Der Bildsensor ist das zentrale Bauteil der Digitalkamera und ist im Zusammenspiel mit dem verwendeten Objektiv massgeblich für die Qualität des Bildes verantwortlich. Natürlich hängt es letztlich im Wesentlichen am Fotografen durch Vornahme der Aufnahmeparameter wie Empfindlichkeit, Belichtungszeit usw. ein „schönes“ Bild zu produzieren doch in diesem Moment würde ich den Begriff der Bildqualität doch einmal auf die vorhandenen Möglichkeiten des fotografischen Werkzeugs beschränken wollen 🙂 Der Bildsensor ist technisch eine Zusammenschaltung vieler kleiner einzelner Bildsensoren – einer für jedes Pixel, jeden Bildpunkt.
Die Kennzahlen an denen sich die Güte des Sensors messen lässt sind abgesehen von der Verarbeitungsqualität in in erster Linie das Rauschverhalten und die Auflösung. Ein nach aktuellem Stand „guter Sensor“ sollte noch bis etwa ISO1600 annähernd rauschfreie und bis ISO6400 akzebtable rauscharme Bilder liefern können. Das Flaggschiff der Lichtempfindlichkeit, die Nikon D5, liefert gar bis ISO25600 noch ansprechende Bilder.
Lange Zeit bzw. in den ersten Jahren der Digitalfotografie bis etwa ins Jahr 2008 galt die Auflösung als das Mass der Dinge und die Kamerahersteller überboten sich mit immer neuen Superlativen an Megapixeln. Da im gleichen Zug die Kameras für Endverbraucher immer kleiner, leichter und kompakter wurden schrumpften die Bildsensoren immer mehr zusammen. Das heisst, es wurden immer mehr einzelne Bildsensoren auf die gleiche Gesamtsensorfläche gebaut.
Stellen wir uns nun vor das Licht verhalte sich wie Wasser und jedes Pixel ist ein Eimer auf einer Fläche. Jeder Eimer hat eine regulierbare Öffnung um einstellen zu können wie viel Licht im einzelnen Eimer landet. Das Licht trifft wie ein Schwall Wasser auf für eine feste Zeit (die Belichtungszeit) auf den Sensor. Wenn in einem einzelnen Eimer kein Wasser ankommt ist dieses Pixel schwarz/leer und wenn das Pixeleimerchen überläuft ist dieser Bildpunkt rein weiss. Wenn die Mehrzahl der Pixel schwarz oder aufgrund dessen dass Sie zu wenig Licht abbekommen haben recht dunkel sind, spricht man von einer Unterbelichtung. Umgekehrt würde es sich um eine Überbelichtung handeln wenn die Mehrzahl der Eimerchen überläuft. Um also bei einem unterbelichteten Bild in der gleichen Lichtsituation mit der gleichen Blende und der gleichen Belichtungszeit ein korrekt belichtetes Bild zu erhalten, könnte man nun die Öffnung jedes Eimers größer machen, damit insgesamt mehr Licht/mehr Bildinformation erfasst wird. Es würde also die Empfindlichkeit erhöht werden.
Vergleichen wir nun einen Sensor mit 10MegaPixeln mit einem Sensor der bei identischer Gesamtsensorgröße 20MegaPixel aufweist, bedeutet das dass jedes Pixel des 20MP-Sensors halb soviel Platz zur Verfügung hat wie ein Pixel auf dem 10MP-Sensor. Die einzelnen Pixel liegen also deutlich enger zusammen. Wenn nun die Lichtempfindlichkeit des 20MP-Sensors erhöht wird damit der Sensor bereits auf geringste Reizung bzw. Lichteinfall reagiert kann sich durch die Dichte der einzelnen Pixel auch ein benachbartes Pixel mitangesprochen fühlen und eine (möglicherweise unerwünschte oder nicht für diesen Bildpunkt gedachte) Bildinformation erfassen. Dieses „Überschwappen“ des Lichts wird als Bildrauschen bezeichnet. Beim 10MP-Sensor bei dem die einzelnen Pixel doppelt so weit voneinander entfernt sind würde dieser „Überschwapp-Effekt“ erst bei einer Verdopplung der Empfindlichkeit (ISO) eintreten.
Wenn also die gleiche Anzahl an Pixelsensoren auf einen 2/3″-Sensor wie er in gängigen Kompaktkameras verwendet wird wie auf einen in Digitalen Spiegelreflexkameras der Hobby-Klasse verwendeten APS-C- oder DX-Sensor zwängen können wir nicht von beiden das gleiche Rauschverhalten erwarten.
So kommt es dass die oben erwähnte Nikon D5 mit 16MegaPixeln auf einem Vollformat- bzw. Kleinbildsensor bei ISO25600 noch klasse Bilder liefert und eine handelsübliche Kompaktkamera trotz der Möglichkeit sie mit ISO12800 zu betreiben mit Ihren 25Megapixeln auf einem Minisensor ab ISO1600 nicht mehr zu für ansprechende Bilder gebrauchen ist.
Der Fairnes halber sollte jedoch nicht unerwähnt bleiben dass natürlich gerade für großformatige und hochauflösende Ausdrucke eine gewisse Pixelzahl sehr schön ist und durchaus seine Daseinsberechtigung hat – aber die Pixel brauchen halt auch einen gewissen Platz um auch bei nicht ganz so optimalen Lichtverhältnissen noch Bilder liefert die man gerne anschaut und zeigt.