De sensor van je camera uitgelegd: welke formaten zijn er?

Sinds zijn intrede doorliep de sensor in jouw digitale camera’s al een hele evolutie. Bij elke stap voorwaarts konden we grotere exemplaren fabriceren op een economische manier, maar ook kleinere versies bouwen zonder al te veel kwaliteitsverlies. Zo zien we vandaag een breed gamma sensortypes, die zich in de eerste plaats onderscheiden door hun formaat. Maar wat is nu precies de impact van al die verschillen? En waar komen de benamingen voor sensorgroottes eigenlijk vandaan?

• Lees ook: Waar op letten bij de aankoop van een systeemcamera?

Lichtgevoelige film

We moeten teruggrijpen naar de hoogdagen van de analoge fotografie om de oorsprong van de huidige gangbare aanduidingen van sensorformaten beter te begrijpen. Het begrip grootformaat verwijst naar de vlakfilm, een soepele beelddrager die vanaf het begin van de twintigste eeuw de koperen, papieren of glazen substraten uit de pioniersjaren van de fotografie verdrong.

Het gaat om afzonderlijk vellen, eerst gemaakt van acetaat en later van polyester, waarop een lichtgevoelige emulsie is aangebracht. Ooit werd vlakfilm geproduceerd in zeer uiteenlopende afmetingen, vandaag worden nog hoofdzakelijk 4x5inch- en uitzonderlijk 8x10inch-versies gebruikt in combinatie met technische camera’s. Het grote formaat levert dan wel bijzonder gedetailleerde foto’s op, maar het werken met vlakfilm is erg omslachtig.

Elk vel moet immers eerst in een lichtdichte cassette geladen worden om dan één per één achter op de camera gemonteerd en belicht te worden. Middenformaat is de verzamelnaam voor een aantal beeldformaten vastgelegd op een 61 mm brede filmstrook. Meestal kwam die gewikkeld op een type 120-spoeltje, dat al in 1901 speciaal voor de amateurmarkt werd geïntroduceerd. Op één zo’n rolletje passen acht, tien, twaalf of zestien foto’s die respectievelijk 6×9, 6×7, 6×6 of 6×4,5 cm meten.

Jarenlang maakten talloze klap-, twee-oog- en spiegelreflexcamera’s – waaronder de iconische Rolleiflex– en Hasselbladtoestellen – het filmtype bijzonder populair zowel bij professionals als bij het brede publiek. Ook vandaag nog wordt dit filmformaat courant gebruikt door fervente analoge hobbyfotografen.

In 1965 volgde een 220-variant, die een verdubbeling van het aantal opnames toeliet dankzij een tweemaal langere filmstrook. Deze uitvoering is later in onbruik geraakt, net als het 127-rolletje met typisch twaalf 4×4 cm foto’s op een 46 mm brede pellicule.

Introductie van 35mm film

In 1925 bracht de allereerste Leica-camera een volgende innovatie met zich mee. Dit toestel gebruikte een 35 mm brede dubbel geperforeerde filmstrook, die toen al jaren gangbaar was voor bioscoopfilms. Daarop werden in de lengterichting beelden van 24×36 mm vastgelegd. In 1934 verscheen ook de bekende 135-cassette op het toneel: die liet toe om de film handiger en betrouwbaarder te laden en te wisselen.

Langzaam maar zeker groeide deze 35mm of kleinbeeldfilm uit tot dé standaard voor reportage- en persfotografen, eerst met meetzoekercamera’s en later met spiegelreflextoestellen. Met de komst van kleurenfilms werd ook het grote publiek veroverd. Rond 1960 kwamen enkele compacte halfkleinbeeld (half frame) fototoestellen op de markt.

