Wie viel Auflösung braucht eine Kamera?

Die Game Boy Camera hat 0,014 Megapixel. Nikons erste Profikamera, die D1, bietet gerade mal 2,7 Megapixel. Heute bewegen sich die Profikameras zwischen 24 und 100 Megapixel. Eine ziemlich grosse Bandbreite. Wie viel Auflösung ist ideal? Die Frage lässt sich nicht allgemeingültig beantworten. Es kommt darauf an, wofür du die Kamera brauchst und wie du die Fotos später betrachtest.

Wichtig ist auch, eine einmal gemachte Meinung nicht für ewig beizubehalten – denn vieles hängt vom Stand der Technik ab. Etwa, ob Sensortechnologie, Objektive, Rechenleistung und Datenspeicher für eine bestimmte Auflösung gut genug sind.

Sensorgrösse und Pixelgrösse

In den Nullerjahren kamen Kompaktkameras mit immer höheren Auflösungen auf den Markt. Was in den Anfängen einen grossen Fortschritt bedeutete, wurde zunehmend zu einem hohlen Marketing-Argument. Es wurde klar: Eine Kamera kann auch zu viel Auflösung haben. Das Problem war die Kombination mit einem sehr kleinen Sensor. Dies führte zu extrem kleinen Pixeln.

Je grösser die einzelnen Pixel, desto lichtempfindlicher sind sie. Dadurch geben sie Farbe und Helligkeit bei wenig Licht exakter wieder, was zu weniger Rauschen führt. Lichtempfindliche Pixel kommen auch besser mit starken Helligkeitsunterschieden innerhalb des Bildes klar. Auf einem grossen Sensor sind die einzelnen Pixel bei gleicher Auflösung grösser. Und oft auch noch bei höherer Auflösung.

Wie lässt sich die Pixelgrösse von unterschiedlich grossen Sensoren vergleichen? Ist einer der Sensoren ein Vollformatsensor, wendest du folgende Formel an: Du teilst die Auflösung des Vollformats (rFF) durch den Crop-Faktor des anderen Sensors im Quadrat.

Ein Rechenbeispiel mit der Vollformatkamera EOS R5 und der APS-C-Kamera EOS R50 – beide von Canon: Die EOS R5 hat 44,7 MP. Der Crop-Faktor für Canon-APS-C-Kameras liegt bei 1,61. Deswegen teile ich 44,7 MP durch 2,6 (1,61^2) was 17,2 MP ergibt. So viel – oder so wenig – Auflösung müsste eine APS-C-Kamera haben, damit die Pixel gleich gross wie bei der Vollformatkamera sind. Die Canon EOS R50 mit 24,2 Megapixeln hat also bereits kleinere Pixel als die Canon EOS R5.

Die Gleichung lässt sich umformen, so dass sie auch in die umgekehrte Richtung funktioniert. Ausgehend von der R50: 24,2 × 2,6 ≈ 63. Demzufolge hätte eine Canon-Vollformatkamera erst ab 63 Megapixeln kleinere Pixel als die Canon EOS R50.

Die Kompaktkamera Sony RX100 mit ihren 20 Megapixeln hat so kleine Pixel, dass es im Vollformat für 146 Megapixel reichen würde.

Der Unterschied von Vollformat zum Mittelformat von Fujifilm und Hasselblad ist weniger gross. Deren 100-Megapixel-Sensoren haben kleinere Pixel als die Canon EOS R5.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Vollformat-Sensor eine wirklich grosszügige Anzahl Pixel haben darf. Bei kleineren Sensoren gerät man hingegen relativ schnell in einen kritischen Bereich.

Auf Smartphones lassen sich diese Regeln nicht eins zu eins anwenden, da sie anders funktionieren. Smartphones haben kleine Sensoren, aber hohe Auflösungen. Mit diversen Tricks wie Mehrfachbelichtung und Pixel Binning erreichen sie dennoch eine akzeptable Bildqualität. Die hohe Auflösung dient dazu, digital zu zoomen und immer noch eine genügend hohe Auflösung zu haben. Dieser Beitrag geht jedoch auf die Besonderheiten von Smartphones nicht weiter ein – es geht hier um die grossen Kameras.

