rajfotografie

TECHNIEK - Camerasensors en Cropfactor

Van licht naar spanning...

Koop je een camera, zit er geen film meer in! Die tijd is voorbij hoewel er nog steeds film te koop is.

sensor

In digitale camera's zit een lichtgevoelig plaatje, de sensor. Het beeld dat via het objectief op de sensor valt, wordt door de sensor in een elektrische spanning omgezet en op de geheugenkaart opgeslagen.

diodes
Een camerasensor is opgebouwd uit lagen waarvan er één lichtgevoelige diodes bevat. Die zetten licht om in elektrische spanning. De lichtgevoeligheid van een diode heeft direct invloed op de breedte van de opgewekte elektrisch spanning. Is er meer licht dan produceert een diode ook meer spanning.

De andere lagen in de sensor zorgen voor het filteren van UV-licht, IR-licht, moiré en kleuren.

omzetting naar beeld

Een beeld dat via het objectief op de sensor wordt geprojecteerd bestaat uit miljoenen punten van verschillende lichtintensiteit. Zijn er voldoende diodes op de sensor aangebracht dan zullen die de verschillen in die lichtintensiteit registreren en doorgeven als verschillende elektrische spanningen. Die variatie in elektrische spanningen vormt het beeld en is een elektronische kopie van het lichtbeeld dat de camera binnenvalt.

De camera slaat de elektronische kopie op de geheugenkaart op als elektromagnetisch bestand.

ISO-waarde

Diodes zijn dus lichtgevoelig. Die lichtgevoeligheid ligt vast voor iedere diode. Hoe verhoogt een camera dan toch de lichtgevoeligheid wanneer je de ISO-waarde aanpast?

versterken

De standaard ISO-waarde (minimaal 50) van een sensor komt overeen met de standaard lichtgevoeligheid van de diodes. Door de opgewekte spanning van de diodes te versterken verandert hun lichtgevoeligheid niet zelf. Wat wel gebeurt is dat de camera een hogere lichtgevoeligheid simuleert door versterking van de elektrische spanning. Stel dat de spanning met een factor 10 wordt versterkt dan lijkt het alsof de lichtgevoeligheid 10 maal zo groot is. Dat is niet echt zo maar heeft wel hetzelfde effect. Met minder licht fotograferen kan dus door de ISO-waarde (de versterking van de elektrische spanning) te verhogen.

ruis

De ISO-waarde verhogen werkt dus net zoals een lichtdimmer. Naar rechts (hogere ISO-waarde) gaat de lamp harder branden, naar links minder. Het verhogen van de ISO-waarde versterkt ook de 'ruis' die in de afbeelding aanwezig is. Daarom geeft een hogere ISO-waarde meer ruis.

Sensoren

Omdat er camera's zijn met een kleine of grote body verschillen de ingebouwde sensoren ook in afmeting. Verder zullen duurdere camera's betere en grotere sensoren hebben dan de goedkopere modellen. Om het verhaal helemaal ingewikkeld te maken, nieuwere kleine sensoren presteren soms veel beter dan de oudere grote sensoren.

Alle sensoren zetten lichtgolven - elektromagnetische golven - om naar een elektrische lading. De ene sensor doet dat beter, sneller en met minder energieverlies dan de andere. De verschillen tussen sensoren bestaan uit de manier waarop ze hun elektrische ladingen genereren. We kijken naar:

  • CCD
  • CMOS
  • Foveon X3

Charge-Coupled Device

De Charge-Coupled Device of CCD zet lichtgolven om in elektrische ladingen. Een CCD is een chip. De elektrische ladingen die door invloed van licht ontstaan geeft de CCD door via interne condensatoren en schakelingen. De ladingen in de CCD zijn beeldpunten of pixels. Door de verschillen in lading ontstaat een fotografisch beeld dat uit ladingpunten of pixels is opgebouwd.

Een CCD levert hoogwaardige beelden op maar heeft veel energie nodig en is vrij duur om te maken.

Complimentary Metal Oxide Semiconductor

De Complimentary Metal Oxide Semiconductor CMOS is ook een chip. De productiekosten van de CMOS zijn lagere dan die van de CCD. Tegenwoordig lees je het meeste over toepassing van de CMOS in camera's omdat het op dit moment de snelst werkende sensor is die ook voldoende digitale kwaliteit garandeert.

