Zoekwoorden: full frame, cropfactor, ruis, pixelgrootte, beeldgrootte, toepassingsgebied, lensfouten
De cropfactor is een onderwerp dat heel complex lijkt en waarover al heel veel artikelen zijn geschreven. Dit artikel schept voor eens en altijd de gewenste duidelijkheid over het fenomeen cropfactor, legt uit wat de cropfactor doet en geeft inzicht in het toepassingsgebied waar de cropcamera veel wordt ingezet. Tot slot worden de voor- & nadelen behandeld.
Voor het genereren van het beeld is de sensor een van de belangrijkste onderdelen in een camera. Sensoren komen inmiddels in heel veel verschillende maten voor. De eerste digitale sensoren waren klein, maar de huidige trend is om de sensor groter te maken, niet alleen in de DSLR maar ook in bijvoorbeeld je mobieltje. De cropfactor zegt ons iets over de grootte van de beeldsensor.
De oude analoge fotocamera’s – de fotocamera’s met een filmrolletje dus – bevatten zogenaamd 35mm-film. Deze afmeting heette in het fotorolletjestijdperk het kleinbeeldformaat. De 35mm-film werd toen “de standaard” genoemd. Zo’n standaard is er in de digitale wereld niet: er zijn sensoren in diverse maten. De 35mm-film is om die reden nog steeds de referentie en zal zeer waarschijnlijk wel de referentie blijven, dus ook voor de digitale fotowereld. Een sensor net zo groot als een 35mm-filmbeeld noemen we daarom een full frame sensor. Deze sensor heeft een afmeting van 24mm breed en en 36mm lang (24 x 36mm). De meeste camera's hebben echter een kleinere sensor.
Grote sensoren zijn duur om te maken. Er kan in het productieproces immers wat fout gaan en de kans dat dit op grotere oppervlaktes (bij grotere sensoren) gebeurd is eenmaal groter dan dat dit gebeurt op kleinere oppervlaktes. Dit verklaart
o.a. de hoge prijs van de full frame camera. Omdat een full frame sensor aan de andere kant voordelen heeft ten opzichte van een cropsensor, hebben alle grote cameraleveranciers inmiddels minstens 1 full frame camera in het assortiment. Ik kom later nog uitgebreid terug op de voor- en de nadelen van een cropsensor en van de full frame sensor.
De cropfactor is gedefinieerd als de verhouding tussen de diagonalen van twee sensoren, te weten die van de digitale sensor en die van de referentie sensor (in de digitale fotografiewereld dus de sensor van het full frame-formaat). Tja… waarom nemen we de diagonalen en niet de lengte of de breedte? Het antwoord is eenvoudig. Niet alle sensoren zijn gelijkvormig; ze hebben niet allemaal een breedte:lengte -verhouding die gelijk is aan 24:36. Elke vierhoek (van vierkant tot alle varianten van een rechthoek) heeft wel een diagonaal. De cropfactor laat zien in welke mate de beeldsensor van een fototoestel groter of kleiner is dan die van een full frame sensor.
Het wordt tijd voor een rekenvoorbeeldje:
1. De diagonaal van het full frame sensor is 43,3 mm (even de stelling van pythagoras loslaten op 24 x 36mm)
Kennen we de stelling van pythagoras nog? Als je deze omwerkt, dan leidt dit tot de volgende formule voor de diagonaal.
2. De diagonaal van een cropsensor is bijvoorbeeld 25,6 mm.
3. De cropfactor is 43,3mm / 25,6mm = 1,69. Dit is afgerond 1,7.
Als je nu een foto neemt met een camera waarin een kleinere sensor is gemonteerd (een zogenaamde cropcamera dus) dan zul je door die kleinere sensor een kleiner deel van het cirkelvormig beeld overhouden.
Foto: Ron62
Stel je bent Ron62 en lid van het Photodrome-forum, je hebt twee camera’s bij je, een cropcamera met cropfactor 1,7 en een full frame camera en je gaat een dagje in Zeeland op zoek naar een vogel om te fotograferen. Op beide camera’s heb je precies dezelfde lens gemonteerd, bijvoorbeeld een 300mm f/2.8 lens. Een mooie lichtgevoelige lens, die ook nog eens lekker snel is in het scherpstellen.