Videoauflösungen: Es braucht Reserven

Videoauflösungen sind genormt – damit scheint klar, welche Auflösungen benötigt werden. Die gängigsten Normen sind:

• Full HD: 1920×1080 = 2073600 Pixel ≈ 2,1 MP
• UHD (4K): 3840×2160 = 8294400 Pixel ≈ 8,3 MP
• UHD-2 (8K): 7680×4320 = 33177600 Pixel ≈ 33,2 MP

Demnach erfüllt heute jede Kamera die Vorgaben für 4K. Nicht so bei 8K: Eine Kamera müsste gemäss obiger Rechnung mindestens 33 Megapixel aufweisen. Tatsächlich reicht aber selbst das nicht. Denn praktisch alle Kameras, die auch zum Fotografieren verwendet werden, haben einen Sensor mit Seitenverhältnis 3:2 oder 4:3. Das bedeutet, dass bei Videos im 16:9-Format nur ein Teil des Sensors genutzt wird.

So ergeben sich für 3:2-Sensoren folgende Minimalauflösungen:

• 3840×2560 = 9830400 Pixel ≈ 10 MP
• 7680×5120 = 39321600 Pixel ≈ 39,3 MP

Und bei 4:3-Sensoren:

• 3840×2880 = 11059200 Pixel ≈ 11 MP
• 7680×5760 = 44236800 Pixel ≈ 44,2 MP

Damit haben wir aber erst das absolute Minimum. Für eine optimale Schärfe sollte die Auflösung höher sein. Denn mit der minimalen Auflösung ist kein Downscaling möglich.

Downscaling – oder warum mehr besser ist

Die Auflösung einer Kamera sollte höher sein als die Auflösung des finalen Bildes. Das gilt nicht nur für Videos, sondern auch für die Betrachtung von Fotos am Bildschirm.

Hast du beispielsweise eine 8-Megapixel-Kamera, kann diese nicht die gleiche Schärfe erzeugen wie ein 8-Megapixel-Bild, das du aus einer höheren Auflösung herunterrechnest. Der Grund dafür liegt im RGB-Filter. Die Pixel eines Fotosensors können jeweils nur eine Farbe von Rot, Grün oder Blau einfangen. Die übrigen Farbwerte müssen aus den umliegenden Pixeln errechnet werden. Der Vorgang nennt sich Demosaicing und erzeugt Unschärfe.

Beim Downscaling wird zwar auch jedes Pixel auf Basis der Nachbarpixel neu berechnet – das nennt sich Interpolation. Doch weil die Auflösung höher ist, können mehr Informationen einbezogen werden.

Die Auflösung muss nicht immens viel höher sein als die Zielauflösung. Bei Videos kann es sogar von Vorteil sein, sie tief zu halten. Das Auslesen geht schneller, daher gibt es weniger Rolling Shutter. Wird der Sensor 60 Mal pro Sekunde ausgelesen und jedes Mal ein Bild neu berechnet, kann es mit grossen Datenmengen auch zu Überhitzung kommen.

Bildrauschen: Pixelgrösse versus Downscaling

Downscaling hat noch einen anderen positiven Nebeneffekt: Das Bildrauschen wird geglättet. Denn durch die Interpolation findet eine Angleichung an die Farbe und Helligkeit der umliegenden Pixel statt. Rauschen ist nichts anderes als eine zufällige, ungewollte Abweichung von Farbe und Helligkeit. Dies wird durch die Reduktion der Auflösung eingeebnet.

Dieser Effekt ist, anders als bei der Schärfung, bei einer hohen Auflösung deutlich stärker. Bei hochauflösenden Sensoren verschwindet mehr vom Bildrauschen, wenn auf die gleiche Zielauflösung heruntergerechnet wird.

Doch wie eingangs erwähnt, erzeugen grosse und damit lichtempfindliche Pixel weniger Bildrauschen – was für eine tiefere Auflösung spricht. Welcher Effekt wiegt nun schwerer? Rauscht ein Bild mit hoher Auflösung sogar weniger, wenn beide auf UHD herunterskaliert werden?

In der Regel nicht. Der Vorteil der grösseren Pixel überwiegt beim Bildrauschen. Als Beispiel hier die Nikon Z6 II mit 24,5 MP und die Nikon Z7 II mit 45,7 MP bei 25600 ISO. Im oberen Direktvergleich siehst du die Originalgrösse – hier rauscht die hochauflösende Z7 II deutlich stärker. Wird sie auf die gleiche Grösse wie die Z6 herunterskaliert (unten), ist das Rauschen immer noch geringfügig höher. Dafür ist das Bild schärfer.

Das Testszenario stammt von dpreview.com – mit diesem Link kannst du direkt darauf zugreifen und selbst mit den Parametern wie ISO oder anderen Kameras herumspielen. Bei der Canon EOS R5 und R6 sieht es ähnlich aus.

Die Aussage «Sensoren mit weniger Auflösung rauschen weniger» stimmt trotzdem längst nicht immer. Der Vergleich ist nur zulässig bei Sensoren gleicher Bauart. So rauscht ein alter Sensor aus den Nullerjahren wahrscheinlich auch bei tieferer Auflösung mehr als ein aktueller Sensor mit hoher Auflösung. Und natürlich müssen die Sensoren gleich gross sein.

Betrachtung am Bildschirm

Ein Full-HD-Bildschirm zeigt nur etwa 2 Megapixel, ein 4K-Bildschirm nur 8 Megapixel. Es braucht schon einen 8K-Bildschirm (33 Megapixel), um die Auflösung heutiger Kameras darzustellen.

Allerdings gilt auch hier: Die optimale Schärfe erreichst du nur, wenn du aus einem grösseren Bild herunterrechnest. Tust du es nicht, tut es der Grafikchip für dich – aber unter Umständen weniger gut, denn er muss es in Echtzeit tun.

Noch wichtiger: Am Bildschirm kannst du reinzoomen. Am TV ist das umständlich, aber an allen anderen Bildschirmen tust du es ganz selbstverständlich. Vor allem bei Touchscreens. Und dann zeigen sich deutliche Unterschiede zwischen einem Foto mit 8 und einem mit 50 Megapixeln.

Gedruckte Fotos

Bei gedruckten Fotos kannst du nicht reinzoomen, und daher muss die Auflösung selten höher als 10 Megapixel sein. Selbst grosse Plakate benötigen nicht unendlich viel Auflösung – du schaust sie von weiter weg an, die Dichte der Bildpunkte darf somit geringer sein. Bei einer Betrachtungsdistanz von fünf Meter oder mehr reichen schon 20 bis 30 anstelle von 300 dpi, die in Fotobüchern üblich sind.

Die angegebenen dpi-Werte erreichst du selbst mit 10 Megapixeln locker. Natürlich ist mehr besser – falls das Plakat doch mal aus der Nähe betrachtet wird. Aber im Druck sind hohe Auflösungen nicht nötig.

Bilder zuschneiden

Ein grosser Vorteil einer höheren Auflösung: Ich kann einen Ausschnitt eines Bildes verwenden, und dieser ist immer noch scharf genug. Hin und wieder lese ich den Einwand, dass ich meine Fotos gar nicht beschneiden müsste, wenn ich fotografieren könnte. Doch das ist Unsinn.

Ich erinnere mich an das Shooting im BMX-Park. Vieles geht da so schnell, dass an eine Bildkomposition nicht zu denken ist. Du zielst einfach auf die Bildmitte und hoffst, dass das Motiv ganz auf dem Bild ist. Die Chancen dafür stehen wesentlich besser, wenn du rundherum etwas Platz lässt.

Ein anderes Beispiel sind Vögel im Flug mit unvorhersehbaren Richtungswechseln. Generell scheren sich Wildtiere einen Dreck um deinen Bildaufbau. Du musst nehmen, was du kriegst. Manches ist auch schlicht zu weit weg. Mit hoher Auflösung kann das Bild dennoch was werden. Mit tiefer nicht.

Ein weniger spezieller Fall betrifft grosse Gebäude. Willst du sie ohne Tilt-Shift-Objektiv bildfüllend einfangen, hast du stürzende Linien. Hältst du die Kamera gerade, musst du einen grossen Teil des Bildes anschliessend wegschneiden.

In wieder anderen Fällen muss ein Bild für verschiedene Seitenformate funktionieren: Beim Fotografieren weisst du noch nicht, ob das Magazin ein Foto im Hoch- oder Querformat benötigt. Im Studio kannst du natürlich beides machen. Aber im Sport gibt es diesen einen Moment, und du musst dich fürs Hoch- oder Querformat entscheiden – und anschliessend beschneiden, was nur mit entsprechend viel Raum um das Motiv herum klappt.

Kurz: Es gibt unzählige Fälle, in denen nachträglicher Beschnitt erforderlich ist. Und da sind Reserven bei der Auflösung Gold wert.

Datenmengen: Heute kein Problem mehr

Je geringer die Auflösung, desto weniger Daten müssen verarbeitet werden. Lange Zeit schafften nur Kameras mit relativ wenig Pixeln hohe Serienbildgeschwindigkeiten, die für Sport- und Actionfotografie wichtig sind.

