1.5. Formatfaktor

Fotoschule onLine - Kreative Digitalfotografie verständlich erklärt

Die Sache mit den Brennweiten könnte so einfach sein, wären da nicht die verschiedenen Sensorformate. Bildsensoren werden in unterschiedlichen Größen produziert und die Größe des Sensors beeinflusst den Blickwinkel (und natürlich den Preis). Das Problem ist also, dass eine bestimmte Brennweite vor einem bestimmten Sensorformat einen bestimmten Blickwinkel erzeugt, vor einem anderen Sensorformat jedoch einen anderen.

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Die Bildsensor-Einheit einer Nikon D7000 (Bild: © Nikon GmbH)

Die Abbildung unten zeigt einen Auszug an Formaten, die heute bei Digitalkameras üblich sind.

Sensorformate.jpg Ein paar Beispiele von Sensorformaten zur Veranschaulichung der Größenverhältnisse: Hassselblad Mittelformatkamera, Leica S2 Spiegelrelfex-Systemkamera, Kleinbild, DX (Nikon, Sony, Pentax), Four Thirds (Olympus und Panasonic) und exemplarisch das Format der Komapaktkameras G12 und S95 von Canon.

Kleinbildformat | In den Tagen der analogen Fotografie (dem Fotografieren mit Film) hatte sich zuletzt das Kleinbildformat für die meisten Kameras durchgesetzt. Filme im Format von 36×24mm passten sowohl in Kompaktkameras, Sucherkameras und Spiegelreflexkameras. Lediglich im professionellen High-End-Bereich waren Mittel- und Großformat mit größeren Filmformaten ›State of the Art‹.

Sensia100.jpg Analoger Film ist noch immer von Herstellern wie Fujifilm beziehbar (Bild: © Fujifilm Europe GmbH)

In den 1990er Jahren verhalf Canon mit seiner Ixus dem etwas bequemeren, aber relativ kleinen APS-Format, zu einem kurzfristigen Durchbruch. Doch das Gros der Aufnahmen wurde wie gesagt auf 36×24mm gebannt.

Als Digitalfotografie zum Thema wurde und erste digitale Kameras auf den Markt kamen, wurden Bildsensoren verbaut die deutlich kleiner waren als die 36×24mm Filme der analogen Kleinbildkameras. Der Grund war vor allem, dass größere Sensoren ungleich teurer zu produzieren waren als kleinere. Deshalb werden in Kompaktkameras bis heute sehr kleine Sensoren verbaut und nur in professionellen Spitzenmodellen sind Sensoren im Kleinbildformat zu finden (in analogen Zeiten war das Abbildungsformat des Films für Kompakt und Spiegelreflex eben identisch).

Mittelformat | Es gibt heute digitale Mittelformatkameras die größere Sensoren nutzen als das Kleinbildformat. Bekannte Hersteller solcher Geräte sind Hasselblad, PhaseOne oder Sinar. Im letzten Jahr ließ Pentax mit einer Mittelformat-Kamera aufhorchen, die als Preisbrecher gehandelt wird. Außerdem sorgte in jüngster Vergangenheit auch die deutsche Edel-Kameraschmiede Leica mit einem Kamerasystem für Interesse, das im Grunde eine Spiegelreflexkamera ist, aber einen größeren Sensor als Kleinbild nutzt.

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Mittelformatkameras, wie dieses Modell von Pentax, nutzen deutlich größere Sensorformate, als das Kleinbildformat (Bild: © Pentax Imaging Systems GmbH)

Sensorformat und seine Auswirkungen

Das Gros der Kameramodelle am Markt arbeitet aber aus Preisgründen mit Sensoren, die mehr oder weniger deutlich kleiner sind als Kleinbild. Mit der Größe des Sensorformats sind nun aber eben Unterschiede in Art der Abbildung und der Abbildungsqualität verbunden. Beeinfluss werden vor allem:

  • Bildrauschen;
  • Blickwinkel und perspektivische Wirkung der Brennweite;
  • Schärfentiefe.