Je komt een buizerd op een paaltje tegen en je maakt een foto met je cropcamera van de buizerd en vanaf diezelfde plek maak je ook een foto met je full frame camera. Wanneer je thuisgekomen van beide opnames een fotoprintje maakt van bijvoorbeeld 20 x 30cm, dan moet je het beeld uit de full frame camera 8,333 maal vergroten. Het beeld van je cropcamera (met cropfactor 1,7) moet je het beeld 14,1 maal uitvergroten. De buizerd die op beide sensors even groot is (jawel!!, je hebt op beide camera’s immers dezelfde lens gebruikt, een 300mm f/2.8 lens) ziet er op print van de cropcamera er dus groter uit.
En nu even naar de fotoprintjes kijken…
Het fotoprintje uit de full frame camera
Foto: Ron62
Het fotoprintje uit de cropcamera
Foto: Ron62
Snap je wat er gebeurd? De essentie is dat je het beeld van de sensor van een fullframe minder hoeft uit te vergroten als dat van een kleiner cropsensor of anders gezegd: het beeld van een cropsensor moet je meer vergroten om op het zelfde formaat fotoprintje te komen.
Het resultaat hiervan is wel dat het
lijkt alsof de foto die je genomen hebt met de cropcamera, gemaakt is met een andere lens. Er
lijkt meer te zijn ingezoomd. Voor alle duidelijkheid: de lens op de cropcamera is nog steeds een 300mm f/2.8 lens. Hij heeft niet plotseling een andere brandpuntsafstand gekregen toen hij op de cropcamera werd gezet (deze brandpuntsafstand is nog steeds 300mm).
De vraag is vervolgens: welke lens (met welk brandpuntsafstand) zal direct via een full frame camera ditzelfde beeld opleveren? Het antwoord is eenvoudig. Om exact hetzelfde beeld te krijgen moet je de brandpuntsafstand vermenigvuldigen met de cropfactor. In geval van een 1,7x cropcamera, zou je op je full frame camera dus niet een 300mm hebben moeten schroeven, maar een 300mm x 1,7 = 510mm lens. Veel vogel- en sportfotografen zijn om deze reden erg blij met deze cropfactor! Een 300mm lens is duur, een 500mm lens is nog veel duurder...
Tot voor kort beschikten cropcamera’s (de camera's met een kleinere sensor) vaak over evenveel pixels als full frame sensoren. Bij eenzelfde beeld (eindresultaat), wordt het beeld van de full frame camera dus geprojecteerd op minder pixels. Anders gezegd: we moeten het resultaat van de full frame camera croppen om tot hetzelfde eindresultaat te komen en croppen is feitelijk “pixels weggooien”. De foto van de cropcamera bestaat dus uit meer pixels en is dan ook gedetailleerder dan de foto van een full frame camera. Nogmaals, beide camera’s hadden in dit voorbeeld een sensor met evenveel pixels.
We zien echter dat de leveranciers inmiddels full frame camera’s op de markt brengen die sensoren hebben met veel meer pixels. Deze zijn nog steeds groter, waardoor het voordeel van “gratis telebereik” door croppen deels verdwijnt. Kijk maar eens naar testen op het internet welke kwaliteit de huidige full frame camera's leveren, ook na croppen. Na croppen houdt je bij een full frame camera nog steeds voldoende pixels over voor een behoorlijke vergroting.
Elk voordeel heeft ook hier weer zijn nadeel. Op een kleinere sensor zitten de pixels veel dichter op elkaar en om die pixels er in die aantallen toch op te krijgen zijn ze ook nog eens kleiner gemaakt. Dit is de reden dat een cropcamera per definitie bij dezelfde ISO-waarde meer ruis in de foto oplevert dan een full frame camera.
Elke pixel van de cropsensor vangt omdat hij kleiner is minder signaal op dan de grotere pixel van een full frame sensor, waardoor de signal/ruis-verhouding ongunstiger is. Anders gezegd: je hebt minder signaal ten opzichte van de aanwezige ruis. In goede lichtomstandigheden zie je het verschil niet. Er is immers meer dan voldoende licht en dus meer dan voldoende signaal. Als er echter weinig licht is, dan zul je in de regel de ISO-waarde gaan verhogen, maar wat de camera eigenlijk doet is het signaal meer versterken om tot een “goed belichte foto” te komen. Niet alleen het mindere signaal (mindere licht) zal in dat geval worden versterkt, maar ook de altijd aanwezige ruis… De grotere pixels op een full frame sensor is dan ook de reden waarom je met een full frame camera bij de hogere ISO-waarden nog goede ruisarme foto's te maken. Een grotere pixel vangt in dezelfde situatie per definitie meer licht (= signaal) dan een kleinere pixel.
