DSLR-Wissen - Vollformat versus APS-C

Unter den digitalen Spiegelreflexkameras wird zwischen Vollformat und APS-C Kameras unterschieden. Bei Vollformatkameras (auch Full Frame Kameras genannt) hat der Bereich des Bildsensors, welcher das Bild aufzeichnet, in etwa die Größe wie der lichtempfindliche Bereich eines herkömmlichen 35mm Filmes, nämlich ca. 36mm × 24mm. Die Bildwirkung entspricht also in etwa der von Bildern, welche mit analogen Kleinbildkameras aufgenommen wurden (Spiegelreflex oder auch analoge Kompaktkameras).
In APS-C DSLR-Kameras ist ein deutlich kleinerer Sensor verbaut, meist mit den Abmessungen von 22,5mm × 15,0mm, es werden aber in der Regel die gleichen Objektive verwendet wie an einer Vollformatkamera. Da der Sensor einer APS-C Kamera allerdings kleiner ist, wird auch nur ein kleinerer Teil des vom Objektiv auf die Sensorebene projizierten Bildes aufgezeichnet. APS-C-Format Kameras (bei Nikon werden sie auch als DX-Format bezeichnet) nehmen also nur einen deutlich kleineren Teil des vom Objektiv zur Verfügung gestellten Bildkreises auf. Es ergeben sich deutliche Unterschiede in der Bildwirkung, da dies unter anderem den Bildwinkel beeinflusst, und dieser deutlich kleiner bzw. enger wird.

In der Grafik werden die Größenverhältnisse der Sensoren zueinander verdeutlicht. Der zusätzlich in der Grafik aufgeführte 1/2,3 Zoll Sensor wird heutzutage in vielen kleinen digitalen Kompaktkameras verbaut.

Neben einem veränderten Bildwinkel gibt es auch noch weitere von der Sensorgröße abhängige Auswirkungen auf das fertige Bild. Ein 20 Megapixel Vollformat Sensor ist bei der gleichen ISO-Empfindlichkeit deutlich rauschfreier als ein 20 Megapixel APS-C Sensor. Denn den einzelnen Sensorpixeln steht auf dem dem kleineren APS-C Sensor weniger Platz zur Verfügung und sie sind deshalb deutlich kleiner. Somit erhält jeder Pixel zwangsläufig weniger Licht, und das Signal muss mehr verstärkt werden. Auch im Dynamikumfang ergeben sich Unterschiede. Aber dazu später im Artikel mehr.


Warum ist das APS-C Format überhaupt entstanden?

Der Hauptgrund für die Entstehung des APS-C Formates (oder des DX-Formates) dürften wohl die wesentlich geringeren Herstellungskosten von kleineren Bildsensoren gewesen sein. Auch heute noch sind digitale Vollformatkameras deutlich teurer als APS-C Kameras. Wohl auch aus diesem Grund haben am Anfang des DSLR-Zeitalters fast alle Hersteller auf das APS-C bzw. DX Format gesetzt. Canon beispielsweise hatte die erste APS-C Kamera im Jahr 2000 herausgebracht. Erst 2 Jahre später, Ende 2002, erschien die Canon EOS 1DS, eine Vollformat-Kamera für professionelle Anwender. Nikon hat für diesen Schritt noch viel länger gebraucht. Mit der Nikon D1, einer APS-C Profikamera, hat für Nikon 1999 die DSLR Ära begonnen. Die erste Vollformatkamera allerdings brachte Nikon erst 8 Jahre später auf den Markt, nämlich die Nikon D3 im Jahr 2007. In der Zwischenzeit wurden sowohl von Canon als auch von Nikon etliche APS-C Kameras auf den Markt gebracht. Auch jetzt noch sind die Vollformatkameras deutlich teurer, und somit befinden sich im Einsteigersegment hauptsächlich APS-C bzw. vergleichbare DX Kameras.


Bildwinkel bzw. Brennweitenverlängerungsfaktor


Bei einer Vollformatkamera wird ein großer Teil des vom Objektiv projizierten Bildkreises aufgenommen. Da ein APS-C Sensor deutlich kleiner ist, gelangt nur ein kleinerer Teil des vom Objektiv projizierten Bildkreises auf den Sensor. Der Rest des Bildkreises, welchen das Objektiv liefert, wird auf die Flächen um den Sensor herum projiziert und ist somit im Bild nicht zu sehen. Es wird also nur ein kleiner Ausschnitt des Bildkreises fotografiert.

Das Bild des Rotkehlchens wurde mit einer Vollformatkamera und 800mm Brennweite fotografiert. Hätte ich es aus gleicher Entfernung mit dem gleichen Objektiv mit einer APS-C Kamera fotografiert, wäre nur der blau eingerahmte Bereich fotografiert worden, da nur dieser Teil des Bildkreises auf den kleineren Sensor projiziert worden wäre. Die Wirkung ist ähnlich, als hätte ich mit einem Objektiv von 1280mm Brennweite fotografiert, anstatt mit einem 800mm Objektiv.

