Im Wechsel der Akkorde
Mittwoch, 08. Dezember 2010

Abbildungsmaßstab und Sensorgröße

Hat die Sensorgröße der (Spiegelreflex-) Kamera einen Einfluss auf den Abbildungsmaßstab? Um es vorweg zu nehmen: nein, hat sie nicht. Aber wie sind die Zusammenhänge? Das wollte ich mir heute einmal vor Augen führen.

Der Abbildungsmaßstab gibt das Verhältnis zwischen der Größe der Abbildung und der realen Größe eines Gegenstands an. Bei Landkarten wäre ein typischer (Abbildungs-) Maßstab 1:100.000. Das bedeutet, dass die Realität um den Faktor 100.000 größer ist als auf der Karte dargestellt (1cm auf der Karte entsprechen 1km in der Natur).

verkleinertes Bild der 5DMkII

In der Fotografie trifft man insbesondere bei Makroobjektiven auf den Begriff Abbildungsmaßstab, weil es dort darum geht „kleine Dinge groß raus zu bringen“ – also einen großen Abbildungsmaßstab zu erzielen. Hier ist das Größenverhältnis der Abbildung auf der Filmebene (Sensor) zur realen Größe des Objekts interessant. Einfluss darauf nehmen die Objektiveigenschaften Brennweite und Naheinstellgrenze (geringstmöglicher Abstand zwischen Objekt und Bildebene, bei dem das Objektiv noch scharf gestellt werden kann).

Grundsätzlich kann man mit Objektiven unterschiedlicher Brennweite den gleichen Abbildungsmaßstab erzielen. Dafür muss bei Objektiven mit kleinerer Brennweite der Abstand zwischen Objekt und Bildsensor entsprechend geringer sein als bei Objektiven mit größerer Brennweite. Die Bildwirkung unterscheidet sich (mindestens durch einen unterschiedlichen Bildwinkel), aber das Objekt wird in beiden Fällen gleich groß auf dem Bildsensor abgebildet. Der limitierende Faktor ist hier meist die Naheinstellgrenze. Mit der Brennweite (bei Zoomobjektiven immer die größte Brennweite) und der Naheinstellgrenze ergibt sich für jedes Objektiv ein maximaler Abbildungsmaßstab. Bei echten Makroobjektiven beträgt dieser mindestens 1:1 und sie sind außerdem für eine gute Abbildungsleistung im Nahbereich optimiert.

verkleinertes Bild der 40D

Was passiert aber, wenn sich die Größe der Bildebene (Sensor) ändert? Spiegelreflexkameras gibt es mit unterschiedlich großem Bildsensor. Typische Vertreter sind zum Beispiel Kleinbild (24mm × 36mm, oft auch als Vollformat bezeichnet), APS-H (ca. 27,9mm × 18,6mm, Formatfaktor 1,3), DX (ca. 23,7mm × 15,6mm, Formatfaktor 1,5), APS-C (ca. 22,3mm x 14,9mm, Formatfaktor 1,6) oder Four-Thirds (ca. 18 mm × 12 mm, Formatfaktor 2). In diesem Zusammenhang treffe ich bei kleineren Sensoren auf den Begriff „Verlängerungsfaktor“. Eine Aufnahme mit der gleichen Brennweite vermittelt an einer Kamera mit z.B. einem APS-C-Sensor (im Vergleich zur Aufnahme einer Kleinbildkamera) den Eindruck einer vergrößerten Darstellung (als würde die Brennweite verlängert worden sein). Dies wird nachvollziehbar, wenn man sich beide Bilder als Vollbild auf einem Monitor anzeigen lässt. Real handelt es sich bei dem Bild des (kleineren) APS-C-Sensors aber lediglich um einen Ausschnitt des Bildes eines Kleinbildsensors. Das selbe Ergebnis würde man durch einen entsprechenden Beschnitt der Bilddatei von der Kleinbildkamera (z.B. in einem Bildbearbeitungsprogramm) erhalten. Der Abbildungsmaßstab ändert sich also nicht – ein größerer Sensor bildet nur einen größeren Ausschnitt des Objekts (oder dessen Umgebung) ab.

Ausschnitt (512 x 256 Pixel) von der 5DMkII

Eine andere Frage ist dann wiederum die Sensorauflösung – also wie viele (Mega-)Pixel der Bildsensor aufzeichnet. Bei unterschiedlich großen Sensoren mit gleicher Pixeldichte (Anzahl Pixel pro Sensorfläche) und gleichem Abbildungsmaßstab würde man das Objekt in gleicher Auflösung abbilden können. Die Megapixel-Angabe ist also stets in Bezug zur Sensorfläche zu sehen. Interessant wäre dann vielleicht noch die Qualität der Bildinformation je Pixel, aber das würde zu weit führen…

Ausschnitt (512 x 256 Pixel) von der 40D

Um das zu illustrieren, habe ich mit meiner Canon EOS 5D Mark II (Kleinbildsensor, 21MP) und meiner Canon EOS 40D (APS-C-Sensor, 10MP) die Rückseite einer 2-Euro-Münze fotografiert. Ich habe dazu mein Makroobjektiv Sigma 150/2.8 EX DG HSM auf meinem Stativ (Giottos MT9370) montiert und nur die Kameras getauscht. Der Objektivabstand war also identisch. Hier bin ich so ungefähr beim Abbildungsmaßstab 1:1,5. Das erste Bild stammt von der 5DMk2, das zweite von der 40D. Beide Bilder zeigen jeweils den vollen Ausschnitt, sind aber auf gleiche Auflösung verkleinert. Bild 3 und 4 zeigen jeweils einen 512 x 256 Pixel großen Ausschnitt aus Bild 1 (5DMk2) bzw. Bild 2 (40D).

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Reaktionen zu “Abbildungsmaßstab und Sensorgröße” (eine)

  1. Danke für den Artikel. Eine Frage hätte ich noch: Könnte man mit dem Vollformat-Sigma an der APS-C Canon 40D denn die Euro-Münze doch noch so scharf und groß wie mit der VF EOS 5D abbilden, z.B in dem man den Aufnahme-Abstand vergrößert? Weiter weg ist wohl „nie“ ein Problem?! Das ganze würde erklären, warum es kaum Makros für APS-C gibt…

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