Er verschijnen steeds meer verschillende sensorformaten. Naast volbeeld (36x24mm), APS-C (22,5x15mm) en veel compactsensoren (<8x6mm) kenden we al het type '1,5-inch' (~18x13mm, mFT) als tussenformaat en daar is nu een categorie met '1-inch' bijgekomen. Wat is de invloed van de verschillende sensorformaten op de kwaliteit en het karakter van je foto? Een overzicht.

Cropfactor en brandpunt
In de inleiding hebben we al diverse sensorformaten genoemd. Het volbeeldformaat komt overeen met het formaat van een negatiefje van een fotorolletje, zijnde 36 bij 24mm. Dit wordt ook wel het 35mm-equivalent kleinbeeld genoemd. APS-C kan vergeleken worden met een halfkleinbeeld-negatief van vroeger. De twee formaten worden in systeemcamera’s toegepast. De sensors in digitale compactcamera’s kennen geen analoge voorgangers en zijn allemaal kleiner dan een pinknagel. Tussen de compactsensor en APS-C zijn sensors van het type 1,5-inch en 1-inch ontwikkeld, die zowel in compact- als systeemcamera’s worden gebruikt. In de onderstaande tabel een beknopt overzichtje.

In de tabel hebben we ook een kolom Cropfactor opgenomen. Deze waarde is het quotiënt van de breedte van een volbeeldsensor en de breedte van de betreffende sensor en is de factor dat het brandpunt van de lens kleiner kan zijn om op een kleinere sensor toch dezelfde beeldhoek te hebben. Zo zit in de PowerShot G7 X een zoomlensje met een brandpuntbereik van 8,8 tot 36,8 mm en daarmee kun je een onderwerp hetzelfde kaderen als met een 24-100mm lens op een EOS 6D.

Hoe kleiner de sensor, des te groter de cropfactor en hoe kleiner de lens kan zijn. Daarom past een PowerShot G16 eenvoudig in je jaszak en kun je er toch flink mee zoomen. Het maakt tevens duidelijk dat wanneer je in een kleine behuizing een ‘grote’ sensor plaatst, de lenzen ook ‘groot’ moeten zijn. Dat zie je bijvoorbeeld bij de PowerShot G1 X mark II, die met zijn 1,5-inch sensor ook een vrij forse zoomlens heeft en derhalve duidelijk groter en zwaarder is dan de PowerShot G16.

Ruis
Als de sensor kleiner wordt en er worden toch ongeveer evenveel pixels opgezet, dan neemt de pixeldichtheid toe en het oppervlak van de pixels (of beter fotocellen) kleiner. Kleinere ‘pixels’ vangen minder licht en het meetsignaal moet meer versterkt worden voor een goede helderheid van de foto. Met het versterken van dat signaal wordt ook de ruis van de elektronica op de sensor versterkt en dat wordt op de foto zichtbaar als korrels, oftewel ruis. Vergelijk dit met je oude versterker van je geluidsinstallatie. Als je daarbij bij afwezigheid van muziek het volume op 100% zet, dan hoor je ook ruis. Die is afkomstig van de elektronica. Hoe kleiner de ‘pixels’ en hoe hoger je de gevoeligheid van de camera kiest (hogere ISO’s), des te minder licht er op de fotocellen van de sensor valt en hoe meer het signaal versterkt moet worden. Er is dan dus meer ruis op de foto’s te zien.

We hebben het pixeloppervlak van verschillende sensorformaten eens op een rijtje gezet en van vier camera’s ook de hoeveelheid ruis gemeten. De veronderstelling dat kleinere ‘pixels’ meer ruis geven bij hogere ISO’s, wordt hierbij bevestigd, waarbij de verschillen significant zijn. De hoeveelheid ruis bij ISO 3200 op een volbeeldsensor (EOS 5D mark III) zie je bij een EOS 70D met een APS-C sensor al bij ISO 1250. Dat is 1 ¹/₃ stop verschil. Dat verschil wordt zelfs 2 stops op een 1-inch sensor (PowerShot G7X), waarbij we die ruis bij ISO 800 meten. Wordt het pixeloppervlak nog kleiner (PowerShot G16), dan is bij ISO 500 de hoeveelheid ruis hetzelfde als bij ISO 3200 op een volbeeldcamera. Dat is 2 ²/₃ stop.

