Mobilfunkkamera, Kompaktkamera, Kamera mit APS-C oder Vollformatsensor. Erfahren Sie, wie sich ihr Cropfaktor unterscheidet

Den Begriff Cropfaktor kennt fast jeder Fotograf. Und viele wissen auch, dass er letztendlich die Größe des Bildsensors im Vergleich zum Kleinbildfilm darstellt. Aber nur wenige Leute wissen, wie genau er die Aufnahmen bei einem Mobilfunkgerät, einer Kompaktkamera oder DSLR mit APS-C im Vergleich zu einer Vollformatkamera beeinflusst. Die Unterschiede können dabei enorm sein, was den Bildausschnitt, die Lichtstärke sowie die Schärfe betrifft.

Bestimmt haben Sie es schon bemerkt, dass bei der Verwendung identischer Belichtungseinstellungen (Blende, Verschlusszeit und ISO), je nach Kameratyp unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden. Gerade was die Schärfentiefe betrifft.

In dem oberen Bild sieht man den Vergleich einer Vollformatkamera Canon 5D Mark IV mit der Kamera des Mobilfunkgeräts LG G4 – beide mit einem ähnlichen Bildausschnitt sowie einer fast identischen Blende (DSLR f/2 und beim LG f/1.8). Der Hintergrund ist bei der DSLR jedoch deutlich weichgezeichneter.

Für die Unterschiede zwischen den zwei Geräten können mehrere Faktoren verantwortlich sein. In diesem Fall ist es jedoch die Verwendung von Bildsensoren und Objektiven unterschiedlicher Größe. Diese Größen und Eigenschaften, die daraus folgen, werden vom Cropfaktor beeinflusst.

Vom Cropfaktor können wir die Größe des Bildsensors abschätzen

Jeder Hersteller kann einen beliebig großen Bildsensor bei der Herstellung verwenden und so ist es auch in der Praxis. Da die Größe wichtig ist, finden Sie praktisch auf jeder Kamera eine Spezifikation hierzu – entweder die Breite und Höhe des Sensors in Millimetern (z. B. 36×24 mm) oder eine Art von Diagonale.

Leider handelt es sich aus historischen Gründen bei dieser Zahl nicht um die Diagonale des Bildsensors, sondern der kathodischen Bildröhre, die früher bei analogen Videokameras verwendet wurde. Sie ist daher etwas größer als der eigentliche Sensor und wird in Zoll (z. B. 1/3″) angegeben.

Um das Verhältnis der Größe eines kleineren Sensors zum Vollformat auszudrücken, geben die Hersteller den Cropfaktor an. Hierdurch ist ein relativer Vergleich der Bildsensoren miteinander möglich.

Der Cropfaktor (auch Format-/Bildwinkel oder Verlängerungsfaktor genannt) gibt an, um wie viel fach kleiner der konkrete Bildsensor im Vergleich zum Kleinbildfilm bzw. Vollformatsensor ist – gemessen im Längenverhältnis der Diagonale.

Mobilfunkgerät: bis zu 36× kleinerer Bildsensor als bei Full Frame

Die Vollformat-Bildsensoren (Full Frame) besitzen einen Cropfaktor von 1 und werden als Referenzwert herangezogen.

Kleinere Sensoren haben einen Cropfaktor größer als 1. Gewöhnliche Spiegelreflexkameras haben typischerweise einen Cropfaktor von 1.5 oder 1.6, spiegellose Systemkameras einen von 2 und bei Mobilfunkgeräten liegt der CF bei ca. 6. Der Bilddiagonale ist also 6× kleiner als bei einer Vollformat DSLR und die Fläche ca. 36× kleiner (es können auch andere Seitenverhältnisse vorhanden sein, daher nur ein ungefährer Wert).

Bei Geräten im Mittelformat und größeren Geräten sind die Bildsensoren hingegen größer als beim Vollformat und daher ist ihr Cropfaktor kleiner als 1 (gewöhnlich 0.5 bis 0.8).

