Kamerasensor: Größen, CMOS, APS-C, Mittelformat, Fisheye und Stativ

Kamerasensor (Bildsensor)

Der Kamerasensor (auch Bildsensor) ist der lichtempfindliche Chip, der in der Digitalkamera die Rolle des Films übernimmt: Er wandelt das Licht aus dem Objektiv in elektrische Signale um, aus denen der Bildprozessor die Datei errechnet. Seine Größe bestimmt den Bildwinkel eines Objektivs, das Rauschverhalten und wie leicht sich eine geringe oder große Schärfentiefe erreichen lässt.

Der Sensor besteht aus Millionen Fotodioden, den Pixeln. Jede sammelt eine Ladung, die der einfallenden Lichtmenge entspricht, Farben kann sie aber nicht unterscheiden. Deshalb liegt über den Pixeln ein Mosaik aus Farbfiltern, meist die Bayer-Matrix: 50 % der Felder sind grün, je 25 % rot und blau, die fehlenden Farbwerte errechnet der Prozessor aus den Nachbarpixeln.

Sensorformate im Vergleich

Dasselbe Objektiv erfasst an einem kleineren Sensor einen engeren Ausschnitt der Szene. Den Unterschied beschreibt der Crop-Faktor (Formatfaktor): das Verhältnis der Diagonale des Kleinbild-Vollformats zur Diagonale des jeweiligen Sensors. Maße und Faktoren in der Tabelle stammen aus der Übersicht der Sensorformate in der Wikipedia.

Spielt die Sensorgröße bei Produktfotos eine Rolle?

Ja, aber anders, als viele erwarten. Bei gleichem Bildausschnitt und gleicher Blendenzahl liefert ein kleinerer Sensor mehr Schärfentiefe, ein größerer weniger (Quelle). Im Packshot, in dem das ganze Produkt scharf sein soll, verlangt ein großer Sensor also stärkeres Abblenden oder mehrere verrechnete Aufnahmen. Die Grundlagen erklärt der Beitrag Schärfentiefe.

Ein größerer Sensor hat bei gleicher Megapixelzahl größere Pixel und zeigt bei hohen ISO-Werten meist weniger Bildrauschen. Im Studio mit Blitzlicht, wo ohnehin mit niedriger Empfindlichkeit gearbeitet wird, fällt dieser Unterschied deutlich weniger auf als bei Aufnahmen in schwachem Licht.

Sensorstaub vor weißem Hintergrund

Staub gelangt meist beim Objektivwechsel auf den Sensor. Sichtbar wird er als kleine, unscharfe Flecken, vor allem auf strukturlosen Flächen und bei kleiner Blende ab etwa f/16 (Quelle). Ein reinweißer Packshot-Hintergrund ist genau so eine Fläche: Prüfen Sie den Sensor deshalb vor einer langen Serie mit einer Testaufnahme, statt die Flecken später in jedem Bild einzeln zu entfernen.

Aus dem Studio: Die Megapixel der Kamera sind nicht dasselbe wie die Dateigröße für den Shop. Ein Standardfoto von marszalstudio ist ein JPG mit 2000 × 2000 px, also 4 Megapixeln, 72 DPI und RGB. Mehr Pixel lohnen sich für den Druck: Die Zusatzoption „Auflösung 6K“ liefert 6000 px bei 300 DPI, etwa für einen Katalog.

Wenn Sie lieber fertige Bilder bekommen, als selbst eine Kamera auszuwählen: Packshots auf weißem Hintergrund gibt es bei marszalstudio ab 9 € netto pro Foto ohne Retusche.

Siehe auch: Packshots ab 9 € netto

➜

CMOS-Sensor (CMOS-Matrix)

Ein CMOS-Sensor (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, manchmal auch CMOS-Matrix genannt) ist ein Bildsensor, bei dem jedes Pixel neben der Fotodiode eine eigene Verstärkerschaltung besitzt. Er steckt heute in fast allen Kameras und Smartphones: Bereits 2007 wurden mehr CMOS- als CCD-Sensoren verkauft (Quelle).