Die sprongen zuiniger om met lichtgevoelig materiaal door op eenzelfde 35mm-film beelden van 24×18 mm in de dwarsrichting vast te leggen: half zo groot dus als het originele formaat, dat voortaan als fullframe zou worden aangeduid. Nadien verschenen een aantal andere filmtypes voor de amateurfotograaf, gericht op groter gebruiksgemak: de Instamatic (126)-cassettes (twaalf tot vierentwintig beelden van 26,5×26,5 mm op 35 mm brede film zonder perforaties) in 196, de 110-cassettes (twaalf tot vierentwintig beelden van 13×17 mm op een 16 mm brede film) in 1972 en als laatste in 1982 het APS of Advanced Photo System, waarbij de Classic of APS-C modus vijftien tot veertig beelden van 25,1×16,7 mm registreert op een 24mm brede film. Op dit moment vinden we enkel nog de 110-cassettes in de detailhandel.

APS-C en Micro Four Thirds sensor

Waar de analoge filmformaten mettertijd steeds kleiner werden, verliep de evolutie van de digitale sensors in de omgekeerde richting. Het betrouwbaar fabriceren van halfgeleiderchips met grotere afmetingen bleef immers gedurende lange tijd uiterst moeilijk en weinig economisch rendabel. We zullen ons hier beperken tot de sensorgroottes die we vandaag nog terugvinden in camera’s met wisselbare objectieven.

De allervroegste digitale fototoestellen bevatten erg kleine CCD-sensors met een naar huidige normen zeer beperkte resolutie: minder dan 2 megapixel. APS-C-sensors met een resolutie rond 3 megapixel deden hun intrede met de eerste digitale reflexcamera’s (dslr’s) rond 2000. Hun benaming verwijst naar het feit dat de (meestal) 23,5×15,6mm-sensorafmeting (met 3:2-verhouding) erg gelijkt op het APS-C-filmformaat.

Begin 2004 zorgde een meer betaalbare generatie camera’s voorzien van 6 megapixelsensors voor een doorbraak naar de bredere markt. Elke fabrikant ontwikkelde meteen ook compacte lenzen specifiek voor dit sensorformaat. Camera’s met fullframe sensors en vrijwel hetzelfde 24x36mm-beeldformaat als de traditionele kleinbeeldfilm verschenen eerst voor professionals in 2002, en vanaf 2005 stilaan ook voor hobbyfotografen.

Heel wat fotografen wilden graag hun kostbare ‘analoge’ objectieven ook digitaal verder gebruiken, met behoud van de gekende beeldhoeken. De APS-C-camerasystemen ontwikkelden zich eveneens verder, en dienden zich aan als meer compacte en minder dure alternatieven. Enkele jaren later bleek de technologie voor elektronische beeldzoekers voldoende geëvolueerd om het tegen de optische reflexzoeker op te nemen, en zo het dure en delicate klapspiegelsysteem te overbodig te maken.

In 2008 doken de eerste spiegelloze camera’s op met Micro Four Thirds-sensors (afgekort als MFT of M43). Het 13,0×17,3mm-beeldformaat en de 4:3-verhouding daarvan zijn vergelijkbaar met die van een 110-film. Gaandeweg verdwenen spiegel en prismazoeker uit modellen met APSC-sensors en uiteindelijk ook uit fullframe-toestellen

Middenformaat sensor: nog groter

Meer recent kwamen er nieuwe sensortypes op de markt met groter-dan-fullframe-afmetingen. Sommigen spreken in dit geval van middenformaat sensors, naar analogie met de middenformaat rolfilm (al zijn de meest courante sensors kleiner dan bv. het 4,5×6-filmformaat).

Anderen vinden de benaming grootformaat sensors duidelijker, omdat hun oppervlakte toch wel 70% groter is dan bij fullframe types. Eén zaak is duidelijk: qua resolutie en beeldkwaliteit moet dit sensortype niet langer onderdoen voor de resultaten van middenformaat film. Oorspronkelijk werden grootformaat sensors ingebouwd in digitale cameraruggen die bij bestaande technische camera’s of middenformaat reflextoestellen de eerdere vlakfilmc.q. rolfilmhouders vervangen.

De huidige topmodellen in dit segment bevatten een 151 megapixelsensor van 53,4×40 mm. De eerste spiegelloze camera’s met een ingebouwde 50mp-sensor van 32,9×43,8 mm (4:3-verhouding) kwamen in 2016 op de markt. In 2019 volgden modellen die bij eenzelfde sensorformaat maar liefst 102 megapixel konden aanbieden.

Impact van de sensor op je foto

Een objectief met een bepaalde brandpuntsafstand zal een onderwerp op een vaste afstand altijd even groot afbeelden. Welk gedeelte van dat beeld uiteindelijk op de film of sensor wordt vastgelegd, hangt af van de afmetingen ervan: een groter exemplaar levert een ruimere beelduitsnede op. Dit alles veronderstelt dat de beeldcirkel van het objectief – het ronde gebied waarbinnen het onderwerp scherp en vertekeningvrij wordt afgebeeld – voldoende groot is om het film- of sensorformaat volledig te bedekken.

Het optisch ontwerp van een lens bepaalt immers ook het maximaal bruikbaar beeldformaat ervoor. Voor de fotograaf is het nuttig om de beelduitsnede of beeldhoek bij gebruik van verschillende objectieven te kunnen benoemen en vergelijken. We leerden eerder al dat die uitsnede, bij gelijke film- of sensorgrootte en zelfde onderwerpsafstand, bepaald wordt door de brandpuntsafstand.

Omdat destijds het kleinbeeld filmformaat dominant was ontstond de conventie om kenmerkende beeldhoeken te koppelen aan brandpuntsafstanden van objectieven voor dat systeem. Zo spreken we ook vandaag nog van een standaardlens bij een brandpuntsafstand van ongeveer 50 mm. Lagere waarden (typisch 35 mm en minder) verwijzen naar een groothoeklens, objectieven met hogere waarden (circa 75 mm en meer) beschouwen we als een telelens. Zodra we lenzen voor analoge 35mm-reflextoestellen wilden gebruiken met de eerste digitale toestellen ontstond grote verwarring.

Het vertrouwde verband tussen beeldhoek en brandpuntsafstand leek niet meer te kloppen. Door de kleinere sensormaat werd de opname met een APS-C-camera als het ware uitvergroot, en leek die op een uitsnede (in het Engels: een crop) uit het vroeger bekomen beeld. Sensors kleiner dan fullframe worden daarom ook wel eens cropsensors genoemd.

De cropfactor

Aldus ontstond het begrip cropfactor, als een middel om aan te geven hoe de beelduitsnede varieert met de sensorgrootte. De waarde ervan wordt gedefinieerd als de verhouding van de afmeting van een sensor tot die van het referentieformaat (24x36mm-kleinbeeldfilm of fullframe sensor). Door de diagonale afmetingen te kiezen wordt meteen rekening gehouden met eventueel verschillende beeld[1]verhoudingen, bijvoorbeeld 4:3 versus 3:2. Per definitie heeft een fullframe sensor een 1x cropfactor: de grootte ervan is immers gelijk aan die van het 35mm-filmformaat. Voor MFT-, APS-C- en grootformaat sensors worden de cropfactoren respectievelijk 2x, 1,5x en 0,8x.

De APS-C-sensors in de toestellen van Canon zijn iets kleiner, de cropfactor bedraagt in dat geval 1,6x. Dit zijn telkens benaderende waarden, want de reële afmetingen kunnen licht variëren tussen individuele types binnen eenzelfde categorie. Om aan te geven welke uitsnede een 50mm objectief zal opleveren met een APS-C-camera vermenigvuldigen we de brandpuntsafstand met de passende cropfactor: in dit geval wordt dat 50 mm x 1,5 oftewel 75 mm. Om die reden heet een 75mm-lens op APS-C equivalent aan een 50mm-lens op fullframe (voor zover het de beeldhoek betreft).

• Lees ook: APS-C of full-frame, wat is beter?

En verder…

Tot zover de invloed van de verschillende groottes van sensors van digitale camera’s. In een later artikel onderzoeken we wat twee andere parameters, het aantal (mega)pixels en de resolutie, betekenen voor het uiteindelijke beeldresultaat.