Über Brennweite, Blende und Schärfentiefe bei verschiedenen Sensorgrößen

Einführung | Sensorgröße und Beschnittfaktor | Frage 1: Bildwinkel, Brennweite und Sensorgröße | Frage 2: Blende, Schärfentiefe und Sensorgröße | Frage 3: Sollte ich meine Kompaktkamera durch eine Systemkamera oder DSLR ersetzen, um eine größere Schärfentiefe zu erreichen? | Frage 4: Gebrauch der Schärfentiefe-Markierungen auf dem Objektiv bei abweichender Sensorgröße | Abschließende Bemerkungen | Referenzen

Auf dieser Seite möchte ich das Thema "Brennweite, Blende und Schärfentiefe bei verschiedenen Sensorgrößen" behandeln. Speziell diskutiere ich die Fragen

Welche Brennweiten erzeugen bei Kameras mit unterschiedlichen Sensorgrößen denselben Bildwinkel? Wie kann ich das berechnen?
Was bedeutet ein nominell identischer Blendenwert für Kameras mit unterschiedlichen Sensorgrößen hinsichtlich Lichtstärke und Schärfentiefe?
Sollte ich meine Kompaktkamera durch eine Systemkamera oder DSLR ersetzen, um eine größere Schärfentiefe zu erreichen?
Wie sind die Schärfentiefemarkierungen auf Objektiven zu benutzen, wenn ein Objektiv an einer Kamera mit anderer Sensorgröße verwendet wird, als für die es gerechnet wurde?

Einführung

Als Benutzer von Digitalkameras weiß man, dass Kameras mit kleinem Sensor eine viel größere Schärfentiefe aufweisen als solche mit größerem Sensor - und als man es vom Film her gewohnt ist. Dies merkt man in vielen Aufnahmesituationen, besonders aber bei Makroaufnahmen. Vor allem für Anfänger, aber zum Beispiel auch für Straßen-Fotografen, macht dies das Fotografieren, zumindest das Scharfstellen, viel einfacher. Auf der anderen Seite wirken Aufnahmen mit großer Schärfentiefe - im Idealfall geht sie von vorn bis hinten - oft langweilig. Anspruchsvolle Hobby- und professionelle Fotografen diskutieren deshalb gern genau das Gegenteil: Wie erreicht man eine möglichst geringe Schärfentiefe, um das fotografierte Objekt vom Hintergrund abzuheben? Dies wird oft noch mit einer "Bokeh"-Diskussion verbunden (d.h. wie "angenehm" der Unschärfebereich abgebildet wird). Oft reicht solchen Fotografen bereits die Schärfentiefe nicht aus, die mit APS-C-Kameras erreicht werden kann, und sie lassen nichts anderes gelten als das sogenannte Vollformat (das dem Kleinbildformat bei Film entspricht). Allenfalls kann man demzufolge bei APS-C-, MFT- und 1"-Sensor-Kameras eine geringe Schärfentiefe erreichen, wenn man sehr nahe an das zu fotografierende Objekt herangeht und dabei so weit wie möglich aufblendet (sofern die Optik dies hergibt).

Seit Handy-Kameras den einfachen und preiswerten Digitalkameras das Leben schwer machen, sind viele Kamerahersteller dazu übergegangen, "Edel-Kompaktkameras" auf den Markt zu bringen, die sich, neben immer noch kompakten Ausmaßen, besonders durch zwei Merkmale auszeichnen: (1) größerer Sensor und (2) lichtstarke Optik (oft allerdings nur im Weitwinkelbereich lichtstark). Interessenten für solche Kameras, aber natürlich auch andere Fotografen stehen somit vor Fragen wie: Was bedeutet eine Anfangsöffnung von zum Beispiel 1:1,8 bei solch einer Kamera im Vergleich zu einer Vollformatkamera mit derselben Anfangsöffnung? Diese und weitere Fragen werde ich, wie oben angekündigt, weiter unten zu beantworten suchen.