Der Unterschied liegt im Auslesen. Beim CCD wird die Ladung von Zelle zu Zelle weitergeschoben, bis die letzte sie an einen gemeinsamen Ladungsverstärker abgibt (Quelle). Beim CMOS-Sensor wird das Signal schon im Pixel verstärkt, was den Stromverbrauch senkt.

Das CCD erfanden Willard Boyle und George E. Smith 1969 in den Bell Labs, 2009 erhielten sie dafür den Nobelpreis für Physik. Den CMOS-Aktivpixelsensor entwickelten 1992 Mitsubishi Electric und 1993 das Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Bauarten und Grenzen

• BSI (rückseitig belichtet): umgedrehter Aufbau, durch den mehr Licht die Fotodioden erreicht; Sony brachte solche Sensoren 2009 auf den Markt.
• Stacked (gestapelt): BSI-Sensor mit der Ausleseelektronik in einer eigenen Schicht, von Sony 2012 eingeführt.
• Rolling Shutter: CMOS-Sensoren lesen das Bild meist Zeile für Zeile aus, deshalb können schnell bewegte Motive mit elektronischem Verschluss schräg verzerrt erscheinen.

Bei einem ruhenden Produkt auf dem Tisch spielt der Rolling-Shutter-Effekt praktisch keine Rolle, weil sich im Bild nichts bewegt. Bei der Wahl einer Kamera für Packshots zählen eher Auflösung und ein sauberes Bild bei niedriger ISO.

APS-C

APS-C ist ein Sensorformat von rund 23,5 × 15,6 mm (bei Canon 22,3 × 14,9 mm) und damit kleiner als das Vollformat mit 36 × 24 mm. Der Name stammt vom Filmformat Advanced Photo System in der Variante C wie „Classic“, dessen Negativ 25,1 × 16,7 mm maß (Quelle).

Das APS-Filmsystem kam 1996 auf den Markt, entwickelt von einem Konsortium aus Canon, Fujifilm, Kodak, Minolta und Nikon; 2011 endete die Filmproduktion (Quelle). Der Name lebt in den digitalen Sensoren ähnlicher Größe weiter. Größenmäßig entspricht APS-C ungefähr dem Kinofilmformat Super 35.

Der Crop-Faktor beträgt 1,6 bei Canon und 1,5 bei Nikon, Sony, Fujifilm und Pentax. Ein 50-mm-Objektiv zeigt an APS-C also den Bildwinkel eines 75-mm-Objektivs (bei Canon 80 mm) am Vollformat. Die Belichtung ändert sich nicht: f/2,8 bleibt f/2,8, bei gleichem Ausschnitt wird die Schärfentiefe aber größer.

Im Bild die Fujifilm X-A5: Laut Hersteller arbeitet sie mit einem APS-C-CMOS-Sensor von 23,5 × 15,7 mm und 24,2 Millionen Pixeln (Datenblatt). Sie zeigt, dass APS-C eine Familie ähnlicher Größen ist und kein exaktes Maß.

APS-C bei Produktfotos

• Mehr Schärfentiefe bei gleichem Ausschnitt und gleicher Blende: Das ganze Produkt lässt sich leichter scharf abbilden.
• Engerer Ausschnitt mit demselben Objektiv aus demselben Abstand, praktisch bei kleinen Artikeln.
• Weitwinkel wird knapp: Ein 16-mm-Objektiv wirkt an APS-C wie rund 24 mm am Vollformat, für enge Räume brauchen Sie kürzere Brennweiten.

Mittelformat

Mittelformat bezeichnet jedes Aufnahmeformat, das größer ist als das Kleinbild mit 24 × 36 mm, aber kleiner als das Großformat 4 × 5 Zoll (Quelle). Digital ist damit meist ein Sensor mit 43,8 × 32,9 mm gemeint, etwa in der Fujifilm GFX 50S oder der Hasselblad X1D-50c. Die größten Systeme nutzen 53,4 × 40 mm, wie das Phase One IQ4 mit 151 Megapixeln (Quelle).

Ein Sensor mit 43,8 × 32,9 mm hat rund 1,7-mal so viel Fläche wie das Vollformat, einer mit 53,4 × 40 mm fast 2,5-mal so viel. Das schafft Platz für mehr Pixel, bedeutet aber auch große Dateien und bei gleichem Ausschnitt eine noch geringere Schärfentiefe.