Dies begann sich ab 2021 zu ändern. Damals erschien die Sony Alpha 1. Sie hat 50 Megapixel und schiesst 30 Bilder pro Sekunde. Allerdings kostete diese Kamera auch 8000 Franken oder Euro. Wer das nicht bezahlen konnte oder wollte, musste sich weiterhin zwischen hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung entscheiden.

Inzwischen gilt auch das nicht mehr. Die Canon EOS R5 II und die Nikon Z8 kosten bedeutend weniger als die Sony Alpha 1 und bieten ebenfalls hohe Auflösung bei gleichzeitig hoher Geschwindigkeit. Selbst die Canon EOS R7, die weniger als 1500 Franken kostet, schafft 30 Bilder pro Sekunde. Dies bei einer Auflösung von immerhin 33 Megapixeln.

Es stimmt zwar, dass Profi-Sportkameras bis heute eher eine tiefe Auflösung haben. Die Canon EOS R1 oder die Sony Alpha 9 III bewegen sich um die 24 Megapixel. Doch das sind Tools für Profis mit sehr speziellen Anforderungen. Den Global Shutter der Sony-Kamera gibt es schlicht (noch) nicht in höherer Auflösung. Auch das Canon-Flaggschiff bedient Sonderbedürfnisse: Extrem hohe Bildraten, extreme Belichtungssituationen. Es geht hier darum, in einem bestimmten Bereich noch ein Quäntchen mehr herauszuholen. Wer das nicht unbedingt braucht, dafür die Kamera auch für anderes einsetzen will, ist mit mehr Auflösung besser beraten.

Hohe Auflösung allein macht das Bild nicht schärfer

Bei Kameras mit sehr hohen Auflösungen ist es schwieriger, das volle Potenzial zu nutzen. Damit das Bild wirklich schärfer ist und mehr Details zeigt, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein.

Erstens muss das Objektiv scharf genug sein. Manche schaffen es nicht, 50 oder mehr Megapixel aufzulösen. Selbst abgeblendet nicht. Bei Offenblende und in den Bildecken ist so gut wie immer leichte Unschärfe zu erkennen.

Doch neuere Objektive sind auf heutige Auflösungen angepasst. Ausserdem profitierst du mit einer höheren Auflösung auch dann, wenn das Objektiv sie nicht vollständig abbildet. Denn ein bisschen mehr Details siehst du trotzdem. Und mal ehrlich: In welcher Situation genau muss die Bildecke bei Offenblende scharf sein?

Zweitens musst du Verwackler und Bewegungsunschärfe verhindern: Eine hohe Auflösung legt selbst winzige Unschärfen offen. Bei einer tiefen Auflösung ist der Toleranzbereich grösser. Bei Verwacklern kann das Problem mit einem besseren Bildstabilisator kompensiert werden, bei Bewegungsunschärfe bleibt nur die kürzere Belichtungszeit.

Ein Nachteil gegenüber einer tieferen Auflösung ist das alles aber nicht. Denn auch hier gilt: Skalierst du auf die gleiche Zielauflösung, zum Beispiel UHD, sind die Unschärfen in beiden Fällen gleich stark sichtbar.

Fazit: Im Vollformat gerne hochauflösend

Die Vorteile einer höheren Auflösung sind mehr Flexibilität bei der Nachbearbeitung und dass die Bilder mehr Details zeigen. Das gilt nicht nur am 8K-Bildschirm, sondern für jeden Bildschirm, an dem du reinzoomst. 8K-Video ist nur bei hohen Auflösungen ab 40 Megapixeln überhaupt möglich.

Sensoren mit hoher Auflösung haben als Nachteil eine etwas geringere Dynamik und ein etwas höheres Bildrauschen. Letzteres wird beim Herunterskalieren teilweise kompensiert. Lange Zeit haben auch die immensen Datenmengen für Probleme gesorgt. Dies ist jedoch im Jahr 2024 kein grosses Thema mehr. Auch hochauflösende Kameras sind schnell und ausdauernd.

Beim heutigen Stand der Technik ziehe ich im Vollformat 40 oder 50 Megapixel den tiefen Auflösungen wie 24 Megapixel vor. Für eine Allrounder-Kamera überwiegen die Vorteile der höheren Auflösung. Für spezielle Anwendungen kann das anders sein – davon zeugen einige Profisportkameras. Auch skeptisch bin ich bei kleineren Sensoren wie dem APS-C-Format. Hier scheinen mir 25 Megapixel nach wie vor angemessen.