Scherptediepte (zie voetnoot)
Als we het over scherptediepte hebben, dan is het diafragma vaak de parameter waarmee we die beïnvloeden. Toch is de scherptediepte bij f/4 bij een brandpunt van 24mm groter dan bij een brandpunt van 100mm. We moeten ook niet naar het diafragma kijken, maar de fysieke diameter van de lensopening in ogenschouw nemen. f/4 bij een brandpunt (f) van 24mm heeft een diameter van 6mm (f/4=24/4) en bij f=100 is de diameter 25mm. Dus eigenlijk moeten we zeggen ‘hoe kleiner de diameter van de lensopening, des te groter de scherptediepte’. En omdat bij een kleinere sensor het brandpunt van de lens kleiner kan zijn, wordt dus automatisch de scherptediepte bij camera’s met een kleinere sensor groter. Kijk maar eens naar de foto’s die je met je telefoon (heel kleine sensor, heel kort brandpunt ca. 2mm) maakt. Die zijn van voor tot achter bijna altijd helemaal scherp.
Als je dus foto’s wilt maken met een grote scherptediepte (product, macro, straat/reportage), dan zijn camera’s met een kleinere sensor in het voordeel. Omdat je geen heel kleine diafragma’s hoeft te gebruiken voor een grote scherptediepte, kan met relatief lage ISO’s toch met een korte sluitertijd uit de hand gefotografeerd worden.
De grote scherptediepte van een kleine sensor komt minder tot zijn recht bij landschappen, omdat daar ook een hoge resolutie (met weinig ruis) en hoog dynamisch bereik gewenst is. Volbeeld voldoet voor dat onderwerp dan toch beter.
In de onderstaande afbeelding is te zien hoeveel kleiner het diafragma van camera’s met een grotere sensor moet worden om toch dezelfde scherptediepte te krijgen. Let ook op de gevolgen voor de sluitertijd.

Wil je echter kunnen spelen met de scherptediepte (portret, natuur, macro) en soms creatief gebruik maken van een onscherpe achter- en voorgrond, dan zijn camera’s met een grotere sensor in het voordeel. Bij f/4 heb je op een EOS 5D mark III een prachtige achtergrondonscherpte, terwijl je dan bij de PowerShot G16 een foto maakt die scherp is van voor tot achter.
Wederom proberen we dit met onderstaande afbeelding te verduidelijken, waarin het verschil in scherptediepte bij een gelijk diafragma, zijnde f/2,8.

Dynamisch bereik
Als je fotocellen op een sensor ziet als emmertjes, dan kunnen die op een grotere sensor meer licht bevatten dan bij een kleine sensor. Dit betekent dat ook het dynamische bereik van de sensor groter wordt naarmate de ‘pixels’ groter worden. Een volbeeldsensor is dan in het voordeel. Heb je een landschap met een blauwe lucht en witte stapelwolken ietsje overbelicht, dan kun je in RAW (14-bits) van een EOS 6D dat detail in de wolken nog terughalen in Lightroom, terwijl dat met dezelfde belichting in een RAW van de PowerShot G16 niet meer lukt. Voor natuur-, architectuur- en landschapsfotografen zeker geen onbelangrijk aspect.
In de onderstaande afbeelding zijn de kleine verschillen in de hooglichten te zien. Het linkerbeeld is steeds één stop overbelicht geweest. Het beeld rechts stond bij dezelfde opname in het donker. In Lightroom hebben we gelijke opnamen van vier camera’s met een verschillend sensorformaat behandeld met Hooglichten: -100 en met Schaduwen: +100, waarvan hieronder het 100% resultaat. Zoom goed in om de verschillen te zien.

Samenvatting
De grootte van de sensor heeft invloed op verschillende facetten van camera en beeldkwaliteit. Bij kleinere sensors kunnen ook de lenzen klein (lichtgewicht) blijven. Als je veel op pad bent, dan kan dat een belangrijk voordeel zijn. Je levert echter wel beeldkwaliteit in bij hogere ISO’s (>800) en je moet ook lichtsterkere lenzen (grotere diafragma’s) gebruiken om dezelfde (kleine) scherptediepte te krijgen als bij een volbeeldsensor.
Er is dus geen perfect sensorformaat en om alle onderwerpen op de gewenste manier in beeld te brengen is gebruik van twee camera’s de meest praktische oplossing. Zo hebben we naast een EOS 5D mark III ook altijd een PowerShot G7 X in onze fototas zitten. Heerlijke combi.

Voetnoot scherptediepte
'Een camera met een kleinere sensor geeft een grotere scherptediepte'. Dat is wat ik in mijn persoonlijke dagelijkse praktijk ervaar. Theoretisch ligt het allemaal wat genuanceerder en Frans Hodzelmans kan je daar alles over vertellen. Klik hier.