Mittelformat auf Rollfilm 120 und 220

Analog steht Mittelformat vor allem für den Rollfilm 120, den Kodak 1901 einführte und der etwa 61 mm breit ist. Der Film 220 von 1965 hat dieselbe Breite, ist aber etwa doppelt so lang und liefert doppelt so viele Aufnahmen. Die Bildgröße hängt von der Kamera ab (Quelle):

Für einen Onlineshop ist Mittelformat selten nötig, denn die übliche Datei mit 2000 × 2000 px hat 4 Megapixel. Sinnvoll ist es dort, wo ein Bild großformatig gedruckt oder stark beschnitten wird.

Siehe auch: Vollformat: Was ist eine Vollformat-Kamera?

➜

Fisheye (Fischaugenobjektiv)

Ein Fisheye (Fischaugenobjektiv) ist ein extremes Weitwinkelobjektiv, das Linien bewusst nicht gerade hält: Es erfasst meist 100 bis 180 Grad und biegt alles, was nicht durch die Bildmitte verläuft. Den Begriff prägte 1906 der US-Physiker Robert W. Wood in einem Aufsatz darüber, wie ein Fisch die Welt unter Wasser sieht (Quelle).

Zirkulares und diagonales Fisheye

• Zirkular: Der runde Bildkreis liegt innerhalb des Bildfelds, die Ecken bleiben schwarz; am Kleinbild meist 8-10 mm Brennweite.
• Diagonal (Vollformat-Fisheye): Das Bild füllt das ganze Format, die 180 Grad werden von Ecke zu Ecke gemessen; meist 12-18 mm Brennweite.

Ein Fisheye ist etwas anderes als ein gewöhnliches Weitwinkel. Ein rektilineares Weitwinkel hält gerade Linien gerade, das Fisheye macht aus ihnen Bögen, umso stärker, je weiter sie von der Bildmitte entfernt sind. Wie die Brennweite den Bildwinkel bestimmt, erklärt der Beitrag Brennweite.

Eignet sich ein Fisheye für Produktfotos?

Für den Packshot nicht. Käufer sollen die echten Proportionen sehen, ein Fisheye vergrößert aber alles, was nah am Objektiv liegt, und biegt die Kanten des Produkts. Sinnvoll ist es bei kreativen Motiven: ein Ladeninnenraum, ein Produkt in einem engen Raum oder ein Bild für Social Media, bei dem die Verzerrung gewollt ist.

Bildbearbeitungsprogramme können die Krümmung teilweise entzerren, allerdings auf Kosten beschnittener und gedehnter Bildränder.

Chromatische Aberration

Chromatische Aberration ist ein Abbildungsfehler von Objektiven, die nicht alle Farben im selben Punkt bündeln, weil Glas Licht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich stark bricht. Im Bild zeigt sie sich als farbige Säume an kontrastreichen Kanten (Quelle).

Optisch wird der Fehler mit Linsen aus Gläsern unterschiedlicher Dispersion bekämpft. Der Achromat, ein Linsenpaar aus Kron- und Flintglas, bringt zwei Wellenlängen in einen gemeinsamen Brennpunkt. John Dollond erhielt darauf 1758 ein Patent, obwohl Chester Moor Hall die Lösung schon vorher gefunden, aber geheim gehalten hatte (Quelle). Apochromaten vereinen drei Wellenlängen und brauchen dafür teurere Materialien, etwa Glas mit Fluorit, das eine besonders geringe Dispersion hat.

Nicht jeder violette Saum ist chromatische Aberration: Ähnliche Ränder um helle Lichter können auch durch Streulicht oder die Mikrolinsen des Sensors entstehen.

Farbsäume bei Produktfotos

• Am deutlichsten sind sie an der Grenze zwischen dunklem Produkt und weißem Hintergrund sowie an poliertem Metall zu sehen, etwa in der Schmuckfotografie.
• Gegen den Farblängsfehler hilft Abblenden schon bei der Aufnahme, den Farbquerfehler entfernen Sie am einfachsten beim Entwickeln der RAW-Datei.
• Prüfen Sie Kanten in der 100-%-Ansicht, in der Miniatur sind Säume nicht zu erkennen.

