Pixel, Auflösung und Bildgröße

Im heutigen Artikel dreht sich alles rund um´s Thema Pixel (engl. dots). Ich zeige, was sich hinter dem Begriff Pixel verbirgt, welchen Einfluss die Pixel auf die Bildgröße haben und was man wissen sollte, wenn man seine Bilder ausdrucken oder im Web präsentieren möchte. Dabei erkläre ich auch den Begriff Auflösung und gehe darauf ein, warum mehr Pixel nicht immer mehr Qualität bedeuten – was die Kamerahersteller gerne verschweigen.

Was sind überhaupt Pixel?

Um das zu verstehen, müssen wir zunächst einmal wissen, wie eine moderne Digitalkamera Bilder überhaupt verarbeitet. Digitale Kameras heißen digital, weil sie Informationen digital, d.h. letztlich mit Hilfe von Zahlen ausdrücken und verarbeiten. Das bedeutet, die Kamera wandelt jedes gemachte Bild in eine Reihe von Zahlen um.

 

Bild in normaler Darstellung

Hier einmal ein (relativ unspektakuläres) Bild in normaler Darstellung.

Dafür teilt die Kamera das Motiv in viele kleine Quadrate auf und ermittelt für jeden dieser Bereiche den dazugehörigen Farbwert. Klar, je mehr Quadrate ich habe, desto genauer kann die Kamera das fotografierte Motiv wiedegeben.

Diese Quadrate heißen Pixel, engl. „dots“. Die Abmessungen dieser Pixel sind so klein, dass man sie bei normaler Betrachtung eines Bildes nicht sehen kann. Erst wenn man sehr stark in das Bild hineinzoomt, kann man die einzelnen Pixel irgendwann erkennen.

Zoomstufe 1

Ein Zoom auf die Bäume im Hintergrund zeigt bereits erste Unschärfen, die dadurch hervorgerufen werden, dass die Pixel, aus denen das Bild zusammengesetzt ist, nun größer sind.

Die „Megapixel“-Angabe einer Kamera sagt nun einfach aus, wie viele Pixel diese spezielle Kamera hat, um die verschiedenen Farbwerte wiederzugeben. Dabei bedeutet „Mega“ soviel wie Millionen, d.h. eine Kamera mit 5 Megapixel (kurz 5 MP) teilt das aufgenommene Bild in 5 Millionen kleine Quadrate ein und ermittelt für jedes dieser Quadrate den dazugehörigen Farbwert. Eine Kamera mit 8 MP hat entsprechend 8 Millionen Pixel usw.

 

 

Zoomstufe 2

Noch weiter auf die Bäume gezoomt erkennt man in diesem Ausschnitt nun deutlich die Pixel, aus denen das Bild aufgebaut ist.

Die „Megapixel-Zahl“ einer Kamera wird häufig auch als deren Auflösung bezeichnet. Davon muss man aber die Druckauflösung unterscheiden. Dazu findest du weiter unten noch einige Ausführungen.

Bildabmessungen

Eine andere Möglichkeit, die Anzahl der Pixel eines Bildes anzugeben besteht darin, die Abmessungen des Bildes (Länge und Breite) in Pixel anzugeben.

Ist ein Bild z.B. 2000 Pixel breit und 1000 Pixel hoch (kurz 2000px x 1000px), dann hat es insgesamt 2000*1000 = 2.000.000 Pixel. Also hätte in diesem Fall die dazugehörige Kamera eine Auflösung von 2 MP (2 Megapixeln).

Ein Bild mit den Abmessungen 5472px x 3648px (die maximale Auflsöung meiner Kamera, der EOS 70D) hätte dann 19.961.856 Pixel, also knapp 20 MP.

Allerdings muss man dazu sagen, dass man bei Digitalkameras die Auflösung, mit der die Kamera Aufnahmen macht, einstellen kann. Das bedeutet, dass man bei den Angaben zur Kamera die maximale Auflösung angibt. Daneben kann die Kamera aber auch Bilder mit geringerer Auflösung machen.

Eine größere Auflösung (also mehr Pixel) bedeutet nämlich auch immer einen größeren Speicherbedarf, d.h. die dazugehörigen Bilddateien werden entsprechend größer. Das ist nicht immer gewünscht und auch nicht immer notwendig.

