Bildentstehung

Der Sensor ist das Herzstück einer Kamera. Wie aus einzelnen Lichtteilchen ein farbiges Bild entsteht ist ein hochkomplexer Vorgang.

Funktionsweise

Der Sensor ist ein elektronisches Bauteil, das ähnlich unserem Auge aus vielen lichtempfindlichen Fotorezeptoren (Pixeln) besteht. Gelangt Licht auf diese kleinen Rezeptoren werden innerhalb des Sensors Elektronen freigesetzt. Je mehr Licht dabei auf den Rezeptor fällt, desto mehr Elektronen setzt dieser frei und desto stärker wird das Signal. Kamerasensoren sind demnach Lichtsammler, die einzelne Lichtteilchen (Photonen) messen und die genaue Anzahl an einen Bildprozessor weitergeben.

Wenn jeder Pixel einen Zahlenwert der gemessenen Photonen weitergibt, also wie Hell oder Dunkel das Motiv ist, würde in der Kamera lediglich ein schwarz-weißes Bild entstehen. Daher liegt über jedem Sensor ein Farbfilter in Rot, Grün oder Blau. Diese schachbrettartige Filter-Schicht wird Bayer-Muster genannt. Ein Fotorezeptor mit grüner Farbfolie misst also, wie viele Photonen der grünen Wellenlänge gerade darauf treffen.

So entstehen drei unterschiedliche Graustufenbilder, je eines für Rot, Grün und Blau. Aus diesen drei Einzelbilder errechnet die Kamera dann die einzelnen Farben des Motivs.

Die nachfolgenden drei Bilder zeigen jeweils die Bilder, die von den roten, grünen und blauen Fotodioden aufgenommen wurden sowie das durch die Kamera errechnete Gesamtbild.

 Bildinformationen der Pixel mit roter Farbfolie

Bildinformationen der Pixel mit roter Farbfolie

 Bildinformationen der Pixel mit grüner Farbfolie

Bildinformationen der Pixel mit grüner Farbfolie

 Bildinformationen der Pixel mit blauer Farbfolie

Bildinformationen der Pixel mit blauer Farbfolie

 Aus den Informationen der drei einzelnen Graustufenbilder errechnet die Kamera die Farben des Motivs.

Aus den Informationen der drei einzelnen Graustufenbilder errechnet die Kamera die Farben des Motivs.

Sensor-Typen

Grundsätzlich wird bei Kameras zwischen CCD- und CMOS- Sensoren unterschieden.

CCD steht dabei für Charge Coupled Device. Diese Sensoren werden oft in kleinen Kompaktkameras und größeren Mittelformat-Kameras eingesetzt. Hier werden die Signale für den roten, grünen und blauen Kanal jeweils nacheinander ausgelesen.

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) liest diese Informationen parallel aus, kann das Bild so also schneller zusammensetzen und verarbeiten.

Sensorgröße

In der Kamerabranche gelten, was Sensorgrößen angeht gewisse Standards. Ein Vollformat-Sensor ist bei den meisten Herstellern 36 x 24 Millimeter groß. Nicht zufällig entspricht das dem ehemaligen 35 Millimeter Analogfilm-Format.

Sensoren im kleinen APS-C Format sind dagegen bei Sony, Nikon und Pentax 23,6 x 15,7 Millimeter groß, bei Canon dagegen 22,2 x 14,8 Millimeter.

Noch kleiner sind Sensoren des Micro-Four-Thirds-Standards von Panasonic und Olympus. Diese messen 17 x 13 Millimeter.

Grundsätzlich gilt: Je kleiner der Sensor desto kleiner auch die Fotozellen und desto weniger Licht kann absorbiert und weitergeleitet werden. Das wiederrum führt dazu, dass das Bildsignal bei dunkleren Motiven deutlich verstärkt werden muss, was zu mehr Bildrauschen und schlechterer Bildqualität führt.

Crop-Faktor

Brennweiten auf Objektiven sind immer im Kleinbild- also Vollformat angegeben. Eine 50 Millimeter Festbrennweite hat demnach auch eine Brennweite von 50 Millimeter an einer Vollformat-Kamera. Interessant wird es, wenn dieses Objektiv an eine APS-C Kamera montiert wird. Durch den kleineren Sensor wird im Gegensatz zum Vollformat-Sensor nicht der komplette Bildkreis des Objektivs abgegriffen, es entsteht eine Art Zoom-Effekt. Bei Nikon, Pentax und Sony beträgt dieser Zoomfaktor 1,5, bei Canon 1,6. Das bedeutet, ein 50 Millimeter Objektiv hat bei einer APS-C Kamera von Canon 80 Millimeter effektive Brennweite.

Bildentstehung Crop-Faktor.jpg