Pixelpitch (Version 1.6)

Der direkte Abstand der einzelnen Fotodioden auf Bildsensoren, gemessen von Diodenmitte zu Diodenmitte.

Je kleiner der Pixelpitch ist, desto kleiner ist auch die förderlichen Blende, also der Blendenwert, oberhalb dessen die Auflösung aufgrund von Beugungseffekten abnimmt. Deshalb verkleinert sich mit dem Pixelpitch auch der sinnvoll nutzbare Blendenbereich, vorausgesetzt man nutzt auch die volle Bildauflösung beim späteren Druck. Die Faustformel lautet: Pixelpitch mal 2 = förderliche Blende.

Tabelle mit Pixelpitch-Werten verschiedener, teils theoretischer (die ersten beiden), Digitalkamerasensoren im Vergleich:


  Abmessungen Auflösung    
Sensor-
auflösung
Länge Höhe Länge Höhe Pixel Pitch KB-Faktor
KB = Kleinbild Megapixel mm mm Pixel Pixel µm

KB (Sony RX100M7-Pitch) 148,5 35,9 24 14924 9949 2,41 1,0
KB (Canon EOS 90D-Pitch) 84,9 36 24 11286 7524 3,19 1,0
               
Sony Alpha 7R IV 60,2 35,7 23,8 9504 6336 3,76 1,0
Canon EOS 5DS 50,6 36 24 8688 5792 4,14 1,0
Sony Alpha 7R II 42,4 35,9 24 7952 5304 4,52 1,0
Nikon D800 36,2 35,9 24 7360 4912 4,88 1,0
Canon EOS 5D Mark IV 30,4 36 24 6720 4480 5,36 1,0
Sony Alpha 7 24,0 35,8 23,9 6000 4000 5,97 1,0
Canon EOS 5D Mark III 22,3 36 24 5760 3840 6,25 1,0
Canon EOS 5D 12,7 35,8 23,9 4368 2912 8,20 1,0
               
Fujifilm X-H2 40,2 23,5 15,6 7728 5152 3,04 1,5
Samsung NX1 28,2 23,5 15,7 6480 4320 3,63 1,5
Nikon D7100 24,0 23,5 15,6 6000 4000 3,91 1,5
Nikon D7000 16,1 23,6 15,6 4928 3264 4,78 1,5
               
Canon EOS R7 & 90D 32,3 22,3 14,8 6960 4640 3,20 1,6
Canon EOS 7D II 20,2 22,4 15,0 5472 3648 4,10 1,6
Canon EOS 40D 10,1 22,2 14,8 3888 2592 5,71 1,6
Canon EOS 350D 8,0 22,2 14,8 3456 2304 6,42 1,6
               
Panasonic Lumix DC-GH6 25 17,3 13 5776 4336 3,00 2,0
Panasonic Lumix DC-GH5 II 20,2 17,3 13 5184 3888 3,34 2,0
Olympus OM-D E-M1 15,9 17,3 13 4608 3456 3,76 2,0
Olympus Lumix DMC-G1 12,0 17,3 13 4000 3000 4,33 2,0
               
Sony RX100M7 (1 Zoll) 20,0 13,2 8,8 5472 3648 2,41 2,7
               
High-End Bildsensoren in Smartphones              
Sony IMX989 1" (2022) 50     8192 6144 1,5 2,7
Samsung Isocell GN2 - 1/1,12" (2021) 50     8160 6144 1,4 3
Sony IMX700 - 1/1,28" (2020) 50     8192 6144 1,22 ca. 3,35
Sony IMX586 - 1/2" (2018) 48,0 6,4 4,8 8000 6000 0,8 5,6
Samsung Isocell Slim 3T2 - 1/3,1" (2019) 20 4,1 3,1 5472 3648 0,8 8,8
Samsung Isocell HM3 - 1/1,33" (2021) 108 9,6 7,2 12000 9000 0,8* ca. 3,6
Samsung Isocell HM2 - 1/1,52" 108 ca. 8,5 ca. 6,4 12000 9000 0,7 ca. 4,1
Samsung Isocell Slim GH1 - 1/2,65" (Ende 2019) 43,7 ca. 3,7 ca. 2,6 7968 5480 0,7 ca. 10
Samsung Isocell HP1 - 1/1,22" (2021) 200     16384 12288 0,64 ca. 3,2
Samsung Isocell HP3 - 1/1,4" (2022) 200     16384 12288 0,56 ca. 3,8

Zur Einrodnung der Pixelpitch-Werte verweise ich auf: LENS DIFFRACTION & PHOTOGRAPHY und dort auf den "Diffraction Limit Calculator" mit den erweiterten Einstellmöglichkeiten.

Vereinfacht kann man sagen: Der Punkt an dem die stärkere Beugung anfängt Details zu zerstören, beginnt beim Blendenwert, der dem doppelten Pixelpitch entspricht. In der Praxis sind die Unterschiede zu Aufnahmen bei denen um eine weitere ganze Stufe abgeblendet wurde, noch nicht sehr auffällig.

* Bei manchen solcher Sensoren kommt echtes Pixelbinning zum Einsatz. Bei diesem Sensor ein 9-Pixelbinning. Auf dem Sensor liegen Pixelquadrate mit 3x3 Pixeln, die die gleiche Farbe abtasten. Effektiv ist dieser 108 MP-Sensor somit ein 12 MP-Farbsensor mit einem Pixelpitch von 2,4.

Original dazu auf samsung.com:
"The HM3’s pixel layout is especially arranged in three-by-three single color structures suitable for nine-pixel binning. By merging nine neighboring pixels, the 108Mp HM3 mimics a 12Mp image sensor with large 2.4μm-pixels, heightening light sensitivity when taking photographs in low-light environments."

Weiter heißt es allerdings:
"With an improved binning hardware IP, the HM3 supports seamless transitions between 108Mp and 12Mp resolutions."

Das steht leider im Widerspruch zum Absatz zuvor, denn die Millionen einzelner Dioden auf Bildsensoren sind licht- aber nicht farbempfindlich und deshalb mit Farbfiltern versehen, damit immer nur ein Farbbereich gemessen wird. Also die Wellenlängen für rotes, grünes oder blaues Licht.

Deshalb gehe ich vielmehr von einem Digitalzoom aus, weil das Sensorlayout praktisch nur 12 MP an Farbinformationen liefert. Im Grunde hat der Sensor zwar 108 MP zur Verfügung, aber nur als helligkeitsgemustertes SW-Bild aufgrund des Farbfilterarrays. Da kann man noch so sehr rumrechnen, die Farbinformationen lassen sich nur sehr begrenzt ermitteln. Und ganz sicher nicht für 108 MP. Nicht einmal annähernd. Dabei sorgt doch schon die normale Bayer-Interpolation für Farbungenauigkeiten und damit Auflösungsverluste, so daß man schon dabei bis zu 30 Prozent (?) motivabhängig abziehen muss.

Das 12 MP-Bild mit seiner sensorgrößenbedingt bescheidenen Qualität dürfte meiner Vermutung nach, nicht viel Potenzial bieten um daraus mit den zusätzlichen sw-Helligkeitsinformationen ein höher aufgelöstes Bild zu interpolieren, weil die Farbgenauigkeit entsprechend den Bach runter geht und damit die Detailauflösung auf der Pixelebene, so daß fraglich ist, ob das überhaupt erkennbar etwas bringt. Läge ich falsch mit meiner Vermutung, müßten allein schon aufgrund dieser Technik fabelhafte 12 MP-Fotos erzeugt werden können, wenn man da angeblich so gut nachträglich "hineinzoomen" kann. Da das aber nicht der Fall ist, möglicherweise schon allein aufgrund der Limiterung durch die Optiken vor den Sensoren, scheint es um so fragwürdiger.

Bei den Pixelpitch-Angaben in dieser Tabelle wurde dieser Umstand nicht berücksichtigt.