Der Kameratest: Labor und Praxis

So testet fotoMAGAZIN
31.05.2012

Nicht nur die Kameratechnik entwickelt sich weiter. Auch das fotoMAGAZIN passt sein Test- und Bewertungsverfahren regelmäßig an.

07.03ISO_Export.jpg

Eingangs- und Ausgangsdynamik sowie Scharfzeichnung

Grundlage unseres Kameratests ist das Labortestverfahren DCTau (siehe unten). Die Note für die Bildqualität basiert nicht ausschließlich auf dem Labortest, zusätzlich werten wir auch Praxisbilder und die Aufnahmen unseres visuelle Testaufbaus aus. Hierbei werden vor allem im Labortest nicht erfasste Aspekte wie Farbsäume, Weißabgleich oder Texturverluste ausgewertet.

 

0703Siemensstern.JPG

Die Auflösung ermitteln wir mit einem Chart mit neun Siemenssternen

Veränderte Auswertung bei Wechselobjektivkameras

Mit fotoMAGAZIN 11/2014 haben wir ein verändertes Bewertungsschema für Kameras mit Wechselobjektiven (Spiegelreflex und spiegellose Systemkameras) eingeführt, dass der Weiterentwicklung der Kameratechnik Rechnung trägt. So hatten zuvor einige Kameras den Wert bei der Auflösungsmessung gesprengt, für den es die volle Punktezahl gibt. Entsprechend haben wir die Höchstgrenze nun deutlich angehoben (gemittelt über den bewerten ISO-Bereich von 50.000 auf 80.000 Kilobyte Nettodateigröße). Ebenfalls (aber geringfügiger) wurde die Messlatte für die Wertung des Bildrauschens angehoben (volle Punktzahl nun für 1,8 statt 2,0). Erweitert haben wir außerdem den bewerteten ISO-Bereich: Wurden Auflösung, Bildrauschen, Eingangs- und Ausgangsdynamik bisher nur bis ISO 3200 bewertet, so liegt die Obergrenze nun bei ISO 6400, da inzwischen alle Wechselobjektivkameras diese Empfindlichkeit beherrschen. Neben den Veränderungen bei den Labormesswerten haben wir auch die visuelle Wertung überarbeitet, die auf den Aufnahmen des Praxistests beruht und im Labor nicht erfasste Aspekte wie Farbe oder Weißabgleich berücksichtigt.

Weitere Änderungen betreffen die Ausstattung. Hier haben wir neue Ausstattungsmerkmale wie Wi-Fi in die Bewertung aufgenommen und weniger relevante, wie eine Blitzsynchronbuchse, weggelassen; beim Videomodus gibt es die volle Punktzahl nun für 4K und nicht mehr für Full-HD.

Verändert haben wir auch die Gewichtung. Da die Ausstattung stark von individuellen Vorlieben abhängig ist, haben wir ihre Gewicht von 20 auf 10 % der Gesamtnote verringert und dafür das der Bildqualität von 50 auf 60 Prozent erhöht. Die neue Gewichtung für Wechselobjektivkameras sieht also wie folgt aus:

  • Bildqualität: 60 %
  • Geschwindigkeit: 20 %
  • Ausstattung: 10 %
  • Bedienung: 10 %

Andere Kriterien bei Kompaktkameras

Die einzelnen Messwerte werden bei allen Kameras nach dem gleichen Testverfahren ermittelt. Die prozentuale Wertung ist allerdings nicht vergleichbar. So fließen  die ISO-abhängigen Messungen (Auflösung, Rauschen, Dynakik) bei Kompakt- und Bridgkameras – mit ihren meist kleineren Sensoren – nur bis ISO 3200 in die Wertung ein. Zur Zeit gelten auch noch die alten Maßstäbe (beispielsweise für die Obergrenze der Auflösung) und Gewichtungen. Also:

  • Bildqualität: 50 %
  • Geschwindigkeit: 20 %
  • Ausstattung: 20 %
  • Bedienung: 10 %

Nicht vergleichbar zwischen Systemkameras auf der einen und Kompaktkameras auf der anderen Seite ist auch die Bewertung der Ausstattung: Bei Kompaktkameras fließen hier Objektivcharakteristika wie Zoombereich oder Lichtstärke ein.