In der Praxis wirkt dieser kleine Ausschnitt des fotografierten Bildkreises in etwa so, als würde man mit einer größeren Brennweite fotografieren. Diese gedachte Brennweite lässt sich übrigens auch berechnen, wenn man die Abmessungen eines Vollformatsensors mit den Abmessungen des APS-C Sensors in Relation setzt. Ein Vollformatsensor ist 36mm breit, ein APS-C Sensor von Canon 22,5mm. Der Brennweitenverlängerungsfaktor y beträgt in diesem Fall y = 36mm/22,5mm. y= 1,6. Wird ein Objektiv mit einer Brennweite von 50mm an einer APS-C Kamera verwendet, so ist der Bildwinkel so, als ob mit einer Brennweite von 50mm x 1,6, also 80mm, fotografiert wird. In der Praxis bringt dies insbesonders dem Tierfotografen Vorteile. Denn um ein Tier aus einer bestimmten Entfernung formatfüllend fotografieren zu können, reicht hier eine um den Brennweitenverlängerungsfaktor kleinere Brennweite. Oder auch anders gesagt, mit einer APS-C Kamera kann der Fotograf bei gleichem Objektiv (gleicher Brennweite) dasselbe Motiv aus einer deutlich größeren Entfernung bildfüllend fotografieren, als wenn er eine Vollformatkamera verwenden würde.

Ein Rotkehlchen, jeweils einmal aus derselben Entfernung mit einer APS-C Kamera und einmal mit einer Vollformatkamera mit einer Brennweite von 800mm fotografiert. Der Unterschied ist enorm.

Auch in der Makrofotografie kann die APS-C Kamera Vorteile bringen, wenn man bereits die Naheinstellgrenze des Objektivs erreicht hat, das Motiv selber aber noch nicht groß genug im Bild erscheint.


Motive freistellen - hier punktet die Vollformat

Größere Brennweiten und ein größerer Abbildungsmaßstab erleichtern es dem Fotografen, ein Motiv vor dem Hintergrund freizustellen. Die Schärfentiefe im Bild wird dadurch geringer. Nun könnte man annehmen, dass man mit einer APS-C DSLR das Hauptmotiv besser vor dem Hintergrund freistellen könnte, denn anscheinend verlängert sich ja die Brennweite um den Brennweitenverlängerungsfaktor. Aber in Wirklichkeit ändert sich die Brennweite nicht, sondern es wird nur ein kleinerer Ausschnitt des vom Objektiv projizierten Bildes aufgenommen. Wird das gleiche Motiv bei gleicher Brennweite und Blende einmal mit einer APS-C und einmal mit einer Vollformatkamera fotografiert, so zeichnet der APS-C Sensor nur einen kleineren Ausschnitt des Bildkreises auf. Die Bildinformationen des Ausschnittes sind exakt die gleichen, so, als wenn der gleiche Ausschnitt aus dem Vollformatbild ausgeschnitten werden würde. Beim oben gezeigten Rotkehlchenbild könnte das Bild der APS-C Kamera ohne aufzufallen in das Bild der Vollformatkamera eingefügt werden. Die Schärfentiefe ist absolut identisch, da sich die Brennweite des Objektivs ja nicht wirklich geändert hat.
Soll das Rotkehlchen mit einer APS-C Kamera aber gleich groß fotografiert, wie mit der Vollformatkamera, so müsste der Abstand vom Fotografen zum Rotkehlchen um den Faktor 1,6 vergrößert werden. Dadurch aber würde der Abbildungsmaßstab kleiner werden und somit leider auch die Schärfentiefe größer, denn diese ist direkt vom Abbildungsmaßstab abhängig. Wird also der gleiche Ausschnitt einmal mit Vollformat und einmal mit APS-C Kamera fotografiert, so muss der Fotograf mit der APS-Kamera eine größere Entfernung zum Motiv einnehmen und das Bild wird durch den kleineren Abbildungsmaßstab deutlich unruhiger und die Tiefenschärfe größer.

Diese Maus wurde jeweils einmal mit Vollformat und mit APS-C Kamera fotografiert. Beide Male mit 180mm Brennweite. Um die Maus gleich groß ins Bild zu bekommen, wurde beim APS-C Bild ein größerer Abstand gewählt. Deutlich ist zu erkennen, dass zwar der Bildwinkel bei der APS-C Aufnahme kleiner wird, dennoch aber der Hintergrund schärfer gezeichnet ist.