Aus dem Studio: In jedem Foto von marszalstudio steckt eine Grundbearbeitung aus Ausschnitt, Belichtung und Farbe. Saubere Produktkanten gehören zur Premium-Retusche, ebenso Knitterfalten, Oberflächenstruktur und ein rein weißer Hintergrund. Ein Packshot mit Retusche kostet 18 € netto, ohne Retusche 9 €.

Zwischenring

Ein Zwischenring ist ein hohler Tubus ohne Linsen, der zwischen Kameragehäuse und Objektiv gesetzt wird. Er rückt das Objektiv weiter vom Sensor ab, dadurch verkürzt sich die Naheinstellgrenze und der Abbildungsmaßstab steigt (Quelle). Das ist der günstigste Weg, mit einem normalen Objektiv in die Nähe des Makrobereichs zu kommen.

Wie viel Vergrößerung bringt ein Zwischenring?

Den zusätzlichen Abbildungsmaßstab erhalten Sie, wenn Sie die Länge des Rings durch die Brennweite teilen. Ein 20-mm-Ring an einem 50-mm-Objektiv bringt 0,4-fache Vergrößerung, an einem 200-mm-Objektiv nur noch 0,1-fache (Quelle). Ringe wirken deshalb am stärksten an kurzen und mittleren Brennweiten. Mehrere Ringe lassen sich kombinieren, ihre Längen addieren sich.

Was Sie mit dem Zwischenring verlieren

• Unendlich-Einstellung: Das Objektiv stellt nur noch im Nahbereich scharf.
• Licht: Die effektive Blendenzahl steigt etwa um den Faktor (1 + Abbildungsmaßstab). Bei 1:1 wirkt eingestellte f/8 wie etwa f/16, also zwei Blendenstufen dunkler (Formel). Kameras mit Belichtungsmessung durch das Objektiv berücksichtigen das selbst.
• Autofokus und Blendensteuerung: funktionieren nur mit Ringen, die elektrische Kontakte durchleiten.
• Schärfentiefe: Bei starker Vergrößerung ist sie sehr gering.

In der Produktfotografie hilft der Ring bei Details: Gewebestruktur, Gravuren, die Fassung eines Steins im Ring. Bei so geringer Schärfentiefe werden meist mehrere Aufnahmen per Focus Stacking verrechnet, und die Kamera muss auf einem Stativ stehen. Wer regelmäßig Details fotografiert, ist mit einem Makroobjektiv besser bedient, das auch auf Unendlich scharf stellt.

Siehe auch: Makroobjektiv: Wann lohnt es sich?

➜

Stativ

Ein Stativ ist eine meist dreibeinige Stütze, die die Kamera ruhig in einer festen Position hält. Es besteht aus längenverstellbaren Beinen, oft einer Mittelsäule und einem Stativkopf, mit dem Sie Neigung und Richtung der Kamera einstellen. Befestigt wird die Kamera über ein genormtes Gewinde: Die Norm ISO 1222 sieht 1/4 Zoll oder 3/8 Zoll vor (Quelle).

• Kugelkopf: Ein Kugelgelenk gibt alle Achsen gleichzeitig frei, das geht schnell bei wechselnden Ausschnitten.
• Drei-Wege-Neiger und Getriebeneiger: Jede Achse wird einzeln bewegt, beim Getriebeneiger über Zahnräder, was feine Korrekturen bei Packshots und Makroaufnahmen erleichtert.
• Fluidkopf (Videoneiger): gleichmäßige Schwenks und Neigungen beim Filmen.

Wozu ein Stativ bei Produktfotos?

Im Studio mit Blitzlicht friert der kurze Blitz die Bewegung ein, das Stativ sorgt deshalb vor allem für Wiederholbarkeit. Die Kamera bleibt an einer Stelle, alle Produkte einer Serie bekommen denselben Ausschnitt, und eine einzelne Aufnahme lässt sich wiederholen, ohne das Set neu einzurichten.

Ohne Stativ funktionieren weder Focus Stacking noch lange Belichtungszeiten bei niedriger ISO. Für Produkte, die von oben fotografiert werden, etwa auf einem Aufnahmetisch, eignet sich ein Stativ mit seitlichem Querarm. Lösen Sie per Fernauslöser oder Selbstauslöser aus, damit der Finger die Kamera nicht bewegt.