 

Auslseverz-LEDTafelneu.jpg

Mit Hilfe einer LED-Tafel wird die Auslöseverzögerung gemessen

Geschwindigkeit und Autofokusmessung

Seit 2007 ermitteln wir die Auslöseverzögerung im Labor mit einer hintergrundbeleuchteten Testtafel, deren 140 LEDs nacheinander jeweils für 1/100 s aufleuchten. Die Kamera wird über einen Roboterarm ausgelöst, der auf zwei Einstellungen programmiert werden kann. Die erste Position ist der Start des AF und die zweite das Auslösen der Kamera. Eine Steuereinheit sorgt dafür, dass das Betätigen des Auslösers und der Start der LED-Uhr synchron ausgeführt werden. Gemessen wird die Auslöseverzögerung mit Weitwinkelzooms in der kurzen und langen Brennweite sowie jeweils bei einer Tageslicht- und einer Innenraumsituation.

 

Labortestverfahren DCTau 5.0: die wichtigsten Begriffe erklärt

Die Bildqualität von Digitalkameras ermittelt das Labor Anders Uschold Digitaltechnik mit dem Testverfahren DCTau 5.0 im JPEG-Modus mit den werksseitigen Einstellungen beispielsweise für Schärfe und Kontrast. SLRs testen wir in der Regel mit hochwertigen Festbrennweiten, um den Einfluss des Objektivs möglichst gering zu halten. Im Folgenden erläutern wir die wichtigsten Begriffe von DCTau:

Bruttodateigröße
Die Bruttodateigröße ist die Größe der unkomprimierten Bilddatei im Farbraum 24-Bit-RGB. Sie kann per Faustregel sehr einfach berechnet werden: Pixelzahl x 3 Byte. Ein Bild im Format BMP entspricht sehr genau der Bruttodateigröße.

Auflösung (Nettodateigröße)
Die Nettodateigröße beschreibt, wie viel verwertbare Auflösungsinformation oder Datenmenge in einer Datei enthalten sind. Sie ist eine sehr fortgeschrittene Weiterentwicklung der oft gelesenen Auflösungseinheit Linienpaare pro Bildhöhe. In DCTau wird die Auflösung über dem gesamten Bildfeld und in allen Ausrichtungen gemessen. Damit ist es möglich alle differenzierten Bildpunkte über dem Bildfeld zu ermitteln, anstatt der Linienpaare pro Bildhöhe, die nur die Auflösung an einem Messpunkt in senkrechter Richtung beschreiben. Multipliziert man nun diese gefundenen, also von Kamera und Objektiv differenzierten, Bildpunkte mit dem Speicherbedarf von 3 Byte pro Bildpunkt, so erhält man die Nettodateigröße. In einfachen Worten beschreibt sie, was insgesamt in einem Bild an Auflösungsinformation enthalten ist, unabhängig von der Ausrichtung und dem Ort der Messung. Vorteil der Nettodateigröße ist, dass man Kameras verschiedener Formate aber auch verschiedener Seitenverhältnisse vergleichen kann. Letzteres kann die Einheit Linienpaare/Bildhöhe nicht und berücksichtigt so nicht, dass ein 2:3-Bild dem Anwender links und rechts mehr an Bildinhalten und damit Nutzinformation bietet als ein 4:3-Bild.
Die Nettodateigröße messen wir mit Hilfe einer Testtafel mit neun Siemenssternen, sodass sowohl die Detailzeichnung in der Bildmitte, als auch der Abfall zum Bildrand ermittelt wird. Bei Kameras mit manueller Blendensteuerung wird die Auflösung bei mehreren Blendenwerten gemessen, bei allen Kameras in verschiedenen ISO-Stufen.

Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad beschreibt wie effizient eine Kamera ihre technischen Ressourcen bei der Auflösung nutzt. Bei der Entwicklung von DCTau wurden sehr lange Testreihen untersucht und ein praktischer Richtwert ermittelt, für den ein Digitalisierungssystem als ideal abgestimmt angesehen wird. Klassische Ansätze von Auflösungsmessungen an waagerechten und senkrechten Strukturen, wie die Linienpaare pro Bildhöhe, basieren meist auf den Grenzauflösungen nach NyQuest und Shannon, die 4 Pixel/Linienpaar als sinnvolle Grenze definieren. In der Praxis überschreiten aber fast alle guten Kameras diese theoretische Grenze. Da DCTau die Auflösung in beliebiger Richtung und in Subpixelgenauigkeit berechnet, können auch die höheren Auflösungen geneigter Linien ermittelt werden. Der 100%-Referenzwert des Wirkungsgrades liegt bei einer Auflösung von 2,59 Pixeln pro Linienpaar. Braucht eine Kamera im Schnitt diese 2,59 Pixel/Linienpaar, dann hat sie den Wirkungsgrad 100 %. Braucht sie doppelt so viele Pixel also 5,18 Pixel/Linienpaar, dann ist ihr Wirkungsgrad nur noch 50 %. Ihre feinsten Linien und Punkte werden demnach breiter sprich weicher.

Artefaktgrenze (orange Linie in Testcharts)
Bei digitalen Bilddaten spielen nicht nur die Sensorauflösung und die optische Leistung eine Rolle, der Signalverarbeitung kommt eine große Verantwortung zu. Was bei Film fast nicht vorstellbar war, ist bei Digitalbildern Realität: Zuviel Auflösung ist möglich und kann dem Bild schaden. Der Grund ist einfach: Film hat eine zufällige chaotische Anordnung von Bildpunkten (Körnern) und Sensoren haben eine rechtwinklige Anordnung. Chaos erzeugt aber keine wiederkehrenden künstlichen Strukturen, geordnete digitale Raster schon. Und diese treten mit Strukturen im Motiv in Konflikt und entwickeln ein Eigenleben. Erlaubt eine Bildaufbereitung sehr kontrastreiche feinste Strukturen so können diese in feinere Bereiche der Bilddaten reichen als tatsächlich Bildinformation vom Motiv und Objektiv erfasst wurden. Feine Strukturen und Details bekommen unschöne Artefakte und Bildstörungen, wie feinste Scharfzeichnungslinien und Moiré. Die orange Linie soll verdeutlichen, wo ein Idealverhältnis zwischen zu viel und zu wenig Auflösung gegeben ist. Diese Linie hängt von der jeweiligen Pixeldichte ab, denn eine Vollformatkamera mit 12 Megapixel kann ihre Ressourcen deutlich effizienter nutzen als eine Minisensorkamera mit 20 Megapixeln und kommt erst später sprich bei höheren Wirkungsgraden in das Dilemma, dass die Auflösung künstlich wird und mit mehr Artefakten erkauft wird.

Artefaktnote
Die Effizienz der Auflösung alleine ist aber nicht ausreichend, um daraus das Maß an möglichen Artefakten zu bestimmen. Eine schlechte Kamera kann wegen der mäßigen Optik eine nicht so tolle Auflösung haben, so dass die Auflösung unter der orangenen Artefaktgrenze liegt, und trotzdem eine sehr künstliche Detailwiedergabe aufweisen. Als einzige subjektiv visuell ermittelte Note wird deshalb beim Betrachten des Testtafelzentrums die Artefaktnote vergeben. Zu den Artefakten gehören Helligkeitsmoiré, Farbmoiré, Aliasing (Treppenbildung von schrägen Linien) und Pumpen, das rhythmische dünner und dicker Werden von schrägen Linien. Auch gibt es unscharfe Wolken umgeben von gut aufgelösten Strukturen oder sehr scharfe Farbränder in bestimmten Ausrichtungen. Alle diese Artefakte werden danach unterschieden, ob sie in wenigen oder vielen Ausrichtungen vorkommen, wie kontrastreich sie sind und ob sie nur bei feinsten Details auftreten oder weitere unterschiedlich aufgelöste Bereiche betreffen. Hier muss tatsächlich das erfahrene Auge ran, mit Software ist diese Fülle nicht zu beurteilen.

