Soorten digitale camera's, sensor grootte en crop-factor

Digitale camera’s bestaan er in vele soorten en maten. Van hele kleine in mobiele telefoons tot full-frame camera’s en zelfs nog groter voor specialistische toepassingen.

Een kleinere sensor betekent eigenlijk dat je een stukje uitknipt (cropt) uit een ‘full-frame’ (of kleinbeeld 24x36mm) beeld. De verhouding full-frame / sensor langs de diagonaal wordt de crop-factor genoemd.
Het sensor-formaat heeft gevolgen voor verschillende zaken.

Sensor informatie

Brandpuntsafstand en Lichtsterkte

Door het croppen gedraagt een objectief zich meer als telelens. Door de opgegeven brandpunts­afstand te vermenigvuldigen met de crop-factor krijg je het 35mm of kleinbeeld equivalent van de brandpuntsafstand. Zo lijkt een 50mm lens op een camera met crop-factor 3 op een 150mm tele voor full-frame.

Het diafragmagetal geeft de verhouding aan tussen brandpuntsafstand en (effectieve) doorsnede van de lensopening. Voor dezelfde lichtsterkte zijn telelenzen dus groter en zwaarder dan lenzen met kleinere brandpuntsafstand.

De conclusie is dat lenzen voor een full-frame camera groter en zwaarder zijn dan vergelijkbare lenzen (brandpuntsafstand en lichtsterkte) voor een kleinere sensor.

Scherpte en Scherptediepte

Scherptediepte geeft aan binnen welke min-max afstand een onderwerp nog als scherp wordt gezien. Dat is afhankelijk van diafragma, brandpuntsafstand en onderwerpsafstand. De sensorgrootte speelt daarin geen directe rol en dat is anders dan verwacht. Dat komt omdat voor een vergelijkbaar beeld de brandpuntsafstand voor een kleinere sensor over­eenkomstig kleiner is. En dat leidt wèl tot een grotere scherptediepte. Bijv. een full-frame opname met een standaard lens 50mm f/8 ziet er qua beeldhoek en scherptediepte net zo uit als een opname met een lens 25mm f/4 op een kleinere sensor met crop-factor 2.

Overigens kan de nabewerking ook effect hebben op de scherptediepte: bij achteraf croppen en/of vergroten wordt ook de onscherpte vergroot wat leidt tot een kleinere scherptediepte!

Bij zeer kleine diafragma’s (vanaf f/16 bij full-frame) treedt onscherpte op door verstrooiing van het licht (diffractie) langs de rand van de diafragma-opening. Bij camera met crop-factor 2 zal die diffractie al een rol gaan spelen bij f/8 en hoger. Bij een kleine sensor (een hoge crop-factor) zal dat de reeks bruikbare diafragma’s beperken.

Objectieven

Voor ontwerpers is het de uitdaging om lenzen te maken die over het beeldoppervlak een scherp beeld opleveren zonder storende beeldfouten (chromatische en andere aberraties).
Naarmate het beeldoppervlak (de sensor) groter is, wordt die uitdaging groter. Het kleinbeeld formaat (2:3) is mooi, maar doordat de hoeken verder uit het centrum liggen is dat minder gunstig voor het lensontwerp dan een vierkanter beeldverhouding (3:4).

Lenzen voor een kleine sensor kunnen met een eenvoudiger ontwerp dezelfde beeldkwaliteit leveren. Bovendien is het gemakkelijker om lenzen te ontwerpen met een groot zoombereik.

Deze effecten komen bovenop de effecten zoals genoemd in de vorige paragraaf. Dat scheelt dus flink in volume, gewicht en kosten van een foto-uitrusting.

Ruis en Dynamisch bereik

Een sensor is een raster van beeldpuntjes (pixels) waarvan ieder beeldpuntje afhankelijk van de hoeveelheid licht die erop valt een bepaalde elektrische lading krijgt die uitgelezen kan worden. Denk i.p.v. licht aan regen en vergelijk de sensor met rijen emmertjes die het water opvangen.

Een kleine sensor heeft bij dezelfde resolutie (aantal pixels) kleinere pixels (emmertjes) die elk minder licht opvangen. Met veel licht zullen de emmertjes van een kleine sensor sneller vol raken (clippen) en dan mogelijk overvloeien naar naastgelegen beeldpunten. In het donker leiden kleine, willekeurige verschillen eerder tot ‘ruis’ (wat wordt versterkt bij hoge ISO).

Het dynamisch bereik is de verhouding tussen wit zonder clipping en zwart ‘zonder’ ruis.
De fysieke grootte van een beeldpunt heeft dus invloed op het dynamisch bereik (naast de kwaliteit van de sensor en de kwaliteit van de beeldverwerking). Een groot dynamisch bereik vraagt grote beeldpuntjes, dus een grote sensor èn een lage resolutie!

Conclusie

Voor de keuze van een foto-uitrusting heeft de sensor-grootte een zeer grote impact.
Een weloverwogen keuze is belangrijk, met een goed beeld van de verschillende consequenties.

Voor de keuze van een foto-uitrusting heeft de sensor-grootte een zeer grote impact.


Een weloverwogen keuze is belangrijk, met een goed beeld van de verschillende consequenties.Een compactcamera met kleine sensor zal voor de veeleisende fotograaf niet de eerste keus zijn.
De foto-uitrusting is weliswaar heel draagbaar en betaalbaar, maar de scherptediepte is al gauw te groot, zodat het onderwerp niet loskomt van de achtergrond, en de foto’s hebben bij weinig licht sneller last van ruis.

Een full-frame camera zal beslist betere beelden opleveren, maar dat gaat wel ten koste van een hoge prijs en veel kilo’s. Bovendien wordt de scherptediepte een punt van aandacht: een onscherpe achtergrond is mooi, maar het is ook lastig om voldoende scherp te krijgen.

Een spreekwoordelijke gulden middenweg is te vinden in de groep camera’s vanaf 1” sensor (de top van Sony en Nikon compactcamera’s) , Four Thirds (Olympus en Panasonic systeemcamera’s) tot APS-C (Canon, Nikon, Pentax of Sony reflex- of systeemcamera’s).

Laat een reactie achter