heise Video
Mein heise Video heise Video mobile Website heise Video Newsletter

Knipse, Superzoom oder Spiegelreflex - Wer braucht welche Kamera? (3SAT)

Video merken

Die wichtigste Botschaft für Digicamfreunde gleich vorneweg: Der Herbst 2009 könnte die lang erhoffte Trendwende in Sachen Megapixel- und Sensorschrumpfungswahn bei den Kompaktkameras einläuten und endlich wieder Alternativen für rausch ärmere Bildergebnisse liefern.

Jahrelang haben die Hersteller die Sensor-Auflösungen in immer schwindelerregendere Höhen getrieben, denn nur so ließen sich im Abwärtstrend der Margen anfangs noch die Preise stabil halten, und als auch das nicht mehr gelang, konnte die hohe MP-Zahl auf der Verpackung wenigstens noch als Verkaufsargument herhalten. Die enorme Kehrseite der Medaille offenbarte sich den Kunden dann bei der Bildqualität: Da die Hersteller zwar die Megapixelzahlen auf den Sensoren erhöht, deren Größe aber weitgehend konstant gehalten hatten, drängten sich immer mehr Pixel auf derselben winzigen Fläche; zuletzt waren es meist 12 Millionen Bildpunkte auf nicht einmal 24 Quadratmillimetern CCD-Sensor – 37 dieser Sensoren sind nötig, um die Fläche eines Kleinbild-Dias abzudecken.

An den Grenzen des Lichts

Je mehr Pixel aber auf eine definierte Fläche gepresst werden, desto weniger Platz bleibt natürlich für den einzelnen Bildpunkt übrig, und mit dessen Oberfläche sinkt auch seine Lichtempfindlichkeit rapide. Ein lichtempfindliches Element der heute aktuellen 12-MP-Sensoren hat gerade einmal eine Kantenlänge vom gut Dreifachen der Wellenlänge des relevanten Lichtspektrums, was zu bemerkenswert geringer Lichtempfindlichkeit und damit zu schwachen Nutzsignalen führt. Das Verhältnis aus dem erzielbaren Nutzsignal und dem allgegenwärtigen thermischen Rauschen wurde im Zuge der Pixelverdichtung immer ungünstiger, die Bilder im Zuge der notwendig werdenden Signalanhebung immer verrauschter. In ihrer Not schicken die Hersteller immer aggressivere und, da die Kameraprozessoren leistungsfähiger werden, auch differenzierter arbeitende Rauschkompensationsalgorithmen über die Bilder, um wenigstens bei niedrigen Empfindlichkeitseinstellungen noch anständige und detailreiche Fotoergebnisse zu erhalten.

Das funktioniert heutzutage leidlich; die Bilder wirken oft passabel und „visuell rauscharm“, aber feinste kontrastarme Details, etwa bei Rasenflächen, Mauerwerk oder Haar/Fell, werden trotzdem frühzeitig egalisiert, weil die Kameras hier nicht entscheiden können, ob eine Textur im Bild erwünscht ist oder aus dem Sensorrauschen resultiert. Die hohe Kunst besteht darin, die Algorithmen möglichst differenziert arbeiten zu lassen, mit bestmöglicher Texturschonung. Manchen Herstellern gelingt das ganz gut, etwa Panasonic bei seinen beiden Lumix-Modellen, andere straucheln hier hingegen ganz dramatisch, wie es vor allem die Pentax Optio W80 belegt. Der Konkurrenzkampf hat sich zwischenzeitlich offenbar von den Sensoren auf die bildverarbeitenden Algorithmen verlegt.

