Four-Thirds-Standard

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Vergleich gängiger Sensorformate

Der Four-Thirds-Standard (oder kurz Four Thirds) ist ein von den Unternehmen Olympus und Kodak entwickelter, speziell auf digitale Spiegelreflexkameras abgestimmter Standard für Objektivanschlüsse. Dabei erfolgte von Anfang an keine Rücksichtnahme auf herkömmliche Objektive, Kameras oder Sensorgrößen. Dadurch konnten sowohl Kompatibilitätsprobleme mit alten Komponenten als auch Kompromisse bei der Auslegung der neuen Komponenten umgangen werden. Die erste entsprechende Kamera, die Olympus E-1, wurde im Herbst 2003 vorgestellt.

Der Standard definiert unter anderem die Sensorausmaße, das Objektivbajonett samt Kommunikationsprotokoll, den Abbildungskreis und das Auflagemaß (38,85 mm), aber auch optische Anforderungen wie den maximalen Winkel zwischen auf den Sensor treffenden Lichtstrahlen.

Namensherkunft[Bearbeiten]

Namensgebend für den Standard ist das Außenmaß des Sensors (nicht dessen effektive Bilddiagonale), definiert nach dem traditionellen Messverfahren der Nominalgröße von Bildsensoren anhand der Größe der entsprechenden Vakuum-Bildaufzeichnungsröhre,[1] angegeben als Durchmesser der entsprechenden Röhre in Zoll.

Bei einem Four-Thirds-Bildsensor entspricht die Bildgröße demnach der Größe des Bildes, welches auf der lichtempfindlichen Fläche einer Bildaufzeichnungsröhre mit dem Außendurchmesser vier Drittel Zoll dargestellt werden kann. Typischerweise betrug bei derartigen Röhren der Durchmesser der nutzbaren Fläche etwa zwei Drittel des Außendurchmessers, woraus sich die Sensordiagonale von knapp 22 Millimetern erklärt. Mit dem Seitenverhältnis 4:3 hat die Namensgebung Four Thirds (engl. „Vier Drittel“) also nichts zu tun.

Sensorgröße[Bearbeiten]

Die Bilddiagonale von Four-Thirds-Sensoren ist standardisiert und gleicht derer des Micro-Four-Thirds-Standards. Sie beträgt mit 21,633 mm exakt die Hälfte der Diagonale des Kleinbildformates (43,267 mm), was einem Formatfaktor von 2,0 entspricht. Objektive mit Brennweiten zwischen 20 und 25 mm sind damit für dieses Format Normalobjektive.

Die meisten Kameras haben einen Sensor mit einem Seitenverhältnis von 4:3 und einem optisch wirksamen Bereich von 17,31 mm × 12,98 mm (Fläche 224,64 mm²).

Die Panasonic DMC-GH1[2] und die DMC-GH2[3] haben einen übergroßen multi-aspect-Sensor (Multiformatsensor) mit 18,89 mm × 14,48 mm. Das ermöglicht für die Seitenverhältnisse

  • 4:3 (4608 × 3456 Pixel, 17,31 mm × 12,98 mm),
  • 3:2 (4752 × 3168 Pixel, 17,85 mm × 11,90 mm) und
  • 16:9 (4976 × 2800 Pixel, 18,69 mm × 10,52 mm)

die Nutzung der größtmöglichen Diagonale (Angaben für die DMC-GH2).

Lizenznehmer[Bearbeiten]

Aufgrund einer offenen Lizenzpolitik steht es jedem Hersteller frei, dem Standard entsprechendes Zubehör für das System auf den Markt zu bringen. Kompatible Komponenten verschiedener Hersteller können so miteinander kombiniert werden.

Das erste am Markt erhältliche Produkt war 2003, als neben Olympus nur die beiden Anbieter Fujifilm und Kodak den neuen Standard unterstützten, die Olympus E-1.[4] 2004 kamen mit Panasonic, Sanyo und Sigma drei weitere Unternehmen hinzu.[5] Die folgenden weiteren Hersteller unterstützen den Standard offiziell: Astrodesign[6], Cosina, Leica Camera, Carl Zeiss, Schneider-Kreuznach, Tamron[7] und Tokina[6].