Bei dieser Aufnahme ist der kleinere Bildwinkel der APS-C Kamera noch besser zu erkennen. Es passt durch den engeren Bildwinkel viel weniger Hintergrund auf das Bild, dennoch wirkt der Hintergrund schärfer. Bei der Mariofigur knapp hinter dem Hauptmotiv sind bei der APS-C Aufnahme sogar noch Hosenträger und Schnurrbart zu erkennen, während diese Details bei der Vollformataufnahme schon völlig in der Unschärfe verschwinden.

Mit einer Vollformatkamera lässt sich das Foto also deutlich leichter künstlerisch gestalten, was die Schärfentiefe anbelangt. Mit einem Normalobjektiv von 50mm könnte man beispielsweise eine Person vor einer schönen Landschaft bei Offenblende schön freistellen und die in der Unschärfe liegende Landschaft wunderbar ins Bild mit einbinden. Würde man dasselbe Bild mit 50mm Brennweite und einer APS-C Kamera fotografieren, würde man nur einen kleineren Teil der Landschaft mit auf das Bild bekommen (kleinerer Bildwinkel), und dennoch würde die Landschaft evtl. zu scharf wirken und vom Motiv ablenken.


Bildrauschen und Pixelgröße

Die Bildqualität der Vollformatkameras ist meist deutlich besser in punkto Bildrauschen und Dynamikumfang. Dies hängt damit zusammen, dass die einzelnen Sensorpixel bei einer Vollformatkamera deutlich größer sind, und somit mehr Licht einfangen können. Im Vergleich zu einer 20 Megapixel Vollformatkamera müssen bei einer 20 Megapixel APS-C Kamera mit kleinerem Sensor die einzelnen Sensorpixel deutlich kleiner sein, um auf den Sensor zu passen. Den Abstand der einzelnen Pixel (von Pixelmitte zu Pixelmitte) nennt man Pixelpitch. Vollformatkameras haben also (je nachdem wie hoch die Gesamtpixelzahl ist) meist einen deutlich größeren Pixelpitch als APS-C Kameras, was sich positiv auf das Rauschverhalten auswirkt. Auch treten aufgrund der größeren Pixel Beugungsunschärfen beim Abblenden erst deutlich später auf als bei vergleichbaren APS-C Kameras mit gleicher Auflösung (Auflösung = Pixelanzahl, meist in Megapixel angegeben).

Um das stärkere ISO-Rauschen bei den APS-C Kameras zu verdeutlichen habe ich hier dasselbe Motiv einmal mit einer Vollformat-Kamera und einmal mit einer APS-C Kamera bei einer ISO-Empfindlichkeit von ISO1600 fotografiert. In den Ausschnitten kann man deutlich das stärkere Rauschen der APS-C Kamera sehen. Insbesondere das Farbrauschen ist bei der APS-C Kamera merklich störend. Und das, obwohl es sich bei der verwendeten APS-C Kamera nur um eine 18MP Kamera und bei der Vollformat um eine 22,3 MP Kamera handelt (Canon EOS 600D und Canon EOS 5D Mark II). Trotz der geringeren Pixelzahl der APS-C Kamera ist der Pixelpitch bei der Vollformatkamera aufgrund des deutlichen größeren Sensors mit 6.4 µm immer noch größer als bei der Canon EOS 600D mit 4,3 µm. Auch bedenken muss man, dass die Canon EOS 600D 2 1/2 Jahre nach der 5D Mark II auf den Markt kam, und in dieser Zeit die Sensoren deutlich verbessert wurden. Und dennoch ist die Bildqualität der deutlich betagteren Vollformatkamera was das Rauschverhalten angeht immer noch deutlich besser als das einer aktuelleren APS-C Kamera.

Vollformatkameras verlangen gute Objektive, oder ?

Oft liest man, dass Vollformatkameras hinsichtlich der verwendeten Objektive sehr anspruchsvoll sind. Diese Aussage trifft allerdings hauptsächlich auf den Randbereich der verwendeten Objektive zu. Im Bildzentrum sind Vollformatsensoren sogar eher unempfindlicher, was die Objektivgüte angeht, denn aufgrund der größeren Pixel fällt eine nicht ganz so hohe Objektivauflösung in der Bildmitte weniger auf, als an einer APS-C Kamera. Bei Verwendung von hochwertigen Objektiven in Verbindung mit einem 2x Konverter um die Brennweite zu verdoppeln, ist die resultierende Bildqualität oft sogar merklich besser, als wenn eine Objektiv-Konverter-Kombination an einer APS-C Kamera benutzt werden würde.
Was allerdings wirklich häufig Probleme bereitet, ist der Randbereich einiger Objektive. Besonders an Weitwinkelobjektiven lässt die Schärfe am Rand des Bildkreises häufig deutlich nach, was oft auf eine schlechte Zentrierung der einzelnen Objektive hinweist. An einer APS-C Kamera würden diese Schwächen gar nicht auffallen, da der äußere Bildkreis gar nicht auf den kleinen Sensor projiziert wird. Er liegt irgendwo außerhalb. Der APS-C Sensor nimmt also durch seine geringere Größe einfach nur den mittleren, guten Bereich des Bildkreises auf.
Ein Vollformatsensor hingegen zeichnet aber fast den gesamten Bildkreis inklusive der Randbereiche auf dem Sensor auf. Jede Randschwäche des verwendeten Objektivs wird dann gnadenlos offengelegt. Teleobjektive stellen hierbei übrigens kaum ein Problem dar, da bildrelevante Dezentrierungen bei diesen deutlich seltener vorkommen als bei Weitwinkelobjektiven.