Druckauflösung und dpi

Von der oben beschriebenen Auflösung muss man die Druckauflösung unterscheiden. Diese hat nichts mit der Auflösung zu tun, die die Kamera liefert. Vielmehr gibt die Druckauflösung an, wie viele Pixel auf einer bestimmten Strecke beim Druck bzw. bei der Anzeige auf einem Monitor aneinandergereiht werden.

Die Druckauflösung wird i.d.R. in „dots per inch“ (kurz dpi) angegeben. Dots sind dabei die Pixel, ein Inch entspricht 2,54 Zentimeter. Eine Angabe von 100 dpi bedeutet demnach, dass auf einer Strecke von 2,54 Zentimeter 100 Pixel gedruckt / angezeigt werden. Eine Angabe von 200 dpi bedeutet entsprechend, dass 200 Pixel pro 2,54 Zentimeter plaziert werden.

Je mehr Pixel ich nun pro Strecke / pro Inch plaziere, desto schärfer erscheint mein Ausdruck. Grundsätzlich möchte ich daher natürlich möglichst viele Pixel pro Inch plazieren, also mit einer möglichst hohen Druckauflösung drucken / mein Bild anzeigen.

ABER: Nicht jedes Ausgabemedium ist in der Lage, die ganzen Pixel pro Inch auch wiederzugeben. So zeigen Computermonitore Bilder i.d.R. mit einer Auflösung von 72 dpi an. Es würde also gar keinen Unterschied am Computermonitor machen, ob ich ein Bild mit 72 dpi oder 200 dpi bildschirmfüllend anzeige. Beide Bilder würden gleich scharf wirken, einfach weil der Monitor nicht mehr hergibt.

Beim Druck von Bildern muss man ebf. unterscheiden, auf welchem Medium das Bild gedruckt wird. Fotopapiere „vertragen“ eine größere Druckauflösung. Hier wird meist mit einer Druckauflösung von 300dpi gearbeitet.

Leinwanddrucke dagegen werden häufig mit 200 dpi gedruckt, da die gröbere Struktur der Leinwand die feinen Details bei einer Druckauflösung von 300 dpi nicht wiedergeben kann.

Was hat das alles nun aber mit meiner Kameraauflösung zu tun? Dazu im nächsten Absatz mehr.

Kamera- und Druckauflösung

Die Kameraauflösung gibt an, wie viele Pixel mein Bild hat. Die Druckauflösung gibt an, wie viele dieser Pixel jeweils auf 2,54 Zentimeter nebeneinander liegen. Je mehr Pixel pro Zentimeter (höherer dpi-Wert), desto schärfer der Ausdruck (mit den oben gemachten Einschränkungen).

Angenommen ich habe ein Bild mit einer Abmessung von 900px x 600px (rund 0,5 MP) und möchte das als Foto mit einer Druckauflösung von 300 dpi drucken (damit es schön scharf wird). Dann brüchte ich pro 2,54 Zentimeter 300 meiner insgesamt 900 Pixel (bezogen auf die Breite).

Mein Ausdruck wäre bei dieser Druckauflösung daher nur 7,62 Zentimeter breit (3 * 2,54 Zentimeter). In der Höhe wäre mein Bild 5,08 Zentimeter hoch (2 * 2,54 Zentimeter).

Mit anderen Worten: Je mehr Pixel ich zur Verfügung habe, desto größer kann ich ein Bild bei vorgegebener Druckauflösung ausdrucken. Für das klassische Fotoformat von 10x15cm bräuchte ich bei einer Druckauflösung von 300dpi daher z.B. 1772 Pixel in der Breite (15cm : 2,54cm * 300) und 1182 Pixel in der Höhe. Meine Kamera bräuchte also eine maximale Auflösung von 1772px*1182px = 2.094.504 Pixel (ca. 2 Megapixel).

Eine höhere Kameraauflösung macht nur Sinn, wenn ich größere Ausdrucke machen will! Hier sieht man schon einen Grund dafür, dass man gerne vom „Megapixelwahn“ spricht, denn die meisten Anwender drucken ihre Fotos – wenn überhaupt – eher als „normale“ Fotoabzüge aus. Nur wenn man seine Bilder größer – z.B. als Poster an der Wand – ausdrucken möchte, braucht man mehr „Pixelpower“.

