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GRUNDLAGEN: Pixelstürmer 2.0: Wie viel Auflösung ist genug?


CHIP Foto-Video - epaper ⋅ Ausgabe 1/2020 vom 04.12.2019

Ob DSLR oder spiegellos, Vollformat oder APS-C: Die Kamerahersteller überbieten sich wieder einmal mit Auflösungsrekorden. Doch wie wichtig sind Megapixel für die Fotografie wirklich?


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Bildquelle: CHIP Foto-Video, Ausgabe 1/2020

W er sich schon etwas länger für die Digitalfotografie interessiert, erlebt gerade ein Déjà-vu: Neue Systemkamera-Modelle trumpfen mit immer höher auflösenden Sensoren auf. Erst zehn Jahre ist es her, dass die Hersteller die Auflösung in bis dahin ungeahnte Höhen von um die 30 Megapixel getrieben haben – bis sich bei den Kunden die Erkenntnis durchsetzte, dass mehr Auflösung nicht unbedingt bessere Bildqualität bedeutet. ...

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... Denn die auf dem Sensor dicht an dicht gepackten Pixelelemente lieferten, wenn wenig Licht höhere ISO-Werte nötig machte, ein zunehmend unsauberes Signal, sprich Bildrauschen.

Doch die Entwicklung einer neuen Pixelarchitektur hat die Lichtausbeute gesteigert – bei zugleich weniger Bildrauschen. So setzen einige Hersteller zu einer neuen Megapixel-Jagd an, wie etwa Canon mit den 32 Megapixel starken neuen EOS-Modellen 90D und M6 Mark II. Im Kleinbild-Sektor wiederum hat Sony die Alpha 7R Mark IV mit effektiv 60 Megapixeln vorgestellt.

Rechentricks der Sensorhersteller

Sony wirbt gar mit 61 Megapixeln für sein Flaggschiff. Da jedoch immer einige Pixel an den Rändern des Sensors zur Ermittlung des Grundrauschens reserviert sind, stehen effektiv nur 60,2 Megapixel zur erfügung. Doch auch diese Zahl geht nicht ausschließlich auf gemessene Farb- und Helligkeitsinformationen zurück, sondern zu einem großen Teil auf interpolierte Werte. Die Ursache: CMOS-Sensoren sind mit Farbfiltern im Bayer-Muster überzogen, ein Pixel kann also nur Licht einer bestimmten Wellenlänge messen: Rot, Grün oder Blau (RGB). Um dennoch für jedes Pixel einen RGB-Wert angeben zu können, werden die fehlenden zwei aus den Informationen der umliegenden Pixel generiert. Dadurch wird das Bild natürlich nicht detailreicher, fehlerhafte Informationen werden sogar verstärkt.

Sony 7R Mark IV

Sensorauflösung: 9.504 x 6.336 Pixel Sonys neues Flaggschiff Alpha 7R IV (ca. 3.500 Euro) einhält einen Exmor-R-Bildsensor mit 60,2 Megapixeln effektiver Auflösung. Auch dank der überragenden Schärfe setzt sich das Modell an die Spitze unserer Bestenliste der Kameras mit Vollformat-Sensoren. Damit sind Profi-Fotografen für großformatige Werbekampagnen und gleichzeitig eventuelle Änderungswünsche der Kunden gewappnet.

Gigantische Auflösungsreserve

Ein 60-Megapixel-Sensor (9.504 x 6.336 Pixel) nimmt eine Bergkulisse in allerfeinsten Details auf. Durch die hohe Auflösung bleibt später genügend Reserve für engere Ausschnitte.

Exmor R: Sensorarchitektur für mehr Auflösung

Nicht nur in Sony-Kameras, sondern in den meisten hochauflösenden Fotoapparaten und auch vielen Smartphones steckt ein „Exmor R“, ein von Sony gebauter rückseitig belichteter CMOS-Sensor. Seine spezielle Architektur macht es möglich, eine große Menge Pixel auf eine relativ kleine Fläche zu packen.
Eine „Mikrolinse“ sammelt Licht, das durch den Farbfilter hindurch in die Schicht aus Siliziumsubstrat emittiert, wo Photonen in Elektronen umgewandelt werden. Das so entstandene elektrische Signal wird über Transistoren an den Prozessor weitergegeben.
Die ersten Generationen der Exmor-Sensoren waren noch frontseitig belichtet, die Photonen mussten also die Transistoren passieren, um zur Siliziumschicht zu gelangen. Dadurch war das Signal schwächer und störanfälliger.