Scharfzeichnung
Kanten und Strukturen im Motiv werden immer etwas weicher als im Original wiedergegeben, sodass eine Nachbearbeitung durch Kantenaufsteilung oder Scharfzeichnung prinzipiell gut tut. Aber die beste Scharfzeichnung ist die, die man noch nicht sieht. Am leistungsfähigsten ist eine präzise scharfe Kante, die noch keine hellen und dunklen Verstärkungslinien hat. Nachschärfen kann man diese immer, rauslöschen klappt nicht ohne massive Qualitätsverluste im Bild. Weil Kamerahersteller aber sehr unterschiedliche Ansichten haben, ob ein neutrales oder knallig aufgepepptes Bild zu ihrem Kunden passt, bewerten wir die lokale Kontraststeigerung an Kanten. Weil fotoMAGAZIN dem Leser die Flexibilität und Wahl wie scharf sein Bild sein soll selbst überlassen möchte, bewerten wir eine neutrale und motivkorrekte niedrige Scharfzeichnung mit einer guten Note und senken sie umso weiter ab, je mehr die Kanten manipuliert wurden. Die Note selbst wird an Testfeldern des gesamten Helligkeitsbereichs separat an der Grenze zu Weiß und zu Schwarz und in sechs verschiedenen Ausrichtungen gemessen. Damit zeigt unsere Scharfzeichnungsmessung nicht nur die Ergebnisse in einer Helligkeit oder ein, zwei Richtungen, sondern (wie bei der Auflösung) bekommen wir einen Überblick über Bildkanten aller Kontraste und Helligkeiten in verschiedenen Ausrichtungen.

Bildrauschen
Bildrauschen tritt in Form von Störpixeln, auf die in Helligkeit oder Farbe vom von den eigentlichen Bildinformationen abweichen. Wir messen es in in allen verfügbaren ISO-Stufen.

Belichtungsumfang (Eingansdynamik)
Die Eingangsdynamik, also die Fähigkeit, helle und dunkle Bildbereichen zu differenzieren, messen wir ebenfalls in allen ISO-Stufen.

Vignettierung
Die Vignettierung (Randabdunklung) erfassen wir sowohl bei Kompaktkameras als auch bei SLRs und sonstigen Systemkameras, da sie nicht nur vom Objektiv abhängig ist, sondern zum Teil auch von der Kamera.

Eckenrauschen (Corner noise)
Um die Nachteile der elektronischen Vignettierungskorrektur zu erfassen, messen wir den Anstieg des Rauschens zu den Bildecken (Corner noise).

Verzeichnung
Die Verzeichnung, also die gekrümmte Abbildung gerader Linien durch das Objektiv, ermitteln wir bei Kompaktkameras mit Zooms in drei Brennweiten, bei SLRs und anderen Systemkameras in der Regel mit Festbrennweiten . Unter +/- 0,7 % ist sie kaum sichtbar, bis +/- 1,2 % sichtbar und darüber stark. Bei vielen Kameras wird sie elektronisch korrigiert.

 

 

Sie können bis zu drei Kameras vergleichen, um eine andere auszuwählen, entfernen Sie eine aus dem Vergleich.
Andreas Jordan
Über den Autor
Andreas Jordan

Andreas Jordan ist Mediendesigner und arbeitet seit 1994 als Redakteur und Autor mit den Schwerpunkten Multimedia, Imaging und Fotografie für verschiedene Fach- und Special-Interest-Magazine (u. a. Screen Multimedia, Computerfoto, MACup). Seit 2003 ist er Redakteur beim fotoMAGAZIN und leitet dort seit 2007 das Ressort Test & Technik.