Bildrauschen | Bildrauschen – so bezeichnet man eine körnige Struktur aus unterschiedlich hellen oder farbigen Pixeln – gehört zu den wichtigsten Problemen der Digitalfotografie. Man unterschiedet dabei das sogenannte Helligkeits- oder Luminanzrauschen (wie in der Abbildung unten) vom Farbrauschen, bei dem nicht hellere und dunklere Pixel die Struktur ergeben, sondern bunte in den Farben rot, grün, blau, gelb, cyan und/oder magenta. Rauschen wird vor allem in dunkleren Bildbereichen sichtbar. Ein Grundrauschen ist in jedem Digitalbild normal. Oft fällt es aber so gering aus, dass man es praktisch nicht bemerkt. Doch durch lange Belichtungszeiten oder Anheben der ISO-Empfindlichkeit wird der Effekt verstärkt und es kann unangenehm im Bild hervortreten.

Bildrauschen1 Bei ungünstigen Lichtverhältnissen kann man die Belichtungszeit reduzieren indem die Sensorempfindlichkeit erhöht wird.
Bildrauschen2 Leider führt das anheben der Empfindlichkeit durch Erhöhen des ISO-Werts zu kräftigeren Bildrauschen.

Je kleiner der Sensor, desto anfälliger für Rauschen. Wobei es streng genommen vor allem auch von der Auflösung abhängt. Im Grunde geht es gar nicht um die Größe des Sensors, sondern wie viele Pixel auf wie engem Raum wie dicht beieinander liegen. Ein kleiner Sensor mit geringer Auflösung muss nicht unbedingt mehr rauschen verursachen, als ein großer Sensor mit sehr hoher Auflösung.

Je größer die Zahl der Pixel und kleiner das Format des Sensors, desto mehr Rauschen wird produziert.

Brennweite | Der zweite Faktor, der vom Sensorformat beeinflusst wird, ist der Blickwinkel den eine bestimmte Brennweite vor einem Sensor ergibt. Die beiden Abbildungen unten zeigen zwei Aufnahmen die vom Stativ aus mit exakt derselben Distanz und derselben Brennweite von 24mm aufgenommen wurden. Der Bildausschnitt den sie zeigen unterscheidet sich gravierend! Die D7000 mit dem deutliche kleineren Sensor nimmt den Buddha sehr viel naher auf, als die D700 mit ihrem Kleinbildsensor.

Dx Aufnahme aus einer Distanz von etwa zehn Zentimeter mit einem ­Sigma 24mm ƒ1.8 an einer Nikon D7000 mit einem Sensor im Format 24×16mm.
Fx Aufnahme aus derselben Distanz mit dem ­Sigma 24mm ƒ1.8 an der Nikon D700 mit einem Sensor im Format von 36×24mm.

Das nachfolgende Beispiel zeigt eine Aufnahme die mit einer Kleinbildkamera und 135mm Brennweite aufgenommen wurde. Nehmen wir an, wir würden von derselben Stelle aus mit einer 10 Megapixel Kamera mit Kleinbild und einer 10 Megapixel Kamera mit einem ein Drittel kleineren APS-C- bzw. DX-Sensor diesen Ort fotografieren, wobei beide Kameras eine Objektiv mit einer KB-Brennweite von 135mm tragen. Dann bildet die Kleinbildkamera einen größeren, die DX-Kamera einen kleineren Bildausschnitt ab – trotz gleicher Brennweite! Die Kamera mit dem kleineren Sensor scheint bei gleicher Brennweite das Motiv also näher heranzuzoomen.

Dxundfx Fx
Dx Oben links Bildausschnitt bei 135mm bei Kleinbild und 24×16mm DX-Sensor in der Montage, oben Resultat der 135mm-Brennweite bei Kleinbildformat und links Resultat bei DX-Format.

Das ist natürlich ein Problem, wenn man Brennweiten und ihre perspektivische Wirkung und den Bildausschnitt den sie abbilden miteinander vergleichen will. Ein sinnvoller Vergleich ist nur dann möglich, wenn man sie auf einen gemeinsamen Nenner bringt. Der Sensor in der Nikon D7000 ist um den Faktor 1,5 kleiner wie jener in der D700: 24×16mm statt 36×24mm. Der Bildausschnitt den jede beliebige Brennweite an der D7000 erzeugt ist 1,5 mal kleiner beziehungsweise 1,5 mal naher als bei der D700. Um also einen Vergleich der Nikon D7000 mit einem Sensorformat, das man als APS-C bezeichnet, mit der D700, die ein Kleinbildformat hat, anstellen zu können, wird das APS-C auf Kleinbild umgerechnet. Das gilt natürlich für alle anderen Marken und Formate ebenso.