Sensorgröße und Beschnittfaktor

Zunächst einige Bemerkungen zu Sensoren unterschiedlicher Größe. Hierfür sind aus historischen Gründen unterschiedliche Bezeichnungen entstanden, die oft wenig über die tatsächliche Sensorgröße ausagen. Am wichtigsten für das folgende ist eine Zahl, die auf Deutsch "Beschnittfaktor" (auch "Formatfaktor" oder "Brennweitenverlängerungsfaktor" und "crop factor" auf englisch) genannt wird. Sie gibt das Verhältnis zwischen der Diagonale desVollformats und der Diagonalen eines anderen Formats (bzw. den Bildwinkeln, s.u.) an. Diese Zahl wird uns weiter unten stets begleiten. Die folgende Tabelle zeigt wichtige Sensortypen mit ihren Maßen und Beschnittfaktoren:

Format	Vollformat	APS-C (DX)	APS-C (Canon)	Foveon (Sigma)	MFT	MFT multi-aspect	1"	2/3"	1/1,7"	1/1,8"	1/2,3"
Maße (mm)	36 x 24	23,7 x 15,6	22,3 x 14,9	20,7 x 13,8	17,3 x 13,0	variabel	13,2 x 8,8 12,8 x 9,3	8,8 x 6,6	7,6 x 5,7	7,2 x 5,4	6,2 x 4,62
Fläche (mm2)	864	370	329	286	225	variabel	116 119	58	43	39	29
Diagonale (mm)	43,3	28,4	27,1	24,9	21,3	20?	16	11	9,5	8,9	7,7
Beschnittfaktor	1,0	1,5	1,6	1,7	2,0	2,2	2,7	4	4,6	4,9	5,6

Bei verschiedenen Quellen unterscheiden sich die Maßangaben der verschiedenen Sensortypen leicht. Hier bin ich im wesentlichen Wikipedia (Formatfaktor) gefolgt. Viele der Werte sind gerundet.

Hier noch zwei Grafiken von Wikipedia zu diesem Thema:

Frage 1: Bildwinkel, Brennweite und Sensorgröße

Der Bildwinkel (beim üblichen rechteckigen Bildformat in der Regel der zur Bilddiagonalen gehörende Wert) bestimmt, wieviel von einer fotografierten Szene auf den Sensor und somit auf das Foto gelangt. Objektive, die unterschiedliche Bildwinkel erfassen, unterscheiden sich in ihrer Brennweite und erlauben so, ganz viel, ganz wenig oder einen "normalen" Eindruck aufzunehmen. Da in der Vergangenheit das Kleinbildformat in der Fotografie dominiert hat, spricht man aber üblicherweise nicht von Bildwinkeln, sondern von Brennweiten (Weitwinkel-, Normal-, Tele-Brennweite), wenn man das Verhalten von Objektiven beschreiben will.

Um den gleichen Bildeindruck bei Kameras mit Sensoren unterschiedlicher Größe zu erzielen, müssen Objektive mit jeweils unterschiedlichen Bildwinkeln/Brennweiten eingesetzt werden. Bei einem sehr kleinen Sensor kann zum Beispiel eine Brennweite, die beim Vollformat eine Weitwinkelobjektiv ergeben würde, bereits einem Tele-Objektiv entsprechen. Deshalb hat man es sich angewöhnt, die Brennweiten aller Digitalkameras auf "Kleinbild-äquivalente" Werte umzurechnen, um sie einfacher vergleichen zu können. Und nicht ganz überraschend, kommt hier wieder der Beschnittfaktor ins Spiel:

Die Kleinbild-Äquivalent-Brennweite* (oder kleinbild-äquivalente Brennweite) ist die Brennweite, die man an einer Kleinbild-Kamera benötigen würde, um denselben Bildwinkel zu erzielen wie mit der tatsächlich verwendeten Brennweite an der tatsächlich verwendeten Sensorgröße.
Der Beschnittfaktor dient als Umrechnungsfaktor zwischen tatsächlicher Brennweite und Kleinbild-Äquivalent-Brennweite:
Kleinbild-Äquivalent-Brennweite = (Tatsächliche Brennweite) * Beschnittfaktor (Beispiele siehe unter Kamera-Beispiele)

*) Auch als KB-Äquivalent-Brennweite (oder KB-äquivalente Brennweite) abgekürzt

Kamera-Beispiele

In der folgenden Tabelle stelle ich Daten einiger Kameras zusammen, insbesondere solcher, die meine Frau und ich besitzen (oder besaßen) oder die ich interessant finde:

			Brennweite
		Beschnitt- faktor	kurz (Weitwinkel)		lang (Tele)
Kamera	Sensorgröße	Beschnitt- faktor	tatsächlich	KB-äquiv.	tatsächlich	KB-äquiv.
Beliebig	Vollformat	1		wie tatsächlich		wie tatsächlich
Leica X Vario	APS-C (DX)	1,5	18 mm	28 mm	46 mm	70 mm
Ricoh GR	APS-C (DX)	1,5	18,3 mm	28 mm	---	---
Ricoh GXR A16	APS-C (DX)	1,5	15,7 mm	24 mm	55,5 mm	85 mm (83,5 mm)
Panasonic GM5 (Kit)	MFT	2	12 mm	24 mm	32 mm	64 mm
Panasonic LX100 Leica Digilux 109	MFT multi-aspect	2,2	10,9 mm	24 mm	34 mm	75 mm
Sony RX100 M1-2	1"	2,7	10,4 mm	28 mm	37,1 mm	100 mm
Sony RX100 M3-5	1"	2,7	8,8 mm	24 mm	25,7 mm	70 mm
Panasonic LX1000 Leica VLux 114	1"	2,7	9,1 mm	25 mm	146 mm	400 mm
Panasonic TZ202	1"	2,7	8,8 mm	24 mm	132 mm	360 mm
Ricoh GX100/200 Ricoh GXR S10	1/1,7"	4,6	5,1 mm	24 mm	15,3 mm	72 mm
Panasonic LF1	1/1,7"	4,6	6,0 mm	28 mm	42,8 mm	200 mm
Ricoh CX4 Ricoh GXR P10	1/2,3"	5,6	4,9 mm	28 mm	52,5 mm	300 mm

In den technischen Daten der Kameras und vor allem in der Werbung der Kamerahersteller werden oft die KB-äquivalenten Brennweiten anstelle der tatsächlichen verwendet, was leicht zu mißverständlichen bis irreführenden Aussagen führen kann. Manchmal ist es gar nicht so einfach, die tatsächlichen Brennweiten herauszukommen, doch meistens stehen sie noch vorn auf den Objektiven...

Frage 2: Blende, Schärfentiefe und Sensorgröße

Nun möchte ich zur - etwas verallgemeinerten - zweiten Frage kommen, die ich am Anfang gestellt habe: Was bedeutet derselbe Blendenwert bei einer Kamera mit kleinerem Sensor und bei einer Vollformatkamera? Hierzu gibt es zwei Antworten:

Hinsichtlich des einfallenden Lichts verhalten sich die Objektive der Kameras entsprechend den physikalischen Blendenwerten, das heißt, die Blendenwerte sind in dieser Hinsicht bei beiden Kameras identisch. Folglich sind auch Belichtungszeit und Sucherhelligkeit gleich.
Hinsichtlich der Schärfentiefe gilt: Die Schärfentiefe einer Kamera mit einem Beschnittfaktor A ist bei einer gegebenen Blendenzahl B identisch mit der Schärfentiefe einer Vollformat/Kleinbildkamera mit einem Objektiv gleichen Bildwinkels, dessen Blende um den Wert A x B geschlossen wurde (nach Prophoto GmbH).
Im Umkehrschluß heißt dies, dass eine Kamera mit einem Beschnittfaktor A > 1 bei gleichem Blendenwert B stets eine größere Schärfentiefe hat als eine Vollformat/Kleinbildkamera mit einem Objektiv gleichen Bildwinkels (allgemein gilt, dass der Schärfentiefenbereich umso größer ist, je größer der Blendenwert ist).

Das klingt so kompliziert, dass ich es auf dieser Seite zunächst auch falsch dargestellt habe! Im Grunde ist es aber ganz einfach: Um die für die Schärfentiefe relevante Blende zu ermitteln, multipliziert man einfach den eingestellten Blendenwert mit dem Beschnittfaktor des Sensors.

Hier ein paar Beispiele:

APS-C-Kamera (Faktor 1,5): Blende 1:2,8 entspricht im Schärfentiefeverhalten Blende 1:4,2 (also etwa 1:4) bei einer Vollformatkamera, Blende 1:8 einer Blende 12
MFT-Kamera (Faktor 2): Blende 1:2,8 entspricht im Schärfentiefeverhalten Blende 1:5,6 bei einer Vollformatkamera, Blende 8 einer Blende 16
1"-Sensor-Kamera (Faktor 2,7): Blende 1:2,8 entspricht im Schärfentiefeverhalten Blende 1:7,6 bei einer Vollformatkamera, Blende 8 einer Blende 21,6 (also fast 1:22)
1/1,7"-Sensor-Kamera (Faktor 4,6): Blende 1:2,8 entspricht im Schärfentiefeverhalten Blende 1:12,9 bei einer Vollformatkamera, Blende 8 einer Blende 36,8 (also jenseits von 1:32)
1/2,3"-Sensor-Kamera (Faktor 5,6): Blende 1:2,8 entspricht im Schärfentiefeverhalten Blende 1:25,8 bei einer Vollformatkamera, Blende 8 einer Blende 44,8

Da die vollen Blenden mit dem Faktor Wurzel 2 (1,414...) abgestuft werden, kann man sagen: Die Schärfentiefe einer APS-C-Kamera entspricht etwa der einer Vollformatkamera, die um eine volle Blendenstufe gegenüber der APS-C-Kamera abgeblendet wurde. Beim MFT-Format sind es dann bereits zwei volle Blendenstufen.