Weiterentwicklung[Bearbeiten]

Anfang August 2008 wurde von Panasonic und Olympus als Weiterentwicklung des Four-Thirds-System-Standards der sogenannte Micro-Four-Thirds-Standard vorgestellt, mit dem kompakte Kamerasysteme mit Wechselobjektiven möglich sind. Der neue Standard verwendet ein geringeres Auflagemaß und einen engeren Bajonettanschluss, was einen Einsatz bei Spiegelreflexkameras praktisch unmöglich macht.

Mit einem mechanischen Adapter und wegen der elektronischen Kompatibilität ist jedoch die Weiterverwendung von Objektiven des Four-Thirds-Standards möglich, obwohl der Micro-Four-Thirds-Standard mit elf elektrischen Kontakten zwei zusätzliche, für Videoanwendungen vorgesehene Kontakte aufweist.

Wichtige Merkmale[Bearbeiten]

Olympus E-1

Anforderungen an die Objektive[Bearbeiten]

Objektive des Four-Thirds-Standards besitzen grundsätzlich das Bajonett des Systems. Weiterhin gibt es Grenzwerte für die Auffächerung des aus dem Objektiv austretenden Lichtstrahls. Dieser soll möglichst parallel sein, da digitale Bildsensoren (im Gegensatz zu chemischem Film) ihre volle Empfindlichkeit nur bei senkrecht auftreffendem Licht entfalten (siehe auch Telezentrik). Der im Standard geforderte Bildkreis ist im Verhältnis zur Sensorgröße verhältnismäßig groß, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Sensors zu erreichen. Diese Vorgaben wirken insbesondere bei weitwinkligen Objektiven und bei Offenblende einer Vignettierung des Bildes entgegen.

Wie bei den meisten Digitalkameras weicht die Sensorgröße von den Ausmaßen des 35-mm-Kleinbildfilms ab, der wegen seiner einst enormen Verbreitung als Referenz dient. Durch seine geringere Größe ergibt sich bezüglich des Bildausschnitts eine scheinbare Verdoppelung der Brennweite.

Durch die geforderte kleinere Abbildungsfläche haben auch lichtstarke Objektive kleinere Ausmaße, was sich durch ein geringeres Gewicht bemerkbar macht.

Schärfentiefe[Bearbeiten]

Die Schärfentiefe eines Four-Thirds-Objektivs an einem Four-Thirds-Sensor ist bei gleicher Blendenzahl und gleicher Perspektive und gleichem Bildausschnitt etwa doppelt so groß wie bei Sensoren mit Kleinbildgröße.

Genauer gesagt entspricht die Schärfentiefe eines Four-Thirds-Objektivs mit f=150 mm bei einer Blendenzahl f/d=2,8 genau der eines Kleinbildobjektivs an einem Kleinbildsensor mit f=300 mm bei f/d=5,6.

Um mit einer dem Kleinbildformat entsprechenden Schärfentiefe Objekte oder Personen vor einem diffusen Hintergrund mit Four Thirds freizustellen, muss man mit diesem Sensorformat zwei Stufen aufblenden. Ein Four Thirds-Objektiv bildet also bereits bei f2.0 den Bereich scharf ab, den eine Kleinbild-Linse erst bei f4.0 scharf abzeichnet. Da die FT-Objektive der Oberklasse jedoch nur um eine Blendenstufe größer sind als äquivalente Linsen für das Kleinbildformat, erreicht das Four Thirds-Format somit nicht ganz das Freistellungspotenzial der größeren KB-Sensoren bei Offenblende. Die größere Schärfentiefe des FT-Formates ist allerdings immer dann von Vorteil, wenn mehrere Personen oder Objekte fotografiert werden sollen, die nicht auf der gleichen Schärfeebene stehen (z.B. ein Gruppenfoto in mehreren Reihen) oder wenn der Hintergrund mit in den Bildaufbau einbezogen werden soll. Wünschenswert ist der Zugewinn an Schärfentiefe auch in der Makrofotografie, da mit der Nähe zum Objekt auch die Schärfentiefe abnimmt.

Grundrauschen und Dynamikauflösung[Bearbeiten]

Da der Signalpegel eines (idealen) Sensorelements proportional zur Menge des einfallenden Lichts und damit (bei gleichbleibender Lichtdichte) auch proportional zur Fläche des Sensors ist, ist bei einem kleineren Sensor die Dynamikauflösung geringer. Bei der notwendigen Verstärkung wird unter anderem unerwünschtes thermisches Rauschen mitverstärkt, was dazu führt, dass kleinere Sensoren tendenziell ein schlechteres Signal-Rauschverhältnis zeigen.

Unter den Spiegelreflexkameras ist der Four-Thirds-Sensor zur Zeit der kleinste. Die konkurrierenden Spiegelreflexkameras mit APS-C-Sensoren besitzen Sensoren mit etwa 56 Prozent (Canon EF-S) bzw. 78 Prozent (Nikon DX, Pentax, Sony DT) mehr Fläche. Sensoren im 35-mm-Kleinbildformat haben gar die etwa 4-fache Größe. Verglichen mit den Sensoren der meisten Kompaktkameras weist ein Four-Thirds-Chip allerdings immer noch eine etwa 5- (1/1,7"-Sensoren) bis 16-mal (1/3"-Sensoren) so große Fläche auf.

Vergleich der Sensorgrößen zwischen 35-mm-Kleinbildformat / digitales Vollformat, APS-C / DX und Four Thirds

Wird ein Motiv einer bestimmten Helligkeit unter einem vorgegebenen Winkel abgebildet, ist hierzu bei Four Thirds eine um etwa 20 Prozent geringere Objektivbrennweite notwendig als zum Beispiel bei einer Kamera mit APS-C-Sensor. Vergleicht man entsprechende Objektive mit gleicher Blendenzahl, ist die tatsächliche Apertur also im Fall von Four Thirds um 20 Prozent kleiner, was einer Verringerung der einfallenden Lichtmenge um etwa ein Drittel entspricht. Dies hat eine um etwa 30 Prozent reduzierte Dynamikauflösung zur Folge, verbunden mit einer Erhöhung des Grundrauschens um etwa 50 Prozent. Es ist zu beachten, dass bei dieser Abschätzung Unterschiede in der Sensortechnologie zwischen den Kamerasystemen außer acht gelassen wurden (die tatsächlichen Leistungsunterschiede zwischen zwei konkreten Kameramodellen können also merklich geringer oder auch mitunter deutlich größer ausfallen).

In der Praxis spielt die reduzierte Dynamikauflösung meist eine eher untergeordnete Rolle, da die erzielten Werte weiterhin außerhalb dessen liegen, was ein Ausdruck oder ein JPEG-Bild wiedergeben können. Das erhöhte Grundrauschen stört jedoch, wenn bei dunkler Umgebung kein Blitz eingesetzt werden soll und stattdessen mit einer hohen ISO-Einstellung, also einer hohen Verstärkung, gearbeitet werden muss. Zudem kann es in Aufnahmesituationen von Bedeutung sein, bei denen in Motiven mit sehr großer Bilddynamik (eigentlich unterbelichtete) Bereiche nachbearbeitet und aufgehellt werden sollen.

Kompensieren kann man das – genauso wie die vergrößerte Schärfentiefe – durch Objektive mit einer um zwei Blendenstufen besseren Blendenzahl als beim Kleinbildformat.

Kommunikation zwischen Kamera und Zubehör[Bearbeiten]

Ein zentrales Merkmal des Systems sind intelligente Komponenten, welche über elektrische Kontakte untereinander über ein im Standard ebenfalls definiertes Protokoll kommunizieren.

Auf diese Weise werden Fokusdaten, Blendenwahl und Brennweite wie bei konkurrierenden Systemen elektronisch zwischen Kamera und Objektiv übermittelt. Das Four-Thirds-System kann darüber hinaus Eigenheiten des Objektivs wie beispielsweise Kennlinien der Verzeichnung oder Vignettierung an die Kamera übertragen, was eine digitale Kompensation von Abbildungsfehlern ermöglicht.

Abwärtskompatibilität[Bearbeiten]

Da es sich bei Four Thirds um eine Neuentwicklung handelt, existiert zunächst keinerlei vollständige Abwärtskompatibilität zu anderen Systemen. Hinzu kommt, dass das vorherige OM-System des Herstellers Olympus ein rein mechanisches Bajonett ohne automatische Fokussierung oder Blendensteuerung verwendete, hier also keine Rücksicht auf Kompatibilität genommen werden musste. OM-Objektive können per Adapter-Ring am Four-Thirds-Bajonett betrieben werden. Das gilt ebenso für eine Reihe weiterer systemfremder Objektive.

Kameragehäuse[Bearbeiten]

Bisher vorgestellte Modelle des Four-Thirds-Standards in der Reihenfolge ihrer Vorstellung in der Öffentlichkