Digitalkamera Bildqualität: Sensorgröße oder Megapixel? [Kennzahlen]

Megapixel gelten als wichtiger Testwert für Digitalkameras. Viel wichtiger sind aber Lichtleistung und Abbildungsleistung einer Kamera. Die hängen von Sensorgröße und Objektiv ab.

Der Sensor ist das Herzstück einer Kamera

Welche Testwerte sind wichtig für eine gute Bildqualität?

  1. Lichtleistung – Blende Objektiv & Sensorgröße
  2. Abbildungsleistung – MTF-Wert Objektiv
  3. Dynamikbereich – Sensorgröße und -technologie

Siehst du hier etwas von Megapixel? Ich auch nicht.

Die meisten Zoom-Objektive kommen von der Abbildungsleistung gar nicht über 15 Megapixel, viele nicht einmal über 10. Siehe dazu Perceived Megapixel auf DXOMark.

So lange deine Kamera also mehr als 10-15 Megapixel hat bist du im grünen Bereich. Fast alle modernen Digitalkameras haben mehr als 20 Megapixel.

Wichtige Digitalkamera Testwerte für Reisefotografie

Ob Lichtleistung, Abbildungsleistung oder Dynamikbereich der wichtigste Wert für dich ist, kommt auf deine Fotografie an.

  • Ein Studio-Fotograf mit kontrollierten Lichtverhältnissen findet die Abbildungsleistung entscheidend.
  • Ein Landschafts-Fotograf mit Stativ schaut nach dem Dynamikbereich im Basis-ISO.
  • Ein Street-Fotograf kommt mit schlechten Lichtverhältnissen klar dank Lichtleistung.

Die meisten Reisebilder sind Schnappschüsse. Für solche mit der Hand gehaltenen Bilder brauchst du eine ausreichend kurze Belichtungszeit.

Aus diesem Grund ist die Lichtleistung neben dem Dynamikbereich der wichtigste Wert bei der Bestenliste für Zoom-Kameras.

Was ist Lichtleistung bei einer Digitalkamera?

Du kennst das Belichtungsdreieck: Um die Belichtungszeit zu verringern musst du entweder die Blende öffnen oder den ISO-Wert erhöhen.

Stell dir vor zwei Kameras haben ein vergleichbares Bildrauschen, also eine ähnliche Bildqualität:

  • eine Vollformatkamera bei ISO 3200
  • eine APS-C-Kamera bei ISO 1400

Das heißt mit der APS-C-Kamera musst du für die gleiche Bildqualität die Belichtungszeit mehr als verdoppeln. Die Vollformatkamera hat demnach mehr als die doppelte Lichtleistung bei gleichem Objektiv.

Um dem kleinen Sensor eine Chance zu geben, stellst du die Objektiv-Blenden um:

  • an der APS-C-Kamera Blende f/1,8
  • an der Vollformatkamera Blende f/2,7

Die Lichtleistung der beiden Kameras ist nun vergleichbar. Du musst den kleinen Sensor also durch lichtstarke Objektive ausgleichen.

Lichtleistungskurve von verschiedenen Kompaktkameras

Äquivalente Blende: Lichtleistung nach Sensorgröße

Du kennst die äquivalente Brennweite:
Ein Objektiv mit Brennweite 50mm verhält sich auf einer Kamera mit APS-C-Sensor (Crop-Faktor 1,5) so wie ein Objektiv mit Brennweite 75mm auf einer Kamera mit Vollformat Sensor (Crop-Faktor 1,0).

Ebenso funktioniert die äquivalente Blende:
Ein Objektiv mit Blende f/1,8 verhält sich auf einer Kamera mit APS-C-Sensor (Crop-Faktor 1,5) so, wie ein Objektiv mit Blende f/2,7 auf einer Kamera mit Vollformat Sensor (Crop-Faktor 1,0).

Für die Tiefenschärfe ist diese Berechnung genau. Blende f/1,8 auf einer Micro Four Thirds-Kamera ist von der Tiefenschärfe genau äquivalent zu Blende f/2,7 auf einer Vollformat-Kamera.

Bei der Lichtleistung ist die äquivalente Blende nur eine Faustformel. Neben der Sensorgröße beeinflusst auch die Sensortechnologie das das Rauschverhalten.

DPReview hat einen guten Artikel zur äquivalenten Blende mit Beispielbildern zur Veranschaulichung der beiden Effekte.

Wenn du lieber nicht rechnest, findest du äquivalente Blenden in der Digital Cam DB.

Rausch-Äquivalenz statt ISO-Äquivalenz

Ist das unverständlich? Wahrscheinlich denkst du in ISO-Äquivalenz, statt in Rausch-Äquivalenz.

ISO 400 bei einer Kamera mit kleinem Sensor hat ein schlechteres Rauschverhalten als ISO 400 bei einer Kamera mit großem Sensor.

Um ein äquivalentes Rauschverhalten zu vergleichen musst du unterschiedliche ISO einstellen. ISO 1400 an einer APS-C-Kamera rauscht so viel wie ISO 3200 an einer Vollformatkamera .

Es stimmt schon, „f/1,8 ist f/1,8 ist f/1,8“. Die Sensorgröße verändert nichts an der Objektiv-Blende. Aber die Auswirkungen der Objektiv-Blende auf Tiefenschärfe und Lichtleistung hängen von der Sensorgröße ab.

Die äquivalente Blende ist also ein eleganter Weg um Kameras mit verschiedenen Sensorgrößen zu vergleichen.

Objektiv-Hersteller lügen gerne durch Unterlassung. Sie rechnen nur die Brennweite um, aber nicht die Blende. f/1,8 klingt eben besser als „äquivalent zu f/2,7 im Vollformat“.

Besonders krass ist dieses „Marketing“ bei einem Smartphone mit Crop-Faktor 6. Der Hersteller gibt die Objektiv-Blende f/1,8 an, aber die äquivalente Blende ist f/11.

Im Mount-O-Mat sind alle Brennweiten und Blenden umgerechnet für einen Preisvergleich aller Hersteller und Kamerasysteme.

Low-Light-ISO statt äquivalente Blende

Wie gesagt, die äquivalente Blende ist nur eine Faustformel. Wenn du das Rauschverhalten genau vergleichen willst, musst du die ISO-Werte (Sports) bei DXOMark für jeden Sensor nachsehen.

So kommst du auf genaue Werte und kannst außerdem Kameras mit gleich großen Sensoren exakt vergleichen.

Vor allem kleinere Sensoren sind meistens besser als du anhand der Faustformel äquivalente Blende erwartest. Neue Sensor-Technologien sind teuer und werden deshalb zuerst in kleinen Sensoren ausgerollt.

Es geht bei DXOMark um den Messwert „Sports“ oder „Low-Light-ISO“. Er beschreibt den ISO-Wert eines Sensors, bei dem noch eine ausreichende Bildqualität erreicht wird.

Eine mögliche Definition für ausreichende Bildqualität, die von DXOMark verwendet wird ist:

  • Signalstärke mindestens 30dB
  • Dynamikbereich mindestens 9 EVs
  • Farbtiefe mindestens 18 Bits

An dem Punkt, wo einer dieser Werte unterschritten wird, wird der ISO-Wert gemessen. Das ist dann der Low-Light-ISO. Hier sind zwei Beispiele von DXOMark:

  • Eine Sony A7 III von 2018 hat einen Low-Light-ISO von 3730
  • Eine Sony A99 von 2012 hat einen Low-Light-ISO von 1555

Beides sind Vollformatkameras vom gleichen Hersteller. Aber die neuere Sony A7 III hat mehr als die doppelte Lichtleistung.

Das sagt dir die Faustformel über die äquivalente Blende leider nicht. Du kannst damit sinnvollerweise nur Kameras aus aus dem gleichen Baujahr vergleichen.

Die Methode über exakte Messwerte ist umständlicher, aber um einiges genauer als das Rauschverhalten nur über die Sensorgröße abzuschätzen, wie bei der äquivalenten Blende. Du bekommst die digitale Lichtleistung einer Kamera. Eine genauere Erklärung zu der Low-Light-ISO Berechnung findest du bei Tony Northrup.

Wenn du die Kombination von Kamera und Objektiv vergleichen willst, musst du außerdem die optische Lichtleistung anhand der Blende mit einbeziehen. Das geht wie gewohnt über die f-Zahl.

Wenn du die digitale Lichtleistung und die optische Lichtleistung zusammen betrachtest, erhältst du die gesamte Lichtleistung einer Kamera.

kamerapipeline

Linearisierung mit einer Referenzkamera

Weißt du genau den Unterschied der Lichtleistung zwischen Blende f/2,5 und Blende f/3,5? Ich auch nicht ohne Nachrechnen. Das Problem sind die logarithmischen f-Zahlen. Um die Blenden-Werte zu linearisieren kannst stattdessen den Unterschied zu einer Referenzkamera angeben. So hast du also die Lichtleistung in Prozent.

Eine Kamera mit einer Lichtleistung von 200% ist doppelt so lichtstark, wie die Referenzkamera und eine Kamera mit einer Lichtleistung von 50% ist halb so lichtstark. Das ist intuitiver als f-Zahlen/Stops und macht auch die digitale Lichtleistung mit der optischen Lichtleistung vergleichbar.

Die Referenzkamera könnte natürlich f/1 und Low-Light-ISO 100 haben, aber dann sind die Werte nicht besonders intuitiv. Einen sinnvolleren Arbeitsbereich bekommst du, wenn du mit einer durchschnittlichen Kamera auf dem Markt vergleichst, z.B. Low-Light-ISO 1250 und Blende f3,5 – f5,6.

Ein Sonderfall ist der Vergleich der optischen Lichtleistung bei einem Zoomobjektiv mit variabler Blende. Am einfachsten ist es in Annäherung von einer Blendenkurve mit einem linearen Blendenabfall auszugehen. Dann kannst du den Blenden-Wert über den Zoombereich mitteln.

Wenn du die digitale Lichtleistung und die optische Lichtleistung zweiter Kameras verglichen hast, kannst du die beiden prozentualen Kennzahlen einfach multiplizieren. Heraus kommt die gesamte Lichtleistung einer Kamera, verglichen mit der Referenzkamera.

Probleme mit der Lichtleistung

Es ist super einen aussagekräftigen Wert wie die Lichtleistung zu haben, der sowohl Sensor als auch Objektiv berücksichtigt und unterschiedliche Kameras vergleichbar macht.

Aber neben Vorteilen gibt es mehrere Nachteile:

  1. DXOMark testet nicht alle Kameras. Das gilt besonders für aktuelle Fuji X-Mount Systemkameras, die wegen ihrem X-Trans-Filter nicht getestet werden können. Das gleiche gilt für andere neue Sensor-Technologien wie der Sigma Foveon X3 Sensor, der ganz ohne Bayer-Filter auskommt. In meinen Bestenlisten wird bei fehlenden Tests wenn möglich ein Testwert vom gleichen Sensor in einer anderen Kamera verwendet.

  2. Viele Objektive mit variabler Blende haben keinen gleichförmigen Blendenabfall. Manche Hersteller bauen ihre Objektive so, dass die Blende bei einem kleinen Zoom bereits den schlechtesten Wert erreicht hat. Das ist schlaues Marketing, weil man f/1,8-f/2,8 auf ein Objektiv schreiben kann, das über einen Großteil des Zoombereichs mit Blende f/2,8 arbeitet. Es ist aber schlecht für den Kunden und erschwert den Vergleich.

  3. Der Abfall am Sensor bei höheren ISO für SNR, Dynamikbereich und Farbtiefe ist nicht gleichförmig. In den DXOMark Scores siehst du das unter Measurements in den Kurven für SNR 18%, Dynamic Range und Color Sensitivity. Wenn man nur einen ISO-Wert verwendet bei dem entweder 30dB, 9 EVs oder 18 Bits zuerst unterschritten werden, ist das für alle anderen ISOs nur eine Näherung.

  4. Die DXOMark-Tests beziehen sich auf Sensoren, nicht auf Kameras. Wenn du RAW fotografierst ist das weitestgehend egal. Aber wenn du die Out-Of-Camera JPEGs verwendest, macht die digitale Pipeline nach dem Sensor einen Unterschied zwischen Kameras, vor allem bei den Schritten Weißabgleich, Rauschreduktion und Dynamikkompression.
  5. Die eigentlich für das Belichtungsdreieck wichtige Blendenzahl ist nicht die f-Zahl sondern die t-Zahl. Diese „Transmissions-Zahl“ beschreibt die tatsächlich durchgelassene Lichtmenge. Leider ist die t-Zahl nicht so einfach herauszufinden und die Verluste zur f-Zahl sind meistens ähnlich.

  6. Eine Kamera auf einen einzigen Wert zu reduzieren ist immer mit Problemen verbunden. Die Lichtleistung ist ein aussagekräftiges Hilfsmittel, aber du solltest unbedingt noch andere Faktoren vergleichen, z.B. Gewicht, Preis, Größe, Objektivschärfe, Bildstabilisator, Autofokus, Tiefpassfilter, Framerate, Handhabung, Batterielaufzeit, …

Die Lichtleistung ist einer der aussagekräftigsten Werte um Digitalkameras zu vergleichen, aber es ist kein Allheilswert.

Beitrags-Historie
18.09.2014: Erstmals veröffentlicht
20.04.2017: Umfassend aktualisiert, äquivalente Blende mit aufgenommen, Formeln entfernt, Kritikpunkte hinzugefügt
19.04.2019: Überarbeitet, verständlicher erklärt

Dieser Beitrag hat 7 Kommentare

  1. Hi Fabian!

    Ich lese dein Blog zwar schon ne ganze Weile, aber das hier ist glaube ich mein erster Kommentar, also Servus. Jetzt ließ es sich aber auch nicht mehr länger aufschieben: WAHNSINN, was du hier (generell) veranstaltest- und diese Bewertungsskala für Kameras, die du aus dem Ärmel schüttelst und auch noch so anschaulich wie möglich erklärst, setzt dem Ganzen die Krone auf. Tolle Idee, super umgesetzt und danke für die viele Arbeit! Blöd nur, dass ich jetzt Lust habe, meine Pentax K-x zu verkaufen ;).

    Beste Grüße,

    Eike

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