Im Artikel Sensorgröße und Schärfentiefe (von Prophoto GmbH) werden folgende Vor- und Nachteile genannt:

Ein Vorteil der großen Schärfentiefe bei vergleichsweise hoher Lichtstärke [kleiner Sensoren] ist natürlich, dass man, wenn viel Schärfentiefe gewünscht ist, weniger stark abblenden muss, und so oft mit Verschlusszeiten zurechtkommt, die ohne Stativ zu bewältigen sind.
Ein Nachteil der mit abnehmender Sensorgröße zunehmenden Schärfentiefe bei gleicher Blende und gleichem Bildausschnitt ist, dass die Gestaltungsmöglichkeiten mit selektiver Schärfe, also das deutliche Trennen von scharfen und unscharfen Bildbereichen - beispielsweise in der Porträt- oder Makrophotographie -, stark eingeschränkt sind.

Kamera-Beispiele

In der folgenden Tabelle stelle ich blendenbezogene Daten der obigen Kameras hinzu:

			Anfangsöffnung		Min. Öffnung**		Brennweitenbereich
Kamera	Sensorgröße	Beschnitt- Faktor	nominell	Für DOF	nominell	für DOF	nominell	äquivalent
Beliebig	Vollformat	1	1,0...	wie nominell	16 - 32	wie nominell	je nach Objektiv	wie nominell
Leica X Vario	APS-C (DX)	1,5	3,5 - 6,4	5,6 - 9,6	16	24	18 - 46 mm	28 - 70 mm
Ricoh GR	APS-C (DX)	1,5	2,8	4,2	16	24	18,3 mm	28 mm
Ricoh GXR A16	APS-C (DX)	1,5	3,5 - 5,5	5,6 - 8,25	16	24	15,7 - 55,5 mm	24 - 85 mm
Panasonic GM5 (Kit)	MFT	2	3,5 - 5,6	7 - 11,2	22	44	12 - 32 mm	24 - 64 mm
Panasonic LX100 Leica Digilux 109	MFT multi-aspect	2,2	1,7 - 2,8	3,74 - 6,16	16	35,2	10,9 - 34 mm	28 - 75 mm
Sony RX100 M1-2	1"	2,7	1,8 - 4,9	4,86 - 13,23	11	29,7	10,4 - 37,1 mm	28 - 100 mm
Sony RX100 M3-5	1"	2,7	1,8 - 2,8	4,86 - 7,56	11	29,7	8,8 - 25,7 mm	24 - 70 mm
Panasonic LX1000 Leica VLux	1"	2,7	2,8 - 4	7,56 - 10,8	11	29,7	10,9 - 34 mm	25 - 400 mm
Panasonic TZ202	1"	2,7	3,3 - 6,4	8,91 - 17,28	8	21,6	8,8 - 132 mm	24 - 360 mm
Ricoh GX100/200 Ricoh GXR S10	1/1,7"	4,6 (4,55)	2,5 - 4,4	11,38 - 20,0*	8?	36,4?	5,1 - 15,3 mm	24 - 72 mm
Panasonic LF1	1/1,7"	4,6 (4,55)	2,0 - 5,9	9,1 - 26,85*	8	36,4	6,0 - 42,8 mm	28 - 200 mm
Ricoh CX4 Ricoh GXR P10	1/2,3"	5,6	3,5 - 5,6	19,6 - 31,36	5,6?	31,36?	4,9 - 52,5 mm	28 - 300 mm

*) Mit Beschnittfaktor 4,55 berechnet; **) die minimale Öffnung ergibt maximale Schärfentiefe aber oft schon Unschärfen durch Beugung

Bei einer gegebenen Brennweite liegt der Blendenbereich zwischen der Anfangs- und der minimalen Öffnung. Und dies beschränkt die Möglichkeiten, die Schärfentiefe zu beeinflussen.

