Wissen: Kamerasensoren von Drohnen im Vergleich

Kamerasensoren spielen eine entscheidende Rolle für die Bildqualität von Drohnenkameras. In diesem Artikel gehen wir auf die verschiedenen Bauarten und Größen von Kamerasensoren ein und erklären dir, worauf es beim Kauf deiner Drohnenkamera ankommt.

Der Fotosensor einer Drohnenkamera ist eine der wichtigsten Komponenten, die großen Einfluss auf die Qualität deiner Luftbildaufnahme hat. Zusammen mit dem verwendeten Objektiv, bestimmt der Kamerasensor, was du deiner Drohne in Sachen Video- und Fotoqualität maximal abverlangen kannst.

Neben dem Kamerasensor hat natürlich auch das verwendete Videoformat und der benutzte Videocode einen Einfluss auf das Ergebnis. Außerdem wird der Look deines Materials durch spezielle Bildfilter, wie ND- oder PL-Filter verbessert.

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Was genau macht ein Kamerasensor?

Der Sensor einer Drohnenkamera ist dafür zuständig, dass durch das Objektiv einfallende Licht in elektronische Signale umzuwandeln. Diese Signale werden dann von einem DSP (Digital Signal Processor) verarbeitet und durch einen weiteren Chip mit einem Videocodec enkodiert.

Je nach dem, wie viele Pixel der Sensor besitzt, fällt auch die maximale Auflösung der aufgenommenen Fotos und Videos auf.

Kamerasensor Nikon DX
Aufnahme von einem „großen“ Nikon DX Format Kamerasensor.

Außerdem spielt die maximale Farbtiefe eines Kamerasensors eine ebenfalls wichtige Rolle. Sie gibt an, wie viele verschiedene Farbabstufungen der Sensor für jedes Pixel verarbeiten kann. Im Normalfall besitzen Kameras eine Farbtiefe von 8 Bit (oder Bit pro Pixel). Kameras, die HDR-Video aufzeichnen können, können mit 10 BPP aufzeichnen. Professionelle Kamerasensoren, erreichen sogar Farbtiefen bis zu 12 Bit. Damit stehen einem dann noch mehr Möglichkeiten für die Post-Production und Farbkorrekturen bereit. Mehr zum Thema Farbtiefe von Drohnenkameras findest du hier.

Normale Drohnen-Kamerasensoren arbeiten im Bereich des sichtbaren Lichts. Eine andere Art von Drohnenkamera ist die Wärmebildkamera. Alles, was du über Wärmebildkameras für deine Drohne wissen musst, findest du in unserem Guide über Thermal- und IR-Kameras.

Welche Bauarten von Sensoren gibt es?

Generell gibt es zwei verschiedene Bauarten von elektronischen Kamerasensoren: CCD und CMOS. Beide Typen wandeln Photonen in elektrische Signale um. Der einzige Unterschied besteht in der Art und Weise, wie das Auftreffen eines Photons auf den Kamerasensor gehandhabt wird.

Beim CMOS-Sensor (Complementary metal-oxide-semiconductor) besitzt jedes einzelne Pixel (jede einzelne Fotodiode) ihren eigenen Verstärker. Bei CCD-Sensoren (charge-coupled device) gibt es weniger Signalverstärker, die zeilenweise angesteuert werden.

CMOS-Sensoren sind heute in fast allen elektronischen Geräten mit Foto- oder Videofunktion verbaut. Sie lassen sich deutlich kostengünstiger herstellen, als CCD-Sensoren. CCD-Sensoren werden jedoch weiterhin in Kameras mit sehr hohen Qualitätsansprüchen, wie bei der TV-Übertragung verwendet.

Alle modernen Drohnenkameras setzen auf einen CMOS-Sensor, da CCD-Sensoren im Normalfall deutlich schwerer und aufwändiger anzusteuern sind.

Warum ist die Größe des Kamerasensors wichtig?

Unabhängig vom Typ werden Kamerasensoren in unterschiedlichen Größen eingesetzt. Die Größe wird meist in Zoll angegeben und beschreibt die Außendiagonale des Sensors. Die lichtempfindlichen Sensorfläche ist jedoch in der Regel kleiner.

Jeder Sensor hat eine bestimmte Anzahl an Fotodioden, in der Höhe und in der Breite. Diese bestimmen die Auflösung des Sensors. Ein 20-MP-Sensor kann also zum Beispiel mit 5000 x 4000 Pixeln auflösen. Dabei spielt es erst einmal keine Rolle, wie groß die Sensordiagonale ist.

Der Größenvorteil von S35-Kameras im Vergleich zum 1-Zoll-System oder MFT wird deutlich.

Die Größe des Sensors bestimmt jedoch, wie groß jedes einzelne Pixel auf der Sensoroberfläche sein kann. Und hierbei gilt: Je größer, desto besser. Denn wenn ein Sensor mehr Platz pro Pixel zur Verfügung hat, kann mehr Licht pro Pixel auf den Sensor einfallen. Das wiederum bedeutet eine bessere Leistung bei geringem Umgebungslicht.

Die Faustformel lautet daher: Je größer der Sensor, desto besser die Low-Light-Performance. Bei gleicher Auflösung wird ein größerer Sensor bei wenig Restlicht so immer das rauschärmere und hellere Bild liefern können.

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Außerdem beeinflusst die Größe des Sensors die Schärfentiefe der Kamera. Genauer gesagt wird mit steigender Sensorgröße der Schärfentiefebereich der Kamera verkleinert. Das führt dazu, dass die Aufnahme Kino-ähnlicher aussehen. Während das im Fokus stehende Objekt scharf ist, schwindet die Schärfe, je weiter andere Objekte hinter dem Fokuspunkt liegen. Man spricht hier auch vom Freistellen des Objektes.

Welche Sensorformate gibt es?

Bleibt also abschließend die Frage zu klären, welche Größen und Formate es für Kamerasensoren im Drohnen-Markt gibt. Dazu haben wir euch eine Tabelle vorbereitet, die die verschiedenen Sensorgrößen inklusive Abmessungen und Namen darstellt.

Außerdem haben wir bekannte Drohnen-Modelle ergänzt, die einen entsprechende Kamerasensor verwenden. Ihr findet außerdem einige Informationen zu Sensoren aus Highend-Produktionskameras, die ebenfalls via Gimbal mit Drohnen durch die Luft getragen werden können. Einen super Vergleichsrechner, findest du außerdem hier.

BezeichnungDiagonale (mm)Breite (mm)Höhe (mm)Drohne / Drohnenkamera
1/2.8"-Sensor6,04,83,6PowerVision PowerEgg X
1/2.4"-Sensor7,56,04,5Parrot ANAFI, Parrot ANAFI Thermal, Parrot ANAFI USA
1/2.3"-Sensor7,76,24,6DJI Mavic Mini, DJI Spark, DJI Mavic Air, DJ Mavic 2 Zoom, Phantom 3 SE, Yuneec Mantis Q, Yuneec Mantis Q, Yuneec E50, Yuneec CGO3+, Yuneec CGO3, Autel EVO, Skydio 2, Fimi X8 SE, Hubsan Zino 2, PowerVision PowerEgg, ZeroZero Robotics V-Coptr Falcon
1/2"-Sensor86,44,8Autel EVO 2, Autel EVO 2 Dual, DJI Mavic Air 2
1/1.7"-Sensor9,57,605,7DJI Zenmuse H20 / H20T
1"-Sensor, CX1613,28,8DJI Mavic 2 Pro, DJI Phantom 4 Advanced, DJI Phantom 4 Pro, DJI Phantom 4 Pro V2.0, Zenmuse X4S, Yuneec E90, Yuneec C23, Yuneec ION L1 Pro (Yuneec H3), Autel EVO 2 Pro, DJI Zenmuse L1
4/3″, Four-Thirds, Micro-Four-Thirds, MFT21,317,313,0DJI Zenmuse X5 / X5R / X5S, Yuneec CGO4
Blackmagic S3529,07**25,3414,25Blackmagic URSA Mini Pro 4.6K G2
DJI Super 3528,3**23,515,7DJI Zenmuse X7
RED S35 33,829,915,77RED EPIC HELIUM 8K S35
Full Frame43,336,024,0z.B. Nikon Z6*, DJI Zenmuse P1
ARRI S3544,7136,7025,54ARRI Alexa, ARRI Alexa LF
RED MONSTRO46,3140,9621,60RED EPIC MONSTRO 8K VV

** errechnete Diagonale. Bezieht sich im Gegensatz zu den anderen Diagonalen-Angaben auf die effektive Sensorfläche.

Die Tabelle zeigt recht deutlich, das professionelle Filmkameras aktuell fast ausschließlich auf eine Abwandlung des Super35-Format-Sensors setzen. Dieser „Full Frame“-Sensor bietet durch seine deutlich größere Sensoroberfläche die Möglichkeit mehr Informationen einzufangen, die später in der Nachbearbeitung des Videos nützlich sind.

Dazu sei noch gesagt, dass viele der S35-Kameras auch mit 5K, 6K oder gar 8K aufzeichnen können. Diese hohe Auflösung wird oft dazu verwendet, um Crops (Bildausschnitte) in 4K zu produzieren oder aber das gesamte Material auf 4K herunterzurechnen, um somit ein extrem sauberes UHD-Bild zu erhalten.

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Schlusswort

Wir hoffen, dir hat unser Artikel über Drohnen-Kamerasensoren weiter geholfen und du hast etwas über die verschiedenen Sensorenformate gelernt.

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Quelle: Wikipedia

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Bildquellen

Nils Waldmann

Nils Waldmann

Hi, ich bin Nils! Ich bin leidenschaftlicher Modellbauer, Hobby-Fotograf, Akku-Liebhaber und RC-Pilot. Ich berichte hier über die neusten Entwicklungen in der Drohnen-Branche und kümmere mich um detaillierte Anleitungen, Guides und Testberichte.

2 Gedanken zu „Wissen: Kamerasensoren von Drohnen im Vergleich

  • Avatar
    28. Oktober 2019 um 02:45
    Permalink

    Hallo Nils Waldmann,
    da hat sich wohl ein kleiner Fehler eingeschlichen… denn die Kamera E90 (am H520) von Yuneec besitzt einen 1-Zoll-Sensor, mit 20 Megapixeln an Auflösung. Somit gehört sie in diejenige Gruppe, in welcher sich auch die Mavic 2 Pro befindet.
    Ich kann das deshalb so getrost behaupten, weil ich beide Drohnen besitze und intesiv mit ihnen arbeite.
    Mit freundlichem Gruß
    Stefan Fischer

    Antwort
    • Nils Waldmann
      28. Oktober 2019 um 04:52
      Permalink

      Hallo Stefan,
      du hast natürlich Recht. Vielen Dank für den Hinweis, wurde direkt ausgebessert.
      Viele Grüße und allzeit guten Flug,
      Nils

      Antwort

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