Kleinbild ist der gemeinsame Nenner auf den sich die Fachwelt geeinigt hat – die Abkürzung lautet KB. Spricht man allgemein von Brennweiten, dann beziehen sich die Millimeterangaben immer auf Kleinbild, sofern es nicht dezidiert anders angegeben wird.

Um Brennweiten an unterschiedlichen Kameras mit unterschiedlichen Sensorformaten vergleichen zu können, hat man sich auf Kleinbild (KB) als gemeinsamen Nenner geeinigt.

Formatfaktor | Für jedes Format lässt sich ein Umrechnungsfaktor aufstellen, mit dem sich die Wirkung von Brennweiten im Vergleich zu Kleinbild berechnen lässt. Diesen Umrechnungsfaktor bezeichnet man auch als Formatfaktor oder Crop-Faktor.

Bei Nikon ist das einfach. Nikon hat zwei Formate für Spiegelreflexkameras: Geräte, mit einem Sensor im Format 36×24mm, die bei Nikon die Bezeichnung FX tragen. Und Geräte mit einem Sensor im Format 24×16mm, die bei Nikon DX heißen und einen Umrechnungsfaktor auf Kleinbild von 1,5 haben. Ein 50mm Objektiv an einer Nikon mit kleinerem DX-Sensor entspricht dem Bildausschnitt und der perspektivischen Wirkung von 75mm auf Kleinbild: 50 × 1,5 = 75.

Bei Olympus und Panasonic (Lumix) ist das sogar noch einfacher. Deren sogenannte Four Thirds Sensoren haben ein Format von 17,3×13mm und werden mit dem Umrechnungsfaktor 1:2 berechnet: 50mm an einer Four Thirds Kamera entspricht also rund der Bildwirkung von 100mm an einer Kleinbildkamera.

  • Kleinbild: 36×24mm (1:1 KB-Faktor);
  • APS-H (Canon): 27,9mm×18,6mm (≈1:1,3 KB-Faktor);
  • DX (Nikon, Sony, Pentax): 23,7×15,6mm (≈1:1,5 KB-Faktor);
  • APS-C (Canon): 22,2×15,8mm (≈1:1,6 KB-Faktor);
  • Four-Thirds (Olympus, Panasonic): 17,3×13mm (≈1:2 KB-Faktor);
  • Sensor der Canon PowerShot G12 exemplarisch als ein Sensorformat vieler möglicher bei Kompaktkameras: 7,6×5,7mm (≈1:4,5 KB-Faktor).
Powershot g12 Powershot s95
Auf der Front des Objektivs der Kompaktkamera Canon PowerShot G12 steht die tatsächliche Brennweite der Optik: 6,1mm bis 30,5mm. Die tatsächliche Brennweite der PowerShot S95 reicht von 6mm bis 22,5mm. Allerdings interessieren uns Fotografen in der Regel nicht die technischen Brennweiten, sondern das Äquivalent der Bildwirkung im Vergleich zur Kleinbildkamera. Der Formatfaktor für G12 und S95 beträgt etwa 4,5. Canon gibt die Brennweiten der G12 auf Kleinbild umgerechnet mit 28–140mm an, für die S95 mit 28–105mm.

Schärfentiefe | Ein dritter Unterschied liegt in der unterschiedlichen Schärfentiefe unterschiedlicher Sensorformate. Wie die beiden folgenden Abbildungen jedoch belegen, fällt der Unterschied zwischen mittleren Sensoren, wie Four Thirds, APS-C, DX und APS-H, und Kleinbild nicht besonders dramatisch aus.

Schaefentiefe1
Aufnahme mit der Kleinbildkamera Nikon D700 und 105 mm Objektiv.
Schaefentiefe2
Aufnahme mit der D7000 mit kleinerem Sensor und demselben Objektiv. Aufgrund des Formatfaktors musst ich die Kamera weiter weg stellen um denselben Bildausschnitt zu erreichen. Das Ergebnis ist, dass bei gleicher Brennweite (und gleicher Blende) eine höhere Schärfentiefe entstanden ist.

Je größer der Sensor, desto geringer die Schärfentiefe, bei ansonsten gleichen Einstellungen.