Der Cropfaktor – Hilfe bei der Orientierung zwischen Objektiven

In der folgenden Illustration werden zwei verschiedene Systeme (einmal mit einem größeren und einmal einem kleineren Bildsensor) dargestellt, bei dem zwei Objektive mit dem gleichen Bildausschnitt verwendet wurden. Bei den Objektiven wird jedoch als Hauptparameter die Brennweite angegeben. Diese wird mit f (focal length = Brennweite) gekennzeichnet und stellt die Entfernung zwischen dem Linsenmittelpunkt des Objektivs und dem Bildsensor (Brennpunkt) dar, in dem parallel auf die Linse fallende Lichtstrahlen gebündelt werden. Je kürzer die Brennweite ist, desto größer ist der erzielbare Bildwinkel (Bildausschnitt).

Wie Sie sehen können, ergibt sich beim gleichen Bildwinkel mit unterschiedlich großen Bildsensoren auch ein beträchtlicher Unterschied in der Brennweite:

Auch wenn es möglich ist, den Bildwinkel aus der Sensorgröße und der Brennweite zu berechnen, ist es dennoch viel einfacher, den Cropfaktor mit der Brennweite zu multiplizieren. Wir erhalten somit eine gleichwertige Brennweite. Diese besagt, dass das konkrete Objektiv den gleichen Bildwinkel besitzt, wie ein anderes Objektiv auf einer Kamera mit einem Vollformatsensor.

Zum Beispiel ist ein Objektiv mit einer Brennweite und einem Sensor mit dem Cropfaktor 3 äquivalent mit einem Objektiv der Brennweite und einem verwendeten Vollformatsensor (8 mm×3=24 mm).

Der Cropfaktor beeinflusst auch die Lichtstärke

Wir sind aber noch nicht am Ende angelangt, was die Objektive anbelangt. Das Licht strahlt nicht nur durch einen Punkt in der Mitte hindurch, wie bei der vorherigen Illustration und daher wird auch noch die Lichtstärke angegeben. Diese wird z. B. so gekennzeichnet f/X, wobei das X für eine beliebige Zahl steht. Daher liest man diese Kennzeichnung auch so “Brennweite geteilt durch X”.

Das Ergebnis ist die Öffnung in der Mitte des Objektivs, durch welche das Licht strahlt. Beispielsweise sagt uns die Kennzeichnung f/2.8 auf dem Objektiv, dass bei einer Brennweite von 8 mm, die Öffnung 8 mm / 2.8 = 2.9 mm groß ist.

Falls wir also das vorherige System mit einem Cropfaktor von 3 verwenden und unser Objektiv einem 24 mm Objektiv mit Vollformatsensor entspricht, dann müssen wir uns klar machen, dass nur den Bildwinkel berechnet haben. Wir können daher nicht behaupten, dass es einem Objektiv 24/2.8 entspricht, welches eine viel größere Öffnung in der Mitte hätte (8,6 mm) – daher müssen wir auch die Lichtstärke mit dem Cropfaktor multiplizieren.

Unser 8/2.8 Objektiv ist daher mit einem 24/8.4 Objektiv mit Full Frame äquivalent. Vergleicht man dann diese zwei Systeme miteinander, dann wird man kaum in der Lage sein, einen Unterschied zu erkennen – nur in einigen Fällen gibt es Unterschiede im Bildrauschen.

Lassen Sie sich nicht von der Behauptung verwirren, dass man bei verschiedenen Systemen ganz unterschiedliche Blenden verwenden soll, damit wir ein äquivalentes Ergebnis erzielen. Mit einer höheren Blende werden wir nämlich letztendlich auch eine längere Verschlusszeit oder höhere ISO benötigen.

Diese scheinbare Diskrepanz wird dadurch verursacht, dass die Lichtempfindlichkeit (ISO) auch relativ mit der Größe des Bildsensors zusammenhängt. Bei unterschiedlich großen Sensoren mit einer gleichen Blendenzahl kommt es daher zu einer unterschiedlichen Lichtempfindlichkeit sowie unterschiedlichem Rauschverhalten. Der Vollständigkeit halber, sollte gesagt werden, dass bei diesen verwendeten Parametern, vom menschlichen Auge praktisch keine Unterschiede auf den Fotos erkennbar sind:

