Sensor und die großen Pixel sind kein Vorteil an sich und sie erzeugen auch in keiner Weise einen anderen Look. Vorteile ergeben sich ausschließlich durch den Einsatz von Objektiven mit sehr großer Öffnung, die für kleinere Sensoren so nicht gebaut werden bzw. gebaut werden können. Nur dann erhält man durch die rasiermesserscharfe Schärfentiefe einen Look, der anders nicht zu bekommen ist.

Kleine Sensoren haben andererseits auch ihre Vorteile: Objektive können kleiner gemacht werden, weil der Flansch kleiner ist. Kameras sind auch kleiner, wegen dem kleineren Bildkreis und dem kürzeren Auflagemaß (Abstand Objektiv zu Bildebene). Zugegeben: Die etwas lichtschwächeren APS-C Objektive erzeugen ein geringeres Sensorsignal und brauchen daher mehr Verstärkung. Aber heutige Kameraelektronik ist ziemlich gut darin, schwache Signale rauscharm zu verstärken. Und eine kleinere Kamera und ein kleineres Objektiv ist für viele Anwender sicher wichtiger als ein minimal besseres Rauschverhalten oder minimal geringere Schärfentiefe, die man in der Praxis meist sowieso meist nicht wahrnimmt.

(2) Optische Bildfehler beeinflussen die Bildqualität, aber die Vorteile von großen Sensoren sind vermutlich nicht signifikant.
Ich spreche hier von Effekten wie geometrischen Verzerrungen, chromatischer Aberration, Mikrokontrast und so weiter. In dieser Hinsicht gibt es vielleicht einen kleinen Vorteil für Vollformat-Kameras, weil die benötigte Brechung der Objektive etwas geringer ist (aufgrund des größeren Bildkreises und der größeren Brennweite). Aber das ist sicher kein wesentlicher Nachteil für APS-C und es kann durch gutes Design der Objektive kompensiert werden. Nach meiner Erfahrung macht beispielsweise Fuji hervorragende Objektive, die viele Canon Linsen in den Schatten stellen.

(3) Kameras mit großen Sensoren können mehr Megapixel haben.
Dieser Punkt ergibt sich letztlich auch wieder aus den Objektiven und ihren großen Öffnungen: Es gibt eine physikalische Grenze für die Anzahl der Megapixel die ein bestimmtes Objektiv auflösen kann. Diese Grenze ergibt sich aus der Beugungsunschärfe und die Beugungsunschärfe hängt wiederum an der Größe der Objektivöffnung (Eintrittspupille). Daher können größere Objektive kleinere Details auflösen und bekanntlich ermöglichen größere Sensoren auch größere Objektive.
Heutige APS-C Kameras sind allerdings bis zu 24 Megapixel problemlos erhältlich und die dazugehörigen Objektive haben auch keinerlei Probleme, dies aufzulösen. 24 Megapixel sollten wohl mehr als ausreichend für die meisten Amateure und Berufsfotografen sein.
Aber wer nun wirklich 60 oder sogar mehr Megapixel für seine Studioarbeit benötigt wird vermutlich auf eine Vollformat oder sogar Mittelformat Kamera zurückgreifen müssen. Man sei nur vorbereitet für die geringe Schärfentiefe die unvermeidlich mit der großen Öffnung einhergeht.

(4) Schließlich gibt es noch den psychologischen Faktor.
Eine größere und teurere Kamera vermittelt ein höheres Wertgefühl und lässt den Träger professioneller aussehen. Das ist vermutlich der Hauptgrund, warum so viele Amateure heute noch Vollformat-Kameras nutzen :-)
On the generic advantages of cameras with large sensors
This is a question that has been interesting to me for quite a while: What are the real, true technical benefits of cameras with larger sensors (for example full frame) over cameras with smaller sensors (for example APS-C) ?

After giving this a lot of thoughts, I believe it all comes down to basically four fundamental topics:
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From left to right: Micro Four-Thirds, APS-C and Full Frame camera
(1) Lenses are much more important than sensor size.
(provided the number of megapixels, field-of-view and the sensor technologies are largely the same)

When the lens attached to an APS-C camera provides the same amount of light to each pixel as a comparable full-frame lens on a full frame sensor, then the electrical signals of the two sensors and hence the images will be identical. No differences at all!
This does not only result in the same image noise but also in similar dynamic range, depth of field and even diffraction blur. Let me make this very clear: The smaller pixels of the smaller sensor are not a disadvantage as long as they get the same amount of light, that is, as long as the lenses have the same openings (entrance pupil) and the same field-of-view (FOV).

Don‘t be fooled by the aperture number. To compare a full frame lens with an APS-C lens, the crop factor must be applied to both focal length and aperture number. Only then will the opening (entrance pupil / amount of light), which is actually the ratio of focal length and aperture number, be the same. For example, a 50 mm f/2 full frame lens directly compares to a 35 mm f/1.4 APS-C lens as both have the same opening: 50/2 = 35/1.4 = 25 mm (more or less). The crop factor (in this case 1,5) is applied to focal length (50 mm versus 35 mm) and aperture number (f/2 versus f/1.4).

Lenses with large openings are easier to design and manufacture for large sensors as the image circle (sensor size) is larger. As the required refraction is lower, there can be fewer and less complicated elements. Ultimately, this is the true benefit of larger sensors.

If you depend on that beautiful 50 mm f/0.95 Noctilux you will probably never be happy with an APS-C system because an equivalent 35 mm lens with a similar opening (50/0.95 = 53 mm!) can not practically be built.
And if you need that 70-210 f/2.8 you may not find anything equivalent from Fuji or other APS-C lens manufacturers (let alone micro four-thirds). But a Fuji 50-140 f/2.8 is really just one f-stop slower (it is equivalent to 75-210 f/4 in full frame terms) and should be more than enough in most scenarios.

Interestingly, this argument can also be turned the other way around: If you are solely using slower lenses on a full frame camera you are wasting your camera’s potential. For example, shooting full frame with an 24-105 f/4 lens gives you no advantage over shooting with an APS-C 16-70 f/2.8 lens (and Fuji’s 16-55 f/2.8 comes very close to this).

Shooting full frame is beneficial when you absolutely need lenses with very large openings for which no equivalent APS-C lenses exist. In other words, when you want to benefit from the shallow depth-of-field or the low signal amplification (which gives lower noise and increased dynamic range or enables faster shutter speeds). In my experience, the benefits are small and most full frame users probably don’t need them. They would be better of with a more portable and affordable APS-C system.

By the way, the same argument applies to medium format versus full frame cameras: As long as you do not make use of those very big lenses, which are made possible due to the large sensor, your medium format camera will not give you any advantage. The larger sensor and its larger pixels are not a improvement by themselves and they will not create a different look in any way. The benefits comes from using larger (more open) lenses that are not available for smaller sensor systems. Only those will enable a shallow depth-of-field and a different look that can not be created otherwise.

Small sensors, on the other hand, have their advantages as well: Lenses can be made smaller due to the smaller flange and the smaller image circle. Cameras are smaller, too, due to the shorter flange to focal plane distance.
Granted, those slightly slower APS-C lenses will produce less brightness and require more signal amplification. But camera electronics have become very good in amplifying sensor signals. A smaller lens and camera will be more important to many people than a slightly lower noise level or a more shallow depth-of-field that may hardly be visible in practice.

(2) Optical errors affect image quality, but the advantages of larger sensor systems may not be significant.
These are effects like geometric distortion, chromatic aberration, micro contrast and so on. There may be a slight advantage for full frame systems as the required refraction of full frame lenses is lower (due to the larger image circle and longer focal length). But that is certainly not a huge disadvantage for APS-C and it can be compensated by good lens design. In my experience, Fuji makes excellent glass that easily exceeds the quality of many Canon lenses.

(3) Cameras with larger sensors can have a higher resolution (more pixels).
This also comes down to lenses and their openings: There is a physical limit of the number of megapixels any given lens can resolve. This limit results from diffraction blur and the amount of diffraction blur is given by the size of the entrance pupil. Hence, larger lenses can resolve finer detail and larger sensors can support larger lenses.
Today, APS-C cameras with up to 24 megapixels are widely available and fast APS-C lenses have no problem resolving this level of detail. 24 megapixels should be more than enough for most amateurs and professionals.
But if you truly are in need of 60 or even more megapixels for your studio work then there is probably no way around of getting a full frame or even medium format camera. Be prepared, however, for the razor thin depth-of-field that comes with those large lens openings.

(4) Finally, of course, there is the psychological factor.
A bigger and more expensive camera might make you feel more professional and you may look more respectable.
This is probably the main reason why so many people are still keen on full frame cameras ;-)