rajfotografie
TECHNIEK - Camerasensoren en cropfactor
Van licht naar spanning
In digitale camera’s wordt geen film meer gebruikt. In plaats daarvan zorgt een sensor voor de registratie van het beeld.
Het licht dat via het objectief op de sensor valt, wordt omgezet in elektrische signalen en opgeslagen als digitaal bestand op de geheugenkaart.
Diodes
Een camerasensor bestaat uit meerdere lagen. Eén daarvan bevat lichtgevoelige diodes. Deze zetten licht om in elektrische spanning.
Hoe meer licht op een diode valt, hoe hoger de spanning die wordt opgewekt.
Andere lagen in de sensor filteren onder andere UV-licht, infraroodlicht en kleurinformatie. Ook helpen ze bij het verminderen van storingen zoals moiré.
Van licht naar beeld
Het beeld op de sensor bestaat uit miljoenen kleine lichtpunten. Elke diode meet een klein deel van dit licht.
Deze metingen worden omgezet in elektrische signalen die samen het digitale beeld vormen.
De camera slaat dit beeld vervolgens op als digitaal bestand op de geheugenkaart.
ISO-waarde
De gevoeligheid van de diodes ligt vast. Toch kun je de lichtgevoeligheid aanpassen via de ISO-instelling.
Versterking van het signaal
Bij hogere ISO-waarden wordt het elektrische signaal versterkt. De sensor zelf wordt niet gevoeliger, maar het signaal wordt sterker gemaakt.
Hierdoor kun je fotograferen bij minder licht, maar het beeld wordt ook gevoeliger voor ruis.
Ruis
Hoe hoger de ISO-waarde, hoe sterker niet alleen het beeldsignaal, maar ook de ruis wordt versterkt.
Daarom zorgt een hoge ISO-instelling voor meer zichtbare ruis in de foto.
Sensoren
Camera’s bestaan in verschillende formaten, waardoor ook de sensoren verschillen in grootte. Over het algemeen hebben duurdere camera’s grotere en betere sensoren, maar moderne kleine sensoren kunnen soms beter presteren dan oudere grote modellen.
Alle sensoren zetten licht (elektromagnetische golven) om in een elektrisch signaal. De kwaliteit van die omzetting verschilt per type sensor.
De belangrijkste sensortypes zijn:
- CCD
- CMOS
- Foveon X3
CCD (Charge-Coupled Device)
De CCD-sensor zet licht om in elektrische ladingen. Deze ladingen worden via interne schakelingen doorgegeven en vormen samen de beeldpunten (pixels).
Het resultaat is een hoge beeldkwaliteit, maar CCD-sensoren verbruiken relatief veel energie en zijn duur om te produceren.
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
De CMOS-sensor is eveneens een chip die licht omzet in elektrische signalen. De productiekosten zijn lager dan bij CCD, en de sensor werkt sneller en energiezuiniger.
Daarom wordt CMOS tegenwoordig het meest gebruikt in digitale camera’s.
Foveon X3
De Foveon X3-sensor is ontwikkeld door Foveon in samenwerking met Dongbu Electronics. Deze sensor stapelt rode, groene en blauwe pixels verticaal.
Volgens de fabrikant levert dit een zeer gedetailleerde kleurweergave op. De sensor wordt vooral gebruikt in camera’s van Sigma.
Sensorformaten
De verschillende sensortechnieken worden toegepast in uiteenlopende sensorformaten op de markt.
De afbeelding toont de verschillende sensorgroottes en hun verhoudingen. APS staat voor Advanced Photo System.
Is groter beter?
Niet automatisch. Een grotere sensor is niet per definitie beter.
De beeldkwaliteit hangt niet alleen af van het aantal pixels, maar ook van de verhouding tussen sensoroppervlak en resolutie. Meer pixels zijn vooral nuttig bij grote afdrukken of professioneel gebruik.
Voor de meeste toepassingen, zoals online gebruik of standaard afdrukken, is 12 megapixel al ruim voldoende. Moderne camera’s en smartphones leveren vaak al meer dan genoeg resolutie.
Laat je dus niet misleiden door de slogan “meer pixels is beter”. Alleen bij extreem lage resoluties merk je echt kwaliteitsverlies.
Cropfactor
Het belangrijkste verschil tussen sensorformaten is dat tussen een fullframesensor en een cropsensor. Een fullframesensor heeft een afmeting van 36 × 24 mm en komt overeen met het formaat van een 35mm kleinbeeldfilm.
Alle kleinere sensoren worden cropsensoren genoemd. De cropfactor geeft aan hoeveel kleiner deze sensor is ten opzichte van fullframe.
De cirkel in de afbeelding toont het beeld dat een objectief projecteert. De rechthoeken laten zien welk deel daarvan door de sensor wordt vastgelegd.
De grootste rechthoek is fullframe, de kleinere rechthoek is een cropsensor. In de zoeker of live view zie je altijd alleen het rechthoekige beeld.
Cropfactor berekenen
De cropfactor is een verkleiningsfactor die aangeeft hoe klein een cropsensor is ten opzichte van fullframe.
In theorie kun je dit berekenen met de diagonalen van de sensor, maar in de praktijk is dat niet nodig. Fabrikanten vermelden de cropfactor altijd in de specificaties.
De meeste cropfactoren liggen tussen 1,2 en 2. Dat betekent dat de sensor 1,2 tot 2 keer kleiner is dan fullframe.
Wat betekent cropfactor?
De cropfactor beïnvloedt de effectieve brandpuntsafstand van je objectief. De lens zelf verandert niet, maar de beeldhoek wordt smaller, alsof je meer inzoomt.
- Fullframe-objectieven zijn ontworpen voor fullframesensoren en belichten de volledige sensor.
- Gebruik je een fullframe-objectief op een cropsensor, dan valt een deel van het beeld buiten de sensor. Het lijkt alsof je hebt ingezoomd.
- Gebruik je een crop-objectief op een fullframecamera, dan wordt de volledige sensor niet benut en kunnen zwarte randen ontstaan.
- Cropobjectieven zijn ontworpen voor cropsensoren en belichten deze volledig.
Effectieve brandpuntsafstand
In de normale situaties (fullframe op fullframe en crop op crop) verandert er niets aan de brandpuntsafstand.
Bij combinaties met cropfactor kun je de effectieve brandpuntsafstand berekenen door de brandpuntsafstand te vermenigvuldigen met de cropfactor.
Voorbeeld: een 100mm lens met cropfactor 1,6 geeft een effectieve brandpuntsafstand van 160mm.