Maximale Lichtempfindlichkeit: Querschnitt durch einen rückseitig belichteten Exmor-R-Sensor

Das ist kein spezieller Rechentrick von Sony, sondern bei allen Kameraherstellern gängige Praxis. Wer diese Trickserei zurücknehmen möchte, der kann die Auflösung nachträglich per „Downsampling“ reduzieren. Dabei wird die Bilddatei auf 25 Prozent ihrer ursprünglichen Größe kleingerechnet – also Breite und Höhe halbiert. Das Ergebnis ist ein saubereres und fast genauso detailreiches Bild, das deutlich weniger Speicherplatz benötigt. Es empfiehlt sich aber ohnehin, sich beim Kauf einer neuen Kamera nicht nur an der Sensorauflösung zu orientieren. Das Objektiv und die Bildverarbeitung im Prozessor haben ebenfalls einen großen Einfluss auf die Bildschärfe. Das ist auch der Grund, weshalb alle Kameras in unserem Testlabor ihre tatsächliche Auflösung unter Beweis stellen müssen, die in „Linienpaaren pro Bildhöhe“ angegeben wird. Die Canon EOS 90D beispielsweise schafft 2.304 Linienpaare pro Bildhöhe – das ist der Spitzenwert bei APS-C-Kameras. Die gemessene Auflösung ist im Übrigen immer auch abhängig von der Lichtempfindlichkeit: Bei höheren ISO-Werten kann die Schärfe deutlich einbrechen.


Im CHIP-Testlabor müssen alle Kameras ihre tatsächliche Auflösung unter Beweis stellen.


Die vielen Nachteile

Aufnahmen mit 60 Megapixeln, das hört sich erst einmal grandios an. Doch in der täglichen Praxis gehen mit der hohen Auflösungsreserve eben auch Nachteile einher. Neben dem höheren Bildrauschen ist das auch die enorme Dateigröße: Ein durchschnittliches JPEG der Sony Alpha 7R IV beansprucht rund 40 MByte, ein unkomprimiertes RAW sogar 120 MByte. Da gilt es, sicherheitshalber eine dritte oder vierte Speicherkarte in die Fototasche zu packen.

Auch für die Kamera sind solche Dateigrößen ein Problem, schließlich müssen die Aufnahmen vom Bildprozessor erst einmal optimiert und gespeichert werden, bei Serienbildern sogar blitzschnell. Obwohl das aktuelle Sony-Flaggschiff einen neuen Prozessor mitbringt, schneidet die Kamera in puncto Geschwindigkeit schlechter ab als die Vorgängerin: Beispielsweise sinkt die Serienbildgeschwindigkeit bei RAW von 9 auf 6,9 Bilder pro Sekunde, die maximale Serienlänge nimmt um etwa zehn Aufnahmen ab.

Doch damit nicht genug: Die vielen Daten wollen ja auch am Computer gesichtet, bearbeitet und archiviert werden. Man benötigt also einen Rechner und ein Backup-System, die mit den Datenmengen klarkommen.

Immer schärfer, immer feiner

Auflösungsstarke Systemkameras der letzten fünf Jahre

Wer also seine alte Systemkamera gegen eine neue, höher auflösende des gleichen Herstellers eintauscht, sollte auch seine Objektive kritisch checken: Reicht deren Abbildungsleistung für die neue Kamera aus? Vor allem die günstigeren „digitalen“ Optiken dürften den Schärfeeindruck schmälern. Die Auflösungsboliden verlangen nach hochwertigen Objektiven – am besten bildstabilisiert, denn bei der enormen Schärfe können schon leichteste Wackler im Bild auffallen.

Weniger ist oft mehr

Doch niemand ist gezwungen, bei jeder Aufnahme gleich die höchste Auflösung zu wählen: Wenn der Fotograf die Bilder bestimmter Shootings keineswegs großformatig ausdrucken möchte oder wenn der Platz auf der Speicherkarte begrenzt ist, bietet es sich an, die Pixel-Abmessungen im Kameramenü zu reduzieren. Meist stehen neben L („Large“) auch M („Medium“) und S („Small“) zur Verfügung, dazu kommt die Möglichkeit einer stärkeren JPEG-Komprimierung.

Bei Vollformat-Kameras gibt es außerdem den APS-C-Crop: Bei dieser Einstellung wird lediglich der zentrale Bereich des Bildsensors ausgemessen, und zwar in APS-C-Größe. Eigentlich dient diese Funktion dazu, den Einsatz von APS-C-Objektiven mit kleinerem Bildkreis zu ermöglichen, doch lässt sich damit auch Speicherplatz sparen. Bei der Alpha 7R IV zum Beispiel sinkt im Crop-Modus die Auflösung von 60 auf 26 Megapixel.