Für den genaueren Vergleich von Kameras mit unterschiedlichen Sensoren hinsichtlich des Schärfentiefeverhalten, ist die obige Tabelle eher nicht geeignet. Hierfür wählt man besser eine bestimmte Blende (1:5,6, 1:8, ...) aus, die alle Kameras einstellen können, und dazu eine bestimmte "äquivalente" Brennweite, damit alle Kameras (in etwa) den gleichen Bildausschnitt zeigen. Dabei zeigt sich, dass der Schärfentiefenbereich dann nur von der "DOF-relevanten" Blende abhängig ist. Vereinfacht gesagt, ist er umso größer, je größer dieser Blendenwert ist. Ich habe dieses alles "empirisch" ermittelt, obwohl die Antworten zu Frage 2 dies schon aussagen. Nachdem ich mehrere Blendenwerte und zwei Brennweiten habe durchrechnen lassen, erhielt ich für Kameras mit unterschiedlich großen Sensoren bei unterschiedlichen Blenden in etwa gleiche Schärfentiefebereiche (mit dem Beschnittfaktor als Verhältnis). Aufgrund gewisser Ungenauigkeiten der Eingabedaten gab es allerdings keine exakten Übereinstimmungen, doch das "Prinzip" war klar erkennbar. Mehr dazu unter Frage 3!

Frage 3: Sollte ich meine Kompaktkamera durch eine Systemkamera oder DSLR ersetzen, um eine größere Schärfentiefe zu erreichen?

Nach dem in der Einführung Gesagten klingt diese Frage etwas widersinnig, denn wurde da nicht behauptet, dass Kompaktkameras mit kleinem Sensor eine viel größere Schärfentiefe haben als Kameras mit großem Sensor? Ich habe zugegebenermaßen das auch so angenommen, ohne es jemals wirklich überprüft zu haben - bis mir ein Freund im Zusammenhang mit Nah-/Makroaufnahmen die folgende Frage stellte:

Natürlich könnte die Tiefenschärfe größer sein, ich bin mir aber nicht sicher, ob mir das mit aufwändigerer Kamera mit der kleineren Blende gelingen würde.

Im Nahbereich ist auch bei Kameras mit kleinem Sensor die Schärfentiefe oft so gering, dass der Wunsch nach mehr Schärfentiefe aufkommt! Wären also Kameras mit großem Sensor eine Alternative?

Als ich mit dieser Frage konfrontiert wurde, hatte ich schon wieder vergessen, dass ich diese Seite angelegt hatte und dass sie im Grunde die Antwort enthielt. So ging ich, wie oben schon angedeutet, den empirischen und etwas mühsamen Weg über die exemplarische Berechnung der Schärfentiefe. Die Schärfentiefe-Formeln erschienen mir für eine schnelle Antwort zu komplex, und so suchte ich nach einem geeigneten Schärfentieferechner, den ich bei Vision Doctor fand. Er benötigte unter anderem Angaben für den Unschärfekreis und die tatsächliche Brennweite (also nicht die äquivalente!). Da es nur um das Prinzip ging, wählte ich eine äquivalente Brennweite von 28 mm, um einen gleichen Ausschnitt/Bildwinkel für die unterschiedlichen Kameras zu erhalten, und rechnete diese für die jeweiligen Sensoren um den ensprechenden Beschnittfaktor auf die tatsächliche Brennweite um (sofern diese nicht schon in den technischen Daten stand). Ferner wählte ich Blende 8 und eine Entfernung von 50 cm. Außerdem berechnete die für die Schärfentiefe effektive Blende nach der oben angegebenen Formel. Die Daten zeigten deutlich, dass die Schärfentiefe bei gleicher Blende mit zunehmender Sensorgröße abnahm. Da mich das noch nicht ganz befriedigte, legte ich noch eine größere Tabelle mit mehr Blendenwerten an. Darin konnte ich schnell erkennen, dass die "DOF-relevante" Blende stets in etwa den gleichen Schärfentiefenbereich erzeugte. Damit hatte ich empirisch gefunden, was ich eigentlich schon ohne all die Arbeit hätte wissen können... Nun gut, das eine stand als "Behauptung" ohne Begründung in einem Artikel, das andere war nun ein "Fund mit eigenen Augen"... Eigentlich hätte die Formel für die Schärfentiefe dieses Ergebnis auch liefern und damit begründen können - aber dieser Weg erschien mir zu kompliziert...