Aus dem Studio: Ein Packshot 360 besteht bei marszalstudio aus 24 oder 36 Aufnahmen pro Umdrehung, also alle 15° oder alle 10°. Zu einer flüssigen Drehung fügt sich die Serie nur zusammen, wenn die Kamera die ganze Zeit an derselben Stelle steht und sich nur der Winkel des Produkts ändert.

Steht die Kamera auf dem Stativ, wird die Bildstabilisierung meist ausgeschaltet. Warum, erklärt der nächste Abschnitt.

Bildstabilisierung: im Objektiv und im Sensor

Bildstabilisierung umfasst Techniken, die Unschärfe durch Kamerabewegung während der Belichtung verringern. Gesucht wird oft nach „Bildschirmstabilisierung“, gemeint ist in der Fotografie aber die Stabilisierung im Objektiv oder im Gehäuse über einen beweglichen Sensor (Quelle).

• Optisch (im Objektiv): Eine bewegliche Linsengruppe gleicht die Bewegung aus; jedes Objektiv braucht dafür ein eigenes System.
• Sensor-Shift (IBIS): Das Gehäuse bewegt den Sensor, so wirkt die Stabilisierung auch mit vielen Objektiven, die selbst keinen Stabilisator haben.
• Elektronisch: beruhigt Videoaufnahmen, kann aber keine Bewegungsunschärfe innerhalb eines einzelnen Bildes beseitigen.

Stabilisierung erlaubt aus der Hand 2 bis 5,5 Blendenstufen längere Belichtungszeiten. Canon nennt laut derselben Quelle für Kameras mit IBIS rund 8 Stufen, für reine Objektivstabilisierung rund 5,5. Gemessen werden solche Angaben nach dem CIPA-Standard: Die Kamera sitzt auf einem Simulator, der Handzittern nachbildet, und verglichen werden die längsten noch scharfen Belichtungszeiten mit und ohne Stabilisierung (Quelle).

Die erste optisch stabilisierte Optik brachte Nikon 1994 in der Kamera Zoom 700VR, Canon folgte 1995 mit dem Wechselobjektiv EF 75-300 mm f/4-5,6 IS USM. Den ersten Stabilisator mit beweglichem Sensor erhielt 2003 die Minolta DiMAGE A1 (Quelle).

Stabilisierung und Stativ

Die meisten Hersteller empfehlen, die Objektivstabilisierung auszuschalten, sobald die Kamera auf einem Stativ steht; viele neuere Objektive erkennen das inzwischen selbst. Bei Packshots vom Stativ ist Stabilisierung überflüssig, bei Lifestyle-Aufnahmen aus der Hand erlaubt sie dagegen eine niedrigere ISO.

Sofortbildkamera

Eine Sofortbildkamera belichtet einen Spezialfilm, der sich selbst entwickelt, und gibt kurz nach der Aufnahme einen fertigen, chemisch entwickelten Abzug aus. Umgangssprachlich heißt sie oft Polaroid, nach der Marke, die das Prinzip bekannt gemacht hat.

Edwin Land entwickelte die erste Sofortbildkamera im heutigen Sinne 1947 (Quelle), am 26. November 1948 kam die Polaroid Land Camera Model 95 in den Verkauf (Quelle). 1972 folgte mit der SX-70 der erste Integralfilm, der ohne Abziehen einer Schicht auskommt. Im Februar 2008 kündigte Polaroid das Ende der Film- und Kameraproduktion an. Das Impossible Project rettete daraufhin das Werk im niederländischen Enschede und stellt heute als Polaroid B.V. neue Filme her.

Fujifilm brachte das Instax-System Ende der 1990er Jahre auf den Markt (Quelle). Die Unterschiede der beiden Systeme beschreibt der Ratgeber Polaroid oder Instax.

Für Shopfotos eignet sich eine Sofortbildkamera nicht: Der Abzug existiert nur einmal und lässt sich nicht bearbeiten. „Polaroids“ beim Model-Casting sind ein eigener Begriff, erklärt unter Polaroids beim Fotoshooting.