Auflösungs-Boliden für Profis

Ist eine Kamera jenseits der 30-Megapixel-Grenze also wirklich eine gute Idee? Was Amateurfotografen angeht, sind da durchaus Zweifel angebracht. Doch für Profis kann, je nach Arbeitsschwerpunkt, eine hochauflösende Kamera durchaus sinnvoll sein: Wer eine Fotoproduktion konsequent mit 60 Megapixeln fotografiert, kann nahezu jeden Kundenwunsch realisieren, gerade auch wenn dieser erst nachträglich geäußert wird. Die riesige Auflösungsreserve erweitert definitiv den Spielraum bei Hochglanz-Werbekampagnen, XXL-Plakatwänden oder auch für Detailausschnitte von hoher Qualität, die mit anderen, weniger hochauflösenden Kameras so nicht möglich wären.

Mit ihren 60 Megapixeln stößt die Sony Alpha 7R IV in Bereiche vor, die bislang dem Mittelformat vorbehalten waren. Und sie dürfte bald Konkurrenz aus dem Kleinbildsensor-Lager bekommen: In der Fotobranche geht das Gerücht um, dass die Nachfolgerin der Nikon D850 mit dem gleichen hochauflösenden Bildsensor von Sony ausgestattet sein könnte, und auch von Canon ist 2020 ein hochauflösendes Modell mit möglicherweise sogar 80 Megapixeln zu erwarten.

Darf’s noch ein bisschen mehr sein?

„Super Resolution“ durch Mehrfachbelichtung

Manche Kameras von Sony, Olympus, Pentax und Hasselblad beherrschen eine mit „Super Resolution“ bzw. „Multi-Shot“ bezeichnete Technik, um die Auflösung einer Aufnahme noch weiter zu steigern. Damit lassen sich statische Motive mehrmals ablichten, wobei der Sensor dazwischen um jeweils ein oder ein halbes Pixel bewegt wird – in automatischer Reihenfolge. Diese Einzelaufnahmen werden dann in der Kamera zu einer Bilddatei mit riesiger Auflösung zusammengefügt. Der besondere Vorteil dieser Technik: Durch das dreimalige Verschieben können für jedes Pixel die „echten“ Farben gemessen werden, eine Interpolation der beiden anderen Farbkanäle ist also überflüssig.

Pixel-Trickserei: Ein hochauflösender „Multishot“ besteht im Prinzip aus mehreren Aufnahmen, die um ein bzw. ein halbes Pixel versetzt aufgenommen und anschließend miteinander errechnet wurden.


Megapixel-Monster: In der Mittelformat-Kamera Hasselblad H6D-400C steckt ein 100-Megapixel-Sensor. Per Multishot sind 400 Megapixel möglich.

Optimale Auflösung für den Druck

Die Sache mit dem dpi-Wert: Darauf sollte man beim Ausbelichten achten

Die Auflösung einer Digitalaufnahme bemisst sich einfach in Pixel. Sobald die Datei jedoch zu Papier gebracht wird, kommt eine weitere Größe ins Spiel, welche die Sache komplizierter macht: dpi („dots per inch“). Die Druckauflösung gibt an, aus wie vielen Punkten pro Inch das Bild zusammengesetzt wird.

Dieses Magazin hier wird in 300 dpi gedruckt, auch Fotolabore arbeiten in der Regel mit dieser Auflösung. Lediglich Fineart-Prints werden teilweise noch feiner ausgegeben. Für die Betrachtung aus etwa 30 Zentimetern Abstand gelten 300 dpi als ideal, feine Details werden scharf abgebildet, ohne dass einzelne Farbpunkte erkennbar wären.

Wenn Sie also wissen möchten, in welcher Größe sich ein 24-Megapixel-Bild drucken lässt, rechnen Sie die Werte einfach um (etwa unter www.blitzrechner.de). Das Ergebnis bei 300 dpi: 50 x 33 cm. Tatsächlich sind aber deutliche größere Drucke möglich, was mit dem Betrachtungsabstand zusammenhängt: Um ein Wandbild als Ganzes in Augenschein zu nehmen, tritt der Betrachter einen Schritt zurück – bei großen Plakaten auch mehrere. Damit sind die einzelnen Farbpunkte für das Auge immer weniger gut erkennbar und die benötigte Druckauflösung sinkt.

Von nah bis fern: Je größer der Betrachtungsabstand, desto schlechter kann eine Person einzelne Druckpunkte voneinander unterscheiden. Ab zwei Meter Entfernung geht auch eine Druckauflösung von 50 dpi in Ordnung