Welche Kamera ist die richtige für mich ?

Welches Format für welchen Fotografen das richtige ist, hängt hauptsächlich vom Verwendungszweck ab - allerdings auch vom Geldbeutel. Vollformatkameras sind immer noch deutlich teurer als die meisten APS-C Kameras. Nikon und Canon haben jeweils Vollformatkameras mit sehr hoher Auflösung und mit relativ niedriger Auflösung im Programm. Die Kameras mit niedriger Auflösung haben einen größeren Pixelpitch und sind somit deutlich rauschärmer als Vollformatkameras mit hoher Auflösung und noch einmal um ein Vielfaches rauschärmer als APS-C Kameras. Bei Canon wäre eine solche Vollformatkamera mit niedriger Auflösung die 2012 erschienene Canon EOS 6D mit 20MP, bei Nikon die 2014 erschienene Nikon D750 mit 24MP. Beide Kameras zeichnen sich durch ein hervorragendes Rauschverhalten auch bei höheren ISO-Empfindlichkeiten aus, wobei die Nikon, aufgrund des späteren Erscheinungsdatums sensortechnisch schon etwas fortschrittlicher ist.
Wem hohe Auflösungen wichtig sind und nicht so sehr das gute Rauschverhalten bei höheren ISO-Werten, der sollte sich nach hochauflösenden Vollformatkameras umschauen. In den niedrigen ISO-Bereichen ist die Bildqualität immer noch überragend. Leider sind diese Kameras aber auch knapp doppelt so teuer wie die niedrigauflösenderen Modelle. Zu nennen wäre hier die wirklich überragende Nikon D810, für welche derzeit ein Preis von 2870.- EUR verlangt wird. Dafür bekommt man allerdings eine Kamera mit 36MP Auflösung und einem sehr hohen Dynamikumfang, somit Bildqualität vom Feinsten. Die Nikon D810 ist 2014 auf den Markt gekommen, und somit, was die Technik angeht, noch auf einem recht aktuellen Stand.
Wer lieber mit Canon fotografiert, der sollte sich einmal die Canon EOS 5DS anschauen. Sie hat eine unglaubliche Auflösung von 51 Megapixeln und
ist mit ca. 3400 EUR auch deutlich teurer. Von der Bildqualität reicht diese Kamera leider aber nicht ganz an die Nikon heran, insbesondere was den Dynamikumfang angeht. Und auch im Rauschverhalten ist sie deutlich schlechter. Dies fällt vor allem dann auf, wenn in der RAW-Verarbeitung nachträglich Schattenbereiche aufgehellt werden.
Wer also besonders kreativ Fotografieren möchte, und wem das Spiel mit der Schärfe und Unschärfe besonders wichtig ist, der sollte sich auf jeden Fall unter diesen 4 Modellen einmal genauer umschauen. Besonders für Portraitaufnahmen aber auch in der Landschaftsfotografie sind Vollformatkameras unschlagbar.
Wer allerdings hauptsächlich dokumentieren möchte und häufig mit sehr weit entfernten Motiven zu tun hat und deshalb soviel Brennweite wie möglich benötigt, der ist auf Grund des Brennweitenverlängerungsfaktors mit einer APS-C Kamera sicher besser bedient. Es ist ja nicht so, dass man sein Motiv mit einer APS-C Kamera nicht auch freistellen könnte. Mit einer Vollformatkamera geht es halt nur etwas besser. Bei großen Brennweiten, wo der Hintergrund allerdings von Haus aus schon relativ weichgezeichnet ist (ich beschreibe den Effekt in meinem Bericht über Schärfentiefe), sind die Möglichkeiten von Vollformatkameras somit gar nicht mehr zwingend nötig, um gute Bilder zu bekommen. Man wird in solchen Fällen kaum Unterschiede zwischen den Bildern einer APS-C und einer Vollformat-Kamera bemerken. Und gute APS-C Kameras gibt es schon für unter 1000.- EUR in einer riesigen Auswahl.