Foveon X3

Recent is daar de Foveon X3 sensor bijgekomen, een product dat Foveon samen met een Zuidkoreaanse partner (Dongbu Electronics) produceert. De X3 technologie stapelt rode, groene en blauwe pixels verticaal wat een betere kwaliteit zou geven. De sensor wordt voorlopig alleen in Sigma producten ingebouwd.

sensorformaten

Genoemde sensortechnieken vinden toepassing in de vele camerasensoren die op de markt zijn.

camerasensor-verhoudingen

De afbeelding toont de benaming van de sensoren en hun afmetingen. 'APS' betekent 'advanced photo system'.

Is groter beter?

Het antwoord is simpel, 'NEEN'!

Het aantal pixels dat een camera kan verwerken op de sensor kent een optimale verhouding tussen oppervlakte van de sensor en het aantal pixels. De stelling 'hoe meer pixels hoe beter' gaat dus niet op. Wil je enorme foto's maken voor reclamedoeleinden, dan heb je veel pixels nodig. Hoe meer hoe beter is hier waar. Ben je niet die reclamefotograaf maar fotografeer je als amateur met ambitie, dan kan je rustig met minder pixels toe. De meeste digitale foto's hebben voldoende pixels om ze online te zetten of te printen, zelfs op een flink formaat. 12 megapixels is al ruim voldoende voor de meeste foto's. Meer is handig maar geen absolute noodzaak.

Laat je dus niets wijsmaken over hoe meer pixels hoe beter. Wel is het waar dat een hele lage resolutie - weinig pixels dus - kwalitatief mindere foto's oplevert. Dat komt haast niet meer voor, zelfs een telefoon levert al foto's af met voldoende pixels!

Cropfactor

Het belangrijkste verschil bij sensorformaten is het verschil tussen een fullframe sensor en een cropsensor. Een fullframe sensor heeft een afmeting van 36x24mm en komt daarmee overeen met het formaat van een 35 mm kleinbeeldfilm. Alle andere sensoren zijn kleiner en heten daarom cropsensoren. De cropfactor geeft de verkleiningsfactor aan.

fullframe - cropsensor

De cirkel in de afbeelding laat zien wat een objectief ziet. De rechthoeken tonen wat de sensor hiervan kan registreren. De grootste rechthoek is het zicht van een fullframesensor en de kleinere rechthoek die van een cropsensor. In de zoeker van je camera of in lifeview zie je uiteraard alleen het rechthoekige beeld.

bereken je cropfactor

De cropfactor is dus een verkleiningsfactor. Het geeft aan hoeveel kleiner een cropsensor is ten opzichte van een fullframesensor. Om dit te berekenen gebruik je de lengte van de diagonalen. Meestal ken je die waarden niet dus kan je niets berekenen. Geen nood. Fabrikanten vermelden in de handleiding altijd de cropfactor van de cameradie je gebruikt. Weet je wèl hoe groot jou sensor is, in millimeters, dan vul je die waarden hieronder in en berekent een script jouw cropfactor.

Sensorlengte in mm
Sensorbreedte in mm
Cropfactor

wat zegt de cropfactor?

De verkleinings- of cropfactor heeft invloed op de effectieve brandpuntsafstand van het objectief dat je gebruikt. Het verandert de brandpuntsafstand niet echt maar geeft aan alsof je met een andere brandpuntsafstand fotografeert.

  1. Objectieven voor fullframe-camera's horen bij de sensor die in een fullframe-camera zit. Het objectief belicht de hele sensor.
  2. Gebruik je een fullframe-objectief op een cropcamera dan valt een deel van het beeld buiten de (kleinere) sensor. Het lijkt alsof er is ingezoomd.
  3. Plaats je een objectief voor een cropcamera op een FF-camera dan zal niet de hele fullframe sensor belicht worden; er ontstaan zwarte - niet belichte - randen aan de zijkant van de afbeelding.
  4. Objectieven voor cropframe-camera's horen bij de sensor die in een cropcamera zit. Het objectief belicht de hele cropsensor.

effectieve brandpuntsafstand

De punten 1 en 4 geven de 'normale' situatie aan die de brandpuntsafstanden niet beïnvloeden. Anders is dat bij de punten 2 en 3. Hiervoor kan je de effectieve brandpunstafstand berekenen met behulp van de cropfactor. De berekening is simpel. Vermenigvuldig de brandpuntsafstand die je gebruikt met de cropfactor van je sensor. De uitkomst is de effectieve brandpuntsafstand.

Bijvoorbeeld, fotografeer je met een brandpuntsafstand van 100mm en de cropfactor is 1.6 dan werk je feitelijk met een brandpuntsafstand van 160mm.