Häufige Fragen

Was ist ein Kamerasensor?

Der Kamerasensor ist der lichtempfindliche Chip, der in der Digitalkamera den Film ersetzt. Er wandelt das Licht aus dem Objektiv in elektrische Signale um, aus denen der Prozessor die Bilddatei errechnet. Seine Größe beeinflusst Bildwinkel, Rauschen und Schärfentiefe.

Was ist der Unterschied zwischen APS-C und Vollformat?

Ein APS-C-Sensor misst rund 23,5 × 15,6 mm (bei Canon 22,3 × 14,9 mm), das Vollformat 36 × 24 mm. An APS-C zeigt dasselbe Objektiv einen engeren Ausschnitt (Crop-Faktor 1,5 oder 1,6) und bei gleichem Ausschnitt und gleicher Blende mehr Schärfentiefe.

Wie viele Megapixel braucht man für Produktfotos im Onlineshop?

Eine Shopdatei mit 2000 × 2000 px hat 4 Megapixel, das schafft jede aktuelle Kamera. Mehr Auflösung lohnt sich, wenn Sie stark beschneiden oder drucken: Für einen Katalog liefert marszalstudio als Zusatzoption 6000 px bei 300 DPI.

Wofür braucht man ein Fisheye-Objektiv?

Für Aufnahmen mit einem Bildwinkel bis 180 Grad und bewusst gebogenen Linien: enge Innenräume, Sport, kreative Bilder. Für Packshots ist es ungeeignet, weil es die Proportionen des Produkts verzerrt und Käufer die echte Form sehen müssen.

Verschlechtert ein Zwischenring die Bildqualität?

Der Ring selbst nicht, denn er enthält keine Linsen und bringt damit keine zusätzlichen optischen Fehler. Er kostet aber Licht, die Unendlich-Einstellung und Schärfentiefe, und Ringe ohne elektrische Kontakte schalten Autofokus und Blendensteuerung ab.

Muss ich den Bildstabilisator auf dem Stativ ausschalten?

Meist ja: Die meisten Hersteller empfehlen, die Objektivstabilisierung auf dem Stativ abzuschalten. Viele neuere Objektive erkennen den Stativbetrieb selbst, verlässlich ist aber erst die Anleitung des jeweiligen Objektivs oder Gehäuses.

Wie entfernt man chromatische Aberration aus einem Foto?

Den Farbquerfehler an den Bildrändern beseitigt die Korrektur im RAW-Konverter zuverlässig, weil sie nur die Farbkanäle gegeneinander skaliert. Der Farblängsfehler lässt sich nachträglich kaum korrigieren, deshalb blenden Sie besser schon bei der Aufnahme ab.

Quellen

• Image sensor format (Wikipedia): Sensormaße, Crop-Faktoren, Sensorgröße und Schärfentiefe
• Bildsensor (Wikipedia): CCD, CMOS, Bayer-Matrix
• Reed Hoffmann: Dirty sensors, Sensorstaub bei kleiner Blende
• Active-pixel sensor (Wikipedia): CMOS, BSI, Stacked, Rolling Shutter
• Charge-coupled device (Wikipedia): Auslesen des CCD, Boyle und Smith
• APS-C (Wikipedia)
• Advanced Photo System (Wikipedia)
• Fujifilm X-A5: technische Daten des Herstellers
• Medium format (Wikipedia)
• Amateur Photographer: Phase One IQ4, Sensor 53,4 × 40 mm
• 120 film (Wikipedia): Rollfilm 120 und 220
• Fisheye lens (Wikipedia)
• Chromatic aberration (Wikipedia)
• Achromatic lens (Wikipedia): Hall und Dollond
• Extension tube (Wikipedia)
• Adorama: What is an extension tube?
• F-number (Wikipedia): effektive Blendenzahl
• Tripod (Wikipedia): Stativköpfe, Gewinde nach ISO 1222
• Image stabilization (Wikipedia)
• DXOMARK: How can we measure image stabilization? (CIPA-Standard)
• Sofortbildkamera (Wikipedia)
• Polaroid Land Camera (Wikipedia): Model 95
• Instant camera (Wikipedia)