Den Sensor umgedreht

Aber das könnte sich nun wieder ändern. Denn drei Herstellern war der rauschtechnisch wenig befriedigende Status quo offenbar ein Dorn im Auge, und sie entwickelten neue Sensorkonzepte zur Rauschminderung: Die Sony-Ingenieure sorgten für eine freiere Sicht auf die lichtempfindliche Sensorschicht, indem sie die neuen „EXMOR“-Sensoren einfach „von hinten“ belichten, sodass das Licht direkt auf die relevante Sensorschicht fallen kann und sich nicht erst den Weg an einem Gewirr aus Pixel-„Verdrahtungen“ vorbeibahnen muss, wie es fertigungstechnisch bei den bisher üblichen Sensoren unvermeidlich ist. Schade nur, dass der Hersteller einen Teil des Empfindlichkeitsgewinns wieder opfert, indem er die neuen Sensoren einen Hauch kleiner macht, jetzt mit der ungewöhnlichen 1/2,4-Zoll-Diagonale. Genau genommen opfert er den gesamten Gewinn, wenn wir unseren Labormessungen Glauben schenken dürfen, denn trotz erhöhter Ausgangsempfindlichkeit können wir keine besseren Signal/Rausch-Verhältnisse feststellen als bei den höherwertigen konventionellen Sensoren; selbst wenn diese sogar eine um 2 Megapixel höhere Auflösung haben.

Wenigstens im Sehtest erringen die EXMOR-Modelle DSC-TX1 und WX1 noch einen kleinen Vorsprung, sodass sie in der Rauschnote per saldo ein knappes „gut“ einfahren, wo das Gros der anderen Modelle mit konventionellen Sensoren über ein „zufriedenstellend“ nicht hinauskommt. Immerhin bieten die Sonys mit ihrer EXMOR-CMOSTechnik aber noch andere Vorzüge, etwa rasend schnelle Bildserien oder Echtzeit-Schwenkpanoramen, und damit stehen sie dann einzigartig da.

Die Pixel neu geordnet

Einzigartig ist auch die SuperCCD-Technik von Fujifilm, dem zweiten Hersteller, der es auf höhere Empfindlichkeit bei den Sensoren abgesehen hat, und das mit verschiedenen Strategien schon seit Jahren. Die „Ur-SuperCCDs“ standen vor allem für ihre wabenförmige Pixelanordnung, womit sie höhere effektive vertikale Sensorauflösungen erzielten. Nach einem interessanten Umweg über eine Konstruktion aus jeweils zwei unterschiedlich großen Subpixeln pro Bildpunkt bei der vorigen SuperCCD-Generation, die vor allem den erzielbaren Dynamikumfang erhöhen sollte, stellte Fujifilm jetzt seinen „EXR“-Sensor vor, der die Sensorelemente farblich neu sortiert: Findet sich bei konventionellen CCDs vor den lichtempfindlichen Elementen das typische „Bayer pattern“, ein gleichmäßiges schachbrettartiges Raster aus roten, grünen und blauen Farbfiltern, das den prinzipbedingt rein helligkeitsempfindlichen Fotosensoren erst zu ihrer Farbsichtigkeit verhilft, so sind bei Fujifilms EXR-Sensor diese Farbfilterelemente jeweils in diagonalen Gruppen zu zwei farbgleichen Pixeln angeordnet. Diese lassen sich zwecks Empfindlichkeitserhöhung einfach „zusammenschalten“, was bei konventionellen Sensoren nur für die in doppelter Zahl vorhandenen grünen Subpixel möglich wäre, da nur diese im „Bayer pattern“ in direkter diagonaler Nachbarschaft liegen, während die rot und blau gefilterten Pixel in allen Richtungen jeweils ein andersfarbiges Pixel um sich herum haben, das es zu „überspringen“ gälte und dabei Farbstörungen provozierte.

Da die Fujifilm-Strategie im Gegensatz zum Sony-Ansatz keinen Vorteil bei der Lichtempfindlichkeit der einzelnen Sensorelemente bietet, sondern diesen durch das Koppeln der jeweils benachbarten farbgleichen Pixel erreicht, halbiert sich dabei die erzielbare Auflösung. Bilder im Hochempfindlichkeitsmodus sind bei der Fujifilm Finepix F70 EXR mit ihrem 10-MP-Sensor also nur auf der 5-Megapixel-Stufe möglich, und beim großen Schwestermodell S200 EXR sind es 6 Megapixel, da sie mit einem 12-MP-CCD arbeitet. Und hier liegt auch „der Hund begraben“, wenn es um die Bewertung beim Sehtest geht: Auf niedrigeren Auflösungsstufen bessert sich auch bei den konventionellen Sensoren der visuelle Rauscheindruck, weshalb der Vorteil der Fujifilm-Kameras in diesem Modus schwerer auszumachen ist.

Bei voller Sensorauflösung, bei der natürlich keine Pixelkopplung stattfindet, schwindet der Vorteil wie erwartet vollständig – die große FinePix S200 EXR realisiert hier ihre „gute“ Bildrauschnote offensichtlich allein über ihr zugleich vergleichsweise üppiges Sensorformat von 1/1,6 Zoll für 12 Megapixel, während die kleine Schwester FinePix F70 EXR mit ihren 10 MP auf einer im Klassenvergleich ebenfalls etwas größeren 1/2-Zoll-Diagonale rauschtechnisch nicht signifikant aus der Masse hervorsticht. Dafür imponiert sie in der Kategorie der „sonstigen Artefakte“ leider etwas negativ, denn die Testkistenbilder der F70 zeigen eigentümliche diagonale, interferenzartige Streifenbildungen an schrägen Konturen, etwa an der Tesafilm-Rolle oder intensiv auch an der Kodak-Filmpackung. Die Konfiguration dieser Artefakte ist gut mit der besonderen Pixelstruktur der EXR-Sensoren vergleichbar, sodass der Verdacht naheliegt, dass sie der Sensorarchitektur geschuldet sind. Bei der S200 EXR sind diese speziellen Artefakte deutlich geringer ausgeprägt, aber in Ansätzen auch erkennbar. In unseren Praxisaufnahmen jenseits der „klinischen“ Testkistensituation zeigten sich die beschriebenen Effekte seltener.

Mehr Dynamik

Das Konzept der Doppelpixel lässt sich übrigens auch noch für einen weiteren Effekt nutzen, nämlich für die Erhöhung des Dynamikumfangs: Mit der „einen Hälfte“ der Sensorelemente nimmt die Kamera dazu ein korrekt belichtetes und mit der anderen ein leicht unterbelichtetes Teilfoto auf, das dadurch mehr Zeichnung in den Spitzlichtern aufweist, und kombiniert diese Teilaufnahmen miteinander zu einem normalen JPEG-Bild – eine Art dezenter automatischer HDR-Effekt, ohne dass der Kamerabenutzer etwas dazutun, und ohne dass die Kamera Belichtungsreihen anfertigen müsste. Im Praxistest ließ sich der Dynamikgewinn bei der S200 EXR nachvollziehen.

Canon mit neuer (alter) Größe

Canon ist der dritte Hersteller mit rauscharmen Ambitionen. Der Branchenprimus hat sich bei seiner (auch preislich) an anspruchsvolle Amateure gerichteten PowerShot G11 an einer alten Lebensweisheit orientiert: „Size matters“ – die Größe zählt. Das ist zwar weder besonders originell, noch setzte es eine nennenswerte Ingenieurleistung voraus, aber letztlich ist es genau das, was wir seit vielen Jahren im Bewusstsein der Leserschaft wachzuhalten versuchen: Vergleichsweise große Sensoren mit vergleichsweise geringer Megapixelzahl haben nun mal die größeren, lichtempfindlicheren Einzelpixel. Kombiniert mit den mittlerweile besten verfügbaren Bildverarbeitungsalgorithmen ergibt das eine deutiche Rauscharmut auch in höhere Empfindlichkeiten hinein, und das bei gutem Detailerhalt gerade in kontrastarmen Bildanteilen – die „Textur“ lässt grüßen, der im Spannungsfeld einer einerseits effektiven, aber zugleich möglichst wenig destruktiven Rauschkompensation die entscheidende Bedeutung zukommt. Das Ergebnis sollte eigentlich nicht überraschen, erfreut den langjährig rauschgeplagten oder -destruierten Kameratester aber trotzdem: Die Bildergebnisse der PowerShot G11 sind in Sachen Rauscharmut und Texturerhalt in den höheren ISO-Stufen führend, und erstmals nach langer Zeit können wir einer konventionellen Kompaktkamera auch wieder eine gute Praxiseignung für Aufnahmen bis ISO 400 attestieren und noch fallweise akzeptable Ergebnisse bei ISO 800. Auch die übrigen Parameter wie hohe Maximalkontraste, sehr geringe Verzeichnungs- und Vignettierungswerte jenseits der Weitwinkelstellung und eine über den Brennweitenbereich nur gering abfallende Auflösungsleistung unterstreichen messtechnisch das gute Ergebnis.

Die „rauscharmen“ Modelle repräsentieren gleichzeitig einige der im Test vertretenen Gerätegattungen: Die beiden Sony-Modelle sind ultrakompakte Kameras, zu denen auch die Canon Digital Ixus 200 IS, die Nikon Coolpix S70 und deren Schwester S1000pj, sowie die Olympus-Modelle μ-7010 und die besonders preisgünstige FE-5020 zählen. Panasonic schickt in diesem Segment seine Lumix DMC-ZX1 ins Rennen; von Pentax ist die wasserdichte Optio W80 am Start und Samsung entsendet die in ihrer Basis bauähnlichen Modelle ST550 und ST1000.

Weitere Informationen zu Digitalkameras sowie ausführliche Tests zun Workshops zum Thema finden Sie im aktuellen c't special "Digitale Fotografie ". (Dr. Klaus Peek) / (gs)

Mehr zu:

Im Themenforum Prüfstand diskutieren.

mehr ausklappen weniger einklappen

Videos dieser Serie (8)

  • Vorsicht Kunde! - Ärger mit der Handyrechnung - Kostenfalle statt Kostenkontrolle

    Tobias P. ist Student. Um seine Handyrechnung im Griff zu behalten, nutzt er die Kostenkontrolle von E-Plus. Damit, so verspricht E-Plus vollmundig, könnten die Kunden jederzeit den Kontostand ihres...

  • Probleme mit der Technik? - Schnurer hilft! - MP3 Lautstärke

    Was tun, wenn der Drucker nicht mehr drucken will und der Computer streikt? Dann ist guter Rat teuer und stundenlange Reparaturversuche zermürben den Benutzer. Machen Sie es sich einfach, fragen Sie...

  • Elektronische Erinnerungen - Digitale Bilderrahmen mit Email-Funktion im Test

    Digitale Bilderrahmen sind mal wieder der Renner im Weihnachtsgeschäft. Kein Wunder, denn sie bieten die einmalige Möglichkeit, schöne Erinnerungen an den Urlaub oder die Familienfeier direkt ins...

  • Was ist eigentlich? - Das c’t magazin Computer ABC - SIM-Lock

    Ist es gut, wenn sich der Computer der "Shared Memory"-Technik bedient? Könnte es ein Problem geben, wenn man ein "Cookie" auf dem Rechner hat? Und wissen Sie, was ein Klammeraffe ist? In der Welt...

  • Knipse, Superzoom oder Spiegelreflex - Wer braucht welche Kamera? (3SAT)

    Warum sollte man 600 Euro für eine digitale Spiegelreflexkamera mit 10 Megapixeln ausgeben, wenn es schon für knapp 100 Euro eine Kompakt-Kamera mit 12 Millionen Bildpunkten gibt? Die kleine hat dazu...

  • Trainingspartner - Sportuhren mit GPS-Empfänger und PC-Anbindung im Test (3SAT)

    Wenn man schon Sport treibt, dann motiviert ein sofortiges Erfolgserlebnis ungemein. Wie viele Kalorien habe ich beim Laufen gerade verbraucht, werden die Rundenzeiten besser? Bleibt der Pulsschlag...

  • Top oder Flop? - Schnurer’s Einkaufstour der Woche (3SAT)

    Auch in dieser Woche hat sich c't-magazin-Experte Georg Schnurer wieder einmal in den Entwicklungslabors umgeschaut und präsentiert die neuesten technischen Errungenschaften. Viele Neuerscheinungen...

  • Getrübte Freude - Teure Fallen beim Weihnachtseinkauf

    Die Deutschen werden beim Weihnachtseinkauf auch weiterhin großzügig sein. Das haben aktuelle Umfragen ergeben. Das Geld sitzt also locker und weil Weihnachten ist, schaut so mancher beim Einkauf...

Anzeige

Das war c't TV – das komplette Archiv