Kunnen ze dan de grotere pixels niet op een cropsensor zetten? Jawel, dat kan. In feite snij je dan gewoon kleinere sensoren uit hetzelfde vlak als waaruit je de grotere sensor haalt, en die monteer je dan in een cropcamera. Realiseer je dan wel dat de cropcamera in dat geval wel een sensor met minder pixels heeft dan de full frame camera; de pixels zijn wel even groot. En dit is een probleem, want de foto-industrie heeft jarenlang juist het argument van veel pixels gebruikt om te vertellen dat de nieuwe fotocamera met meer megapixels een betere kwaliteit foto’s levert…. (de zogenaamde "pixelrace").
Daar waar je in het telebereik voordeel hebt van de cropfactor, geldt in het groothoekbereik het tegenovergestelde. Als je graag groothoekfoto’s maakt, want je bent een echte landschapsfotograaf of een urban-fotograaf die van het fotograferen van gebouwen houdt, dan is een cropfactor (een verlengingsfactor voor je brandpuntsafstand) echt het allerlaatste waar je op zit te wachten. Van je gemonteerde super groothoek blijft door die cropfactor al snel niks meer over.
De cropfactor (maar eigenlijk is het de kleinere pixel op de cropsensor) heeft ook gevolgen voor de scherptediepte. Het grote voordeel van de full frame sensor ten opzichte van de cropsensor is de beperktere scherptediepte die je er mee kan bereiken. Deze opmerking geldt alleen bij een gelijk beeld bij opname en als de sensor van de full frame camera grotere pixels heeft dan de sensor van de cropcamera. Met andere woorden: je moet om die beperktere scherptediepte te bereiken met dezelfde lens op een full frame wel dichter op je onderwerp kruipen voor het gelijke beeld bij opname.
Als we bijvoorbeeld kijken naar een lens met een maximale diafragma opening van f/2.8 geplaatst op een full frame camera, dan betekent dit dat op een cropcamera minstens een lens nodig is met een maximale diafragma-opening van bijvoorbeeld f/1.6 bij een cropfactor van 1,7x (f2.8 gedeeld door de 1,7x cropfactor = afgerond 1,6). Zie eventueel ook de
achtergronden bij de scherptediepte en dan specifiek de tekst over de circle of confusion en projecteer die tekst dan op een sensor met grote pixels en op een sensor met kleinere pixels.
De zogenaamde systeemcamera's met het FourThirds systeem hebben een cropfactor van 2, de Nikon1 zit op 2,7 en de compactcamera's zijn er met verschillende soorten beeldchip, met respectievelijk 4,6 of 4,8 of 6,0 als cropfactor. De sensor van een compactcamera is tot wel 20 keer zo klein als die van een full frame camera, vaak ook nog eens met 10 tot 16 megapixels (dus vergelijkbaar met het aantal pixels op een full frame sensor). Dat kan met name bij weinig licht simpelweg geen ruisarm beeld opleveren. Ook kun je er niet de beperkte scherptediepte realiseren die je wel kunt realiseren met een full frame DSLR.
Nu we bijna op het eind van deze achtergronden zijn, toch nog maar even terug naar het begin van dit verhaal: een full frame formaat heette in het analoge tijdperk ook wel een kleinbeeldformaat. Deze term doet vermoeden dat er ook grotere formaten waren en dat is ook zo.
Bedrijven als Hasselblad en Leica maakten in het analoge tijdperk camera's in het middenbeeldformaat. Ze doen dit nu nog steeds, maar dan wel in het "digitale formaat". Dit levert een sensor op met een oppervlak twee keer zo groot als een full frame (cropfactor 0,7), vaak uitgerust met 40, 50 of 60 megapixels. Jawel, dit leidt tot een camera die zo-goed-als-onbetaalbaar is voor de eenvoudige sterveling, maar het levert je wel fantastisch mooie plaatjes op.