Eklatanter wird der Unterschied in der Schärfentiefewirkung zwischen den sehr kleinen Sensoren bei Kompaktkameras und den mittelgroß bis großen Sensoren in Spiegelreflex- und anderen Systemkameras. Dazu habe ich unter ›Fotografische Genres und die geeignete Kamera‹ schon einmal zwei Bilder gezeigt.

Für die Auswirkung des Sensorformats auf Bildrauschen, Bildausschnitt und Schärfentiefe gelten folgende Regeln:

  • Je kleiner der Sensor, desto höher die Neigung Bildrauschen zu erzeugen bei gleicher Empfindlichkeit und gleicher Belichtungszeit.
  • Je kleiner der Sensor, desto enger der Bildausschnitt bei gleicher Brennweite.
  • Je kleiner der Sensor, desto höher die Schärfentiefe bei gleicher Brennweite und gleicher Blende.
Der Inhalt dieser Online-Fotoschule ist in erweiterter Form auch als Buch erhältlich:
»Die kreative Fotoschule – Fotografieren lernen mit Markus Wäger«
Rheinwerk-Verlag 2015, 437 Seiten, gebunden, komplett in Farbe
ISBN 978-3-8362-3465-8
Buch: 29,90; E-Book: 24,90
Weitere Informationen und Demokapitel auf der Website des Verlags;
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10 Gedanken zu „1.5. Formatfaktor“

  1. Ich bin erst sein kurzem Besitzerin einer Spiegelreflexkamera und bin begeistert über diese wirklich tolle Fotoschule. Bitte weiter so!
    Ich freue mich schon über neue Beiträge! =)

    Schöne Grüße
    Christina

  2. Habe eben den Artikel zu Formatfaktor auf Wikipedia und dann hier gelesen.
    Würde vorschlagen der Text hier wird 1:1 bei Wiki übernommen. Erst ist nichts hängen geblieben und jetzt habe ich es verstanden. 1A Artikel!

    1. Danke für die nette Rückmeldung. Wiki tue ich mir nicht an. Wenn ich da heute was reinschreibe wird es morgen wieder überschrieben. Und ohne Formeln geht da wahrscheinlich eh nichts. 😉

  3. …dann beziehen sich die Millimeterangaben immer auf Kleinbild…
    Die Brennweite eines Objektives bezieht sich nur auf das Objektiv, auf sonst nichts! Durch die Sensorgröße ändert sich nur der Bildausschnitt. Ein 50mm-Objektiv bleibt ein 50mm-Objektiv – egal mit welchem Sensor!

  4. Zitat: „Der Sensor in der Nikon D7000 ist 1,5 mal so groß, wie jener in der D700: 24×16mm statt 36×24mm.“

    Müsste es nicht genau umgekehrt sein? Der Sensor der D7000 (APS-C) müsste doch kleiner sein als der Sensor der D700 (Vollformat). Oder stehe ich da auf dem Schlauch.
    http://www.markuswaeger.com/2011/01/28/kreativ-fotografieren_formatfaktor/#
    Ansonsten „wühle“ ich mich gerade durch Deine sehr gut geschriebenen Artikel. Endlich wird hier das 1×1 der Fotografie verständlich erklärt.

    Danke dafür

  5. Vielen Dank, der verständlichste Artikel, den ich bisher zum Thema Brennweiten-Umrechnung / Formatfaktor gelesen habe!!
    Wie jedoch habe ich bspw. die Angabe zur Bildsensorgröße von der Panasonic Lumix DMC-LX7 zu verstehen?
    Schaue ich mir das Datenblatt dieser Kamera an, steht da: Bildsensor-Größe: 1/1,7 Zoll
    Umgerechnet wären das 25,4 / 43,18 mm (1 Zoll = 25,4 mm). Das wäre jedoch weder KB-Format, noch irgendeines der anderen im Artikel genannten Sensor-Formate. Kann mir jemand erklären, was damit gemeint ist?
    Auch ist in technischen Beschreibungen zu dieser Kamera immer wieder folgender Satz zu lesen: „Das Zoom-Objektiv vergrößert 3,8fach von 24 bis 90 Millimeter Kleinbild-Brennweite.“ Bedeutet das, dass die oben errechnete Sensorgröße (25,4 / 43,18 mm) zwar nicht dem KB-Format (24 / 36 mm) entspricht, aber dennoch Brennweiten von 24 – 90 mm im KB-Format wählbar sind?

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