Grafikprogramme bieten die Möglichkeit, die Druckauflösung eines Bildes zu ändern, ohne die Pixelanzahl zu verändern. In diesem Fall kann ich direkt erkennen, welche Größe ein Ausdruck später haben wird. Ich kann natürlich auch die Pixelanzahl (die Bildgröße) eines Bildes mit einem Grafikprogramm verändern. Doch Vorsicht: Bilder lassen sich nur in sehr begrenztem Maße vergrößern, ohne dass es zu Bildartefakten / Qualitätsverlusten kommt. Dazu werde ich demnächst noch einen eigenen Artikel schreiben.

Moderne Digitalkameras liefern heute übrigens je nach Leistungsklasse Auflösungen von 10-20 MP, selbst Handykameras bieten 5-8 MP.

Nun könnte man ja sagen, viele Pixel sind immer besser als weniger, falls man doch einmal ein Bild größer ausdrucken will. Das ist richtig, aber es gibt noch weitere Einschränkungen, denen man sich bewusst sein sollte, bevor man eine Kamera nur nach der angegebenen Auflsöung kauft. Dazu jetzt weitere Informationen.

Mehr Pixel = Bessere Kamera?

Schaut man sich teure Kameras und deren Auflösungen an, so könnte man meinen, dass eine hohe Auflösung ein Qualitätsmerkmal einer guten Kamera ist. Sieht man dann eine günstigere Kamera mit einer ähnlichen Auflösung, könnte man auf den Gedanken kommen, ein Schnäppchen zu machen.

Das ist leider nicht so. Um das zu verstehen, schauen wir uns das Bauteil an, dass in der Kamera für die Umwandlung der vom Motiv ausgehenden Lichtstrahlen in „Pixelinformationen“ zuständig ist. Gemeint ist der Bildsensor oder auch Kamerasensor.

Spiegel der EOS 450D

Ein Blick auf die Vorderseite meiner alten EOS 450D bei abgenommenem Objektiv. Man erkennt den Spiegel, der vor dem Sensor sitzt und das Licht in den Sucher umleitet.

Bildsensor bei hochgeklapptem Spiegel

Hier ist der Spiegel hochgeklappt und man erkennt den hinter dem Spiegel liegenden Bildsensor.

Nahaufnahme des Bildsensors

Nahaufnahme des Bildsensors.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bildsensoren nutzen Halbleiterelemente, um die Intensität des auftreffenden Lichts in elektrische Signale umzuwandeln. Vorgelagerte Farbfilter sorgen für die unterschiedlichen Farbinformationen.

Je mehr Halbleiterelemente auf dem Sensor angeordnet sind, desto größer die Auflösung. Allerdings produzieren die Halbleiterelemente auch ohne Licht ein schwaches elektrisches Signal, das sog. Rauschen.

Dieses Rauschen macht sich als Bidlrauschen im späteren Bild v.a. in den dunklen Bildbereichen bemerkbar. Die Bilder wirken dann irgendwie „körnig“, das Bild sieht irgendwie „gesprenkelt“ aus (zum Thema Bildrauschen findest du auch Informationen in meinen Artikel über das Blende-ISO-Verschlusszeit-Dreieck, inkl. Beispielbilder).

Je enger nun die Halbleiterelemente auf dem Sensor liegen, desto größer ist dieses Bildrauschen. Das bedeutet, je kleiner der Bildsensor bei gleicher Auflösung, umso schlechter ist aufgrund des damit verbundenen Rauschens die Bildqualität.

Oder andersherum: Je größer die Anzahl an Halbleiterelementen (je größer also die Anzal an Pixel) bei gleichbleibender Sensorgröße, desto schlechter ist die Bildqualität bezogen auf das Bildrauschen.

In günstigen Kameras findet man nun aber relativ kleine Bildsensoren. Wenn diese dann eine hohe Auflösung haben, leidet darunter aus oben genannten Gründen natürlich die Bildqualität. Daher spricht man auch vom „Megapixelwahn“ und die Gleichung mehr Pixel = bessere Bildqualität geht nicht auf. Die Hersteller versuchen auf technischem Weg das Bildrauschen zu minimieren, letztlich bleibt das Bildrauschen bei kleinen Kamerasensoren aber immer ein Problem.

Professionelle Fotografen verwenden meist sog. Vollformatkameras, die einen besonders großen Bildsensor besitzen, so dass hier das Bildrauschen recht gering ist. Für den Normalanwender reichen aber kleinere Bildsensoren völlig aus, solange die Bildauflösung nicht übermäßig groß ist.