• System mit Cropfaktor 3: Brennweite 8 mm, Blende f/2.8, ISO 100, Verschlusszeit 1/100 s
• System mit Cropfaktor 1: Brennweite 24 mm, Blende f/8.4, ISO 880, Verschlusszeit 1/100 s

Gleicher Bildausschnitt bei unterschiedlichen Bildsensoren

Ich habe mit vier verschiedenen Systemen, die jeweils einen unterschiedlichen Cropfaktor aufweisen, einen nahezu gleichen Bildausschnitt erhalten. Die Kameras haben unterschiedliche Seitenverhältnisse, aber ansonsten handelt es sich um einen fast identischen Bildwinkel. Achten Sie darauf, wie sich die Brennweiten voneinander unterscheiden:

In allen Beispielen liegt die Brennweite nach der Multiplikation mit dem Cropfaktor zwischen 28 und 29 mm.

Worin ist dann ein großer Bildsensor besser?

Auch wenn oftmals behauptet wird, dass ein größerer Bildsensor weniger Bildrauschen aufweist und man in größerer Dunkelheit fotografieren kann, dann stimmt dies nicht ganz. Diese Vorteile hängen nämlich nicht vom verwendeten Bildsensor ab, sondern vom eingesetzten Objektiv. Wenn Sie also auf zwei unterschiedlich großen Bildsensoren ein Objektiv mit einer Lichtstärke von f/2.8 verwenden, dann bedeutet dies, dass die Objektive einen unterschiedlich großen Durchmesser haben und somit unterschiedlich viel Licht durchlassen.

Daher kann man mit einem größeren Bildsensor auch einfacher bei schlechteren Lichtverhältnissen fotografieren. In der Praxis würde ein kleinerer Sensor die gleichen Ergebnisse liefern, wenn man das Objektiv aus dem System mit einem größeren Sensor ausleihen würde und eine “Lupe” verwenden würde, welche in Form des MetaBones SpeedBooster Adapters existiert.

Ist ein großer Sensor dann überhaupt in etwas besser? Ja, weil er einen größeren Dynamikumfang besitzt. Er ist nämlich weniger lichtempfindlich wie ein kleinerer Bildsensor und ermöglicht hierdurch längere Verschlusszeiten, ohne dass es dabei zu überbelichteten Bereichen oder einem ganz weißen Himmel kommt. Hierdurch kann man ganz gut Fotos bei Gegenlicht machen. Die Technologien entwickeln sich immer weiter und deshalb werden auch kleinere Sensoren immer besser, die einen kontinuierlich wachsenden Dynamikumfang anbieten. Die Weiterentwicklung betrifft aber auch die größeren Bildsensoren.

Es gibt auch einen zweiten Vorteil. Für große Sensoren existieren wirklich große und schwere Objektive mit einer hervorragenden Lichtstärke. Aber dank des MetaBones SpeedBooster Adapters ist die Verwendung solcher Objektive auch auf kleineren Sensoren möglich.

In was ist ein großer Sensor mit einem Objektiv mit gleicher Lichtstärke besser?

Angenommen, wir möchten Sensoren mit dem gleichen Bildwinkel sowie der gleichen Lichtstärke (laut Kennzeichnung auf den Objektiven) miteinander vergleichen. In so einem Fall vergleichen wir Objektive mit unterschiedlich großen Blendenöffnungen und daher gilt: je kleiner der Cropfaktor (also größerer Bildsensor) ist, desto niedriger ist die Schärfentiefe sowie das Rauschen.

Im Folgenden ein paar Beispiele von verschiedenen Systemen. Hier habe ich kein Mobilfunkgerät mehr im Vergleich aufgeführt, weil man nicht mehr die gleiche Blende wie bei den anderen Systemen möglich war. Ich habe für die anderen Geräte eine Blende von f/2.8 sowie eine Brennweite verwendet, die einem Bildwinkel von 28 mm mit einem Vollformatsensor entsprechen.

