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Grundlagen : Sensor 1x1 oder warum ein Smartphone niemals eine sehr gute Kamera sein kann

von Do, 18.Juli 2019 | 3 Seiten | diesen Artikel auf einer Seite lesen

 Einleitung
 Camcorder und Kompaktkameras nicht mehr gefragt
 Smartphones nicht mal schlecht - bis auf die Dynamik
 Je größer die Senselfläche, desto mehr Licht kann es aufnehmen

Die Urlaubszeit hat mal wieder Deutschland fest im Griff und damit stellt sich auch oft ein weiteres mal die Frage, ob man neben dem Smartphone eigentlich noch eine andere Kamera mit in den Urlaub nehmen sollte.



Camcorder und Kompaktkameras nicht mehr gefragt



Schaut man sich die Verkaufszahlen der letzten Jahre an, so ist die Frage eigentlich schon beantwortet. Denn den Camcorder - früher ein höchst relevantes Ferien-Untensil - gibt es als Geräteklasse fast gar nicht mehr und auch die typischen, kompakten Urlaubs-Knipsen mit fest verbautem Objektiv sind praktisch von jeder Mitnahmeliste verschwunden.

Geknipst und gefilmt wird heute überwiegend mit dem Smartphone. Und das mit einer Qualität, die viele Anwender offensichtlich mehr als ausreichend empfinden. Zumindest als so gut, dass man für die eigenen Bedürfnisse keine separate Kamera und keinen zusätzlichen Camcorder mehr benötigt.

Die miniaturisierten Kameras in Smartphones sind vielen Anwender gut genug...





Smartphones nicht mal schlecht - bis auf die Dynamik



Realistisch betrachtet ist die Bild- und Filmqualität, die bereits Mittelklasse-Smartphones heute erreichen tatsächlich so gut, wie der Großteil aller früher verkauften Knipsen und Camcorder. Denn letztere hatten in der Regel kaum größere Bildsensoren verbaut, als sich heute in Smartphones finden.

Doch in einem wichtigen Bereich ziehen auch heute noch Smartphones immer den kürzeren. Und zwar bei der Dynamik bzw. der damit verbundenen Lichtempfindlichkeit. Diese hängt unweigerlich mit der Größe der Sensel zusammen, also der einzelnen, lichtempfindlichen Elemente auf dem Sensor, aus denen später die einzelnen Pixel eines digitalen Bildes berechnet werden.



Je größer die Senselfläche, desto mehr Licht kann es aufnehmen



Dabei gilt eine unumstößliche, physikalische Grundregel: Je größer ein Sensel ist desto mehr Licht kann es aufnehmen. Die Größe der Fläche steht dabei im direkten Verhältnis zur maximalen Lichtmenge, die ein Sensel erfassen kann, bevor es überläuft (sog. FullWell, allgemein auch als Clipping bezeichnet).

Wenn man theoretisch davon ausgeht, dass alle Sensoren auf der gleichen Technologie basieren, dann kann man sehr leicht die Unterschiede in der Lichtempfindlichkeit aus der Senselgröße herleiten. Ein paar einfache Sätze sollten dies verdeutlichen:

Ein Sensel mit 1,4 µm Kantenlänge besitzt eine Fläche von (1,4x1,4≈) 2µm².

Ein Sensel mit 2 µm Kantenlänge besitzt eine Fläche von (2x2≈) 4µm².

Ein Sensel mit 2,8 µm Kantenlänge besitzt eine Fläche von (2,8x2,8≈) 8µm².

Ein Sensel mit 4 µm Kantenlänge besitzt eine Fläche von (4x4≈) 16µm².

Ein Sensel mit 5,6 µm Kantenlänge besitzt eine Fläche von (5,6x5,6≈) 32µm².

Ein Sensel mit 8 µm Kantenlänge besitzt eine Fläche von (8x8≈) 64µm².


Warum haben wir dies in aller Ausführlichkeit so ausgeschrieben? Weil einem aufmerksamen Beobachter an dieser Reihe vielleicht einiges auffallen könnte.

Zuerst einmal entsprechen die Kantenlängen genau den typischen Blendenangaben auf einem Objektiv-Ring.

Gleichzeitig kann man sehen, dass sich die quadrierten Kantenlängen mit jeder Zeile verdoppelt haben. Diese Quadrate entsprechen der Fläche eines Sensels. Und diese Fläche steht wiederum in einem festen Verhältnis zur maximalen Lichtaufnahme.

Tatsächlich nimmt (bei ansonsten gleichen Parametern) ein Sensel mit doppelter Fläche auch doppelt so viel Licht auf. Und das entspricht wiederum genau der Definition einer Blendenstufe!

Wie groß sind typische Sensel? / Mehr Dynamik durch digitale Eingriffe


3 Seiten:
Einleitung / Camcorder und Kompaktkameras nicht mehr gefragt / Smartphones nicht mal schlecht - bis auf die Dynamik / Je größer die Senselfläche, desto mehr Licht kann es aufnehmen
Wie groß sind typische Sensel? / Mehr Dynamik durch digitale Eingriffe
  

[74 Leserkommentare] [Kommentar schreiben]   Letzte Kommentare:
mash_gh4    15:01 am 30.7.2019
ja, der qualität tut es sicher nicht gut, wenn entsprechendes fachwissen und ergänzende zusammenarbeit verschwinden. dass war ja schon mit dem verschwinden des berufstands...weiterlesen
domain    13:11 am 30.7.2019
Diese Entwicklung zeigt wieder mal das Diktat der technischen Möglichkeiten. Wenn möglich, dann muss offensichtlich auch der mobile one-man Echtzeitjournalismus auf Teufel komm...weiterlesen
mash_gh4    11:19 am 29.7.2019
interessant ist es schon, wie selbstverständlich diese ganze geschichte mittlerweile zumindest im journalistischen umfeld professionell genutzt, diskutiert und institutionell...weiterlesen
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update am 20.Oktober 2021 - 12:02
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