Hier zur Veranschaulichung des Geschriebenen ein Auszug aus meinen Berechnungen:

Äquivalente Brennweite: 28 mm, Entfernung: 50 cm			Eingestellte Brennweite	Eingestellte Blende: 8		Eingestellte Blende: 5,6
Kamera/-Typ	Sensortyp	Beschnittfaktor	Eingestellte Brennweite	DOF	DOF-relevante Blende	DOF	DOF-relevante Blende
Ricoh CX4	1/2,3"	5,6	5,0 (4,9) mm	2142,65 mm?	44,8?	821,67 mm	31,4
Pana LF1	1/1,7"	4,6 (4,55)	6,0 (6,1) mm	1176,36 mm	36,8	601,42 mm	25,8
Sony RX100, Pana TZ202	1"	2,7	10,4 mm	481,67 mm	21,6	311,54 mm	15,1*
MFT	4/3"	2	14 mm	334,20 mm	16*	225,57 mm	11,2**
APC-C	APS-C	1,5	18,3 mm	239,02 mm	12**	165,12 mm	8,4***
Vollformat	Vollformat	1	28 mm	155,17 mm	8***	108,75 mm	5,6

*, **, ***) Hier sieht man, dass bei ähnlichen "DOF-relevanten" Blenden auch ähnliche DOF-Bereiche erzielt werden; ?) Ich weiß nicht, ob diese Blende überhaupt einstellbar ist und wenn ja, ob sie nicht durch Einsatz eines Graufilters erzeugt wird.
Hinweis: Da die Eingabedaten gewissen Ungenauigkeiten unterlagen, sind die Ergebnisse nur als Anhalt zu verstehen!

Mit Kameras mit kleinen Sensoren kann man also grundsätzlich größere "DOF-relevante" Blenden und damit größere Schärfentiefebereiche erreichen als Kameras mit größeren Sensoren, sofern ausreichend große (physikalische) Blenden eingestellt werden können. Das entspricht dem, was man typischerweise beim praktischen Fotografieren erlebt. Aber natürlich gibt es auch noch ein paar mehr Dinge zu bedenken, die ich im folgenden diskutieren möchte.

Beugungsunschärfe

Beugungsunschärfe setzt bei Kameras mit kleinen Sensoren bei niedrigeren Blenden ein als bei solchen mit größeren Sensoren (siehe Seite Calculating the Optimum Aperture for Different Sensor Sizes (Diffraction Limit)). Deshalb haben viele Kompaktkameras nur einen geringen Blendenspielraum und erzeugen Blendenwerte teilweise durch den Einsatz von Graufiltern (manche Kompaktkameras haben überhaupt nur zwei physikalische Blendenwerte).

Zunächst einmal verringert Abblenden bestimmte Objektivfehler; andererseits macht die zunehmende Beugungsunschärfe diesen Vorteil wieder zunichte, so dass es eine "optimale Blende" gibt, die die besten Ergebnisse liefert. Meine verallgemeinerten (berechneten) Ergebnisse für "optimale Blenden" bei unterschiedlichen Sensortypen sind:

f/4: Kameras mit kleinem Sensor (1/2.3", 1/1.7")
f/8: Kameras mit 1"-Sensor
f/11: MFT(4/3")-Kameras
f/16: APS-C-Kameras
f/22: Vollformatkameras

Beugungsunschärfe setzt viel früher ein und ist ein allmählicher Prozess. Manche Autoren setzen die Grenzen für "erträgliche Beugungsunschärfe" niedriger an, nennen also größere Blendenöffnungen. Wie die Liste zeigt, hat man wegen der Beugungsunschärfe bei Kameras mit kleinen Sensoren einen geringeren Blendenspielraum als bei solchen mit großen. Für Kameras mit großen Sensoren kann man Objektive mit Minimalblenden von 22 oder gar 32 und mehr erwerben und erreicht damit ebenfalls eine große Schärfentiefe. Damit bleibt die Beugungsunschärfe zwar gering, aber man verliert gewaltig an Lichtstärke. Mehr dazu weiter unten!

Fazit: Beugungsunschärfe bedeutet einen kleineren Blendenspielraum bei Kameras mit kleinen Sensoren.

Lichtstärke

Wie bei Frage 2 geklärt, hängt die Lichtmenge, die bei einen bestimmten Blendenwert auf den Sensor fällt, nicht von dessen Größe ab. Kameras mit kleinem Sensor haben also schon bei großen Öffnungen eine große Schärfentiefe, weil dafür ja die DOF-relevante Blende zählt, so dass man damit oft noch Aufnahmen aus der Hand machen kann.

Beispiel: Blende 8 bei einer 1"-Sensor-Kamera entspricht etwa Blende 22 bei einer Vollformat-Kamera. Das sind immerhin drei Lichtwerte (oder Blendenstufen)!

Fazit: Kameras mit kleinen Sensoren brauchen weniger Licht, weil sie nicht so weit abgeblendet werden müssen, um eine große Schärfentiefe zu erreichen.

Verhalten bei hohen ISO-Werten

Kameras mit großem Sensor haben ein viel besseres (Rausch-)Verhalten bei hohen ISO-Werten als solche mit kleinem Sensor. Bei kleinen Sensoren mag man oft kaum über ISO 400 gehen, ISO 800/1600 ist je nach Kamera bei 1"-Sensoren die Grenze, ISO 1600/3200 bei MFT- und APS-C-Kameras und bei einigen Vollformatkameras sind ISO 6400 oder gar 12800 noch akzeptabel, vor allem, wenn es um Nah- und Makroaufnahmen geht.

Damit können Kameras mit großem Sensor das Problem des Lichtverlustes durch kleinere Blendenöffnungen für mehr Schärfentiefe zumindest im Prinzip ausgleichen. Ob das tatsächlich der Fall ist, kann ich am grünen Tisch nicht entscheiden, dies kann man nur anhand der Ergebnisse entscheiden.

Fazit: Kameras mit großem Sensor können den Nachteil, für große Schärfentiefe weiter abgeblendet werden zu müssen, durch ein besseres Verhalten bei hohen ISO-Werten ausgleichen.

Generell bessere Bildqualität bei größeren Sensoren

Generell wird großen Sensoren eine bessere Bildqualität, zum Beispiel höhere Dynamik, zugesprochen als kleinen. Auch diese Tatsache könnte im Zwiefelsfall den Unterschied zu einer Lösung mit kleinem Sensor machen!

Fazit: Große Sensoren haben weitere Vorteile gegenüber kleinen, die sich in besser Bildqualität niederschlagen.

Zusammenfassung

Ob Kameras mit großen oder solche mit kleinen Sensoren bei Nah- und Makroaufnahmen im Vorteil sind, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, die sich teilweise ausgleichen, und nur in der Praxis wird man entscheiden können, welche Lösung für einen besser ist. Meine Erfahrung ist jedenfalls, dass Nah- und Makroaufnahmen mit Kompaktkameras wesentlich problemloser zu bewerkstelligen sind. Versuche mit Kameras mit großem Sensor und Makro-Objektiven führten jedenfalls besonders in der Anfangsphase bei mir zu wenigen Treffern und viel Frust...

Frage 4: Gebrauch der Schärfentiefe-Markierungen auf dem Objektiv bei abweichender Sensorgröße

Als ich das M-Mount-Objektivadaptermodul für meine Ricoh GXR erwarb und es mit Leica M-Objektiven verwendete, fiel mir auf, dass bestimmte Bildelemente nicht scharf waren, obwohl sie innerhalb der Schärfentiefenzone lagen, die auf dem Objektiv für die verwendete Blende markiert war (siehe Fotos unten; im Englischen spricht man von "zone focusing", wenn diese Methode verwendet wird). Erst durch Zufall stieß ich auf die Tatsache, dass man eine andere Blende als die eingestellte berücksichtigen muss, wenn man ein Vollformat-Objektiv an einer Kamera mit kleinerem Sensor verwendet. Wichtig ist nur, dass man das in der Eile des Fotografieren auch nicht vergisst...

Grundsätzlich gilt: Verwendet man Vollformat-Objektive an Kameras mit kleinerem Sensor, muss der Blendenwert durch den Beschnittfaktor geteilt werden, um den für die Ermittlung der Schärfentiefe relevanten Blendenwert zu erhalten.

Beispiel: Wenn bei einem M-Bajonett-Objektiv (Vollformat-Objektiv) an der Ricoh GXR (APS-C mit Beschnittfaktor 1,5) Blende 5,6 eingestellt ist, müssen die Markierungen für Blende 5,6/1,5 = 3,73, also etwa Blende 3,5 - sofern vorhanden - verwendet werden, ansonsten die der nächstgrößeren Blende (oder man muss Zwischenwerte schätzen).