In diesem Fall wurden immer folgendende Belichtungseinstellungen gewählt – Blende f/2.8, ISO 800 und Verschlusszeit 1/60 s – von links nach rechts aufgeführt:

• Fujifilm XQ2 mit einer Brennweite von 6.4 mm, wo die Blende nach der Multiplikation mit dem Cropfaktor f/2.8×3.93=f/11 der eines Vollformatsensors entspricht.
• Canon 350D mit einer Brennweite von 17 mm, wo die Blende nach der Multiplikation mit dem Cropfaktor f/2.8×1.62=f/4.5 der eines Vollformatsensors entspricht.
• Canon 5D Mark IV. Da es sich um eine Kamera mit Vollformatsensor (Cropfaktor 1) handelt, ist die Blende identisch mit dem Referenzblendewert, also f/2.8.

Die Schärfentiefe ist hier gut sichtbar, das System mit einem großen Sensor (aber v. a. großem Objektiv) führt in diesem Bereich.

Gleiche Brennweite auf unterschiedlich großen Bildsensoren

Der Vollständigkeit halber, habe ich auch einen Vergleich des Effekts des Cropfaktors bei gleichen Brennweiten mit unterschiedlich großen Bildsensoren durchgeführt. Hier handelt es sich um die Brennweite 25 bis 26 mm.

Der Vergleich mit dem ersten und letzten Fall sieht folgendermaßen aus:

Aus diesem Beispiel ergibt sich ein Cropfaktor von ungefähr 3.7, aber die Ungenauigkeit entstand aufgrund des Rundens und einem unterschiedlichen Seitenverhältnis.

Ein paar Beispiele äquivalenter Objektive

Bei vielen Systemen finden Sie ähnliche Objektive, auch wenn unterschiedliche Zahlen angegeben werden. Es genügt jedoch, wenn Sie die Brennweite sowie die Blende mit dem Cropfaktor multiplizieren und schon haben Sie ziemlich ähnliche „Gläser“. Sie werden oftmals auch merken, dass diese Objektive ähnlich groß und schwer sind.

Und es gibt auch immer Gegenbeispiele wie das Sigma 50/1.4 und Canon 50/1.4. Beide Objektive sind für eine Vollformatkamera vorgesehen, befinden sich jedoch in einer ganz anderen Gewichtsklasse (810 g im Vergleich zu 290 g).

Aber ansonsten liegen die meisten Objektive gewichtsmäßig ziemlich gleich, zum Beispiel:

Das Panasonic Objektiv 14-50/2.8-3.5 für einen Micro Four Thirds Sensor (Cropfaktor 2) wiegt 490 g und entspricht einem Objektiv 28-100/5.6–7 für eine Vollformatkamera. Ähnliche Objektive lassen sich auch bei Sony, Nikon und Canon finden – nach den Parametern alle ein bisschen besser und somit schwerer, wie z. B. das Sony FE 24-105/4 mit einem Gewicht von 663 Gramm.

Ähnlich sieht es bei dem Sigma Objektiv 50-100/1.8 für APS-C Sensor (Cropfaktor ca. 1.5) mit einem Gewicht von 1,5 kg entspricht einem Objektiv 75-150/2.7 für eine Vollformatkamera. Ähnliche Objektive wie die des Typs 70-200/2.8 existieren jedoch schon sehr lange und werden wiederum von allen Herstellern von Vollformatkameras angeboten. Jedes Exemplar wiegt dabei zwischen 1,3 bis 1,5 kg.

Es hängt vor allem vom Objektiv ab

Die Größe des Bildsensors ist wichtig, aber viel wichtiger ist das Objektiv. Gerade die Kenntnis über den Cropfaktor wird Ihnen dabei helfen, sich zwischen den verschiedenen Systemen auszukennen. Aber niedrigere Werte beim Cropfaktor oder der Lichtstärke bedeuten nicht automatisch, dass es sich um einen Vorteil handelt.

Wenn Sie nämlich Landschaftsaufnahmen mit einer hohen Blende machen, die Sie anschließend in einer niedrigen Auflösung auf Ihrer Website präsentieren, dann ist es praktisch völlig egal, ob Sie eine Vollformatkamera mit einem schweren Objektiv oder eine leicht verstaubare Kompaktkamera hierfür verwendet haben.     

Wichtig ist nämlich vor allem, die jeweiligen Vor- und Nachteile zu kennen und danach selbst zu entscheiden, welche Technik wirklich nötig ist.