Als er vroeger een kleinbeeldformaat en een middenbeeldformaat bestond, was er toen ook nog het….. jawel, het grootbeeldformaat. Dit grootbeeldformaat was er wel in het analoge tijdperk, maar voor zover ik het weet, wordt dit grootbeeldformaat digitaal niet aangeboden. Het bestaat dus niet meer, maar de cropfactor zou als het bestond 0,5 zijn, dus een 300 mm lens zou zich als een 150 mm lens gedragen, maar het beeld…. wat een detail zouden we kunnen waarnemen en wat een mooie scherptediepte… De slogan “onbetaalbaar” van een bekende creditcardorganisatie zou hier wel eens op van toepassing kunnen zijn. Of dit grootbeeldformaat er in de toekomst er nog eens gaat komen? Wie zal het zeggen?
Full-frame camera’s mogen dan in prijs zakken, wij weten dat de sensor niet het enige is dat de beeldkwaliteit bepaalt. Op diverse fotofora lees je immers dat je beter je geld kunt besteden aan een kwalitatief goede lens, dan aan de net-iets-betere-camerabody. Op full frame speelt de kwaliteit van de lens een hele grote rol.
Je hebt bij het gebruik van een full frame camera het voordeel dat het gehele beeld (hele beeldcirkel) wordt gebruikt (zie de groene rechthoek in de foto van de buizerd), maar juist doordat je het hele beeld gebruikt, betekent dit dat de gevoeligheid voor lensfouten toeneemt.
Het ronde beeld wat uit je lens komt heeft niet overal dezelfde kwaliteit. De kwaliteit in het midden van het ronde beeld is beter dan de kwaliteit aan de randen. Dit betekent bijvoorbeeld dat bij het gebruik van full frame sensoren de kans op donkere randen (vignetting) aan de randen aanmerkelijk toeneemt. Ook is het beeld aan de randen minder scherp scherpte, vertoont het ton- of kussenvorming, etc. etc. Met name de goedkopere lenzen laten eerder dit soort onvolkomenheden zien en tja… onder andere om die reden zijn ze dus goedkoper.
Een overstap naar een full-frame camera betekent om deze reden voor vele fotografen een flinke investering, het betekent niet alleen een investering in een andere (duurdere) camerabody, maar vaak ook een investering in nieuwe lenzen. Cropcamera lenzen produceren een kleinere beeldcirkel en om die reden kun je ze niet gebruiken op een full-frame camera, tenzij je deze full frame camera instelt in “cropmode”. De vraag is dan waarom je een full frame camera hebt aangeschaft…
Tot slot nog even de belangrijkste voor- en nadelen op een rijtje
Heeft een kleinere sensor voordelen?
- Hij is goedkoper om te maken, camera's met een kleinere sensor zijn daarom ook goedkoper. By the way, niet alleen de sensor is kleiner, maar ook vele andere onderdelen kunnen kleiner worden gemaakt.
- De cropfactor levert je “een verlenging van je brandpuntsafstand” op (we weten inmiddels dat dit niet het geval is, maar dit sluit wel aan bij de beleving). Je krijgt op de camera met een cropfactor dus helemaal gratis en voor niets een stukje “tele” erbij. En met name in het echt verre telebereik kosten de lenzen erg veel geld. Aan de andere kant zie je dat dit voordeel door de sensoren met veel meer megapixels op een full frame door croppen bijna teniet kan worden gedaan.
- Tot slot levert een kleinere sensor een beeld op met minder pixels. Dit betekent dan ook dat je kleinere fotobestanden aan het fotograferen zult overhouden. Dit is handig als je een camera wilt hebben die veel beelden per seconden kan maken. De bestanden die een full frame camera oplevert zijn veel groter en kosten dan ook meer processing-capaciteit. Daarnaast vragen de kleinere bestanden uit een cropcamera ook minder ruimte op de harde schijf van je computer en heeft je computer minder processingcapaciteit en geheugen nodig om deze kleinere bestanden te kunnen bewerken in een fotobewerkingsprogramma.
Heeft een kleinere sensor ook nadelen?
- Doordat de pixels kleiner zijn, kunnen cropcamera’s minder goed met ruis om gaan bij hogere ISO-waarden dan de full frame camera’s van dezelfde generaties.
- De cropfactor laat door de “verlenging van je brandpuntsafstand” al snel niks meer over van je super groothoek.
- De beperkte scherptediepte die je realiseert bij een full frame camera haal je niet bij een cropcamera, uiteraard geldt deze opmerking bij een gelijk beeld bij opname.
-----------
Update: enkele typefouten verwijderd
.gif "Moderator")