Fotos: Entfernungsskala mit Schärfentiefe-Markierungen auf Objektiven mit M-Bajonett - Minolta M-Rokkor 1:2,8/28 mm (links) und Voigtländer Color Skopar Pancake II 1:2,5/35mm (rechts). Beim linken Objektiv ist Blende 8 eingestellt, berücksichtigt werden müssen aber die Markierungen von Blende 1:5,6, weil es an einem APS-C-Modul montiert isr!!! Beim rechten Objektiv müssten die nicht-existierenden Markierungen für Blende 1:2.8 berücksichtigt werden, wenn es an einer APS-C-Kamera verwendet werden würde, weil es auf Blende 4 eingestellt ist.

In der Literatur habe ich gefunden, dass der exakte Blendenwert für Vollformat-Objektive, die an APS-C-Kameras verwendet werden, um zwischen 1,3 und 1,5 Blendenstufen zu verändern ist (dennoch wurde der Einfachheit halber eine Blendenstufe empfohlen). Da dort jedoch keine Details angegeben waren, habe ich mir meinen eigenen "Reim" darauf gemacht und nachgeschaut, wie der Beschnittfaktor für verschiedene APS-C-Sensortypen in Relation zu den Veränderungen der Blendenwerte steht (wenn man den Zerstreuungskreis nicht berücksichtigt; aber der sollte bei so ähnlichen Sensorgrößen vergleichbar sein). Die folgende Tabelle soll dies verdeutlichen:

Sensortyp	Beschnittfaktor	Faktor	Blendenstufen
		1,414213562 √2	1
APS-C (DX)	1,5 (1,51, 1,52)	1,5	< 1 1/3
		1,587401052 2*6.√2	1 1/3
APS-C (Canon)	1,6	1,6	< 1 1/2
		1,681792831 √2*4.√2	1 1/2
Foveon (Sigma)	1,7	1,7	> 1 1/2
MFT	2	2	2

Die Tabelle zeigt, dass für "DX"-Sensoren, wie ihn die Ricoh GXR, Ricoh GR und die Leica X Vario besitzen, der Unterschied noch deutlich unter 1 1/3-Blendenstufen liegt*. Hier macht man keinen großen Fehler, wenn man die Schärfentiefe-Markierungen der nächstgrößeren Blende verwendet. Bei APS-C-Sensoren von Canon liegt der Unterschied bei etwa 1 1/3 Blendenstufen und bei Foveon-Sensoren bei etwa 1,5 Blendenstufen - hier sind die Unterschiede schon deutlicher. Bei MFT-Sensoren sind es bereits zwei Blendenstufen, um die die Ablesung zu verändern ist.

*) Der Beschnittfaktor 1,5 liegt ziemlich genau zwischen einer vollen Blendenstufe von √2 (1,414...) und 1 1/3 Blendenstufen (1,587).

Zusammenfassung

Bei gleichem Bildausschnitt unterscheiden sich die Brennweiten von Objektiven an Kameras mit unterschiedlichen Sensorgrößen um den Beschnittfaktor, mit dem die Brennweiten der jeweiligen Objektive zu multiplizieren sind, um die KB-äquivalenten Brennweiten zu erhalten.
Was die Lichtmenge (und die entsprechenden Konsequenzen) angeht, verhalten sich gleiche Blendenwerte bei Kameras mit unterschiedlichen Sensorgrößen identisch.
Bei der Schärfentiefe gilt für gleiche Bildausschnitte (äquivalente Brennweite einstellen!) und Blendenwerte: Die eingestellte Blende muss mit dem Beschnittfaktor multipliziert werden, um die für die Schärfentiefe relevante Blende zu erhalten.
Beispiele: Für APS-C-Kameras ist die für die Tiefenschärfe wirksame Blende um (gut*) eine Stufe kleiner, bei MFT-Kameras um zwei.
Verwendet man Vollformat-Objektive an Kameras mit kleinerem Sensor gilt im Umkehrschluss: Der Blendenwert muss durch den Beschnittfaktor geteilt werden, um den für die Ermittlung der Schärfentiefe relevanten Blendenwert zu erhalten.
Für APS-C-Kameras ist der Blendenwert um (gut*) eine Blende zu verkleinern, bei MFT-Kameras um zwei. Dies ist beim Gebrauch der Schärfentiefe-Markierungen am Objektiv unbedingt zu beachten!

*) Der Unterschied ist zumindest beim DX-Format so gering, dass es in der Praxis ausreicht, einen vollen Blendenwert anzusetzen.

Referenzen

Wikipedia: Bildsensor (de.wikipedia.org/wiki/Bildsensor)
Wikipedia: Formatfaktor (de.wikipedia.org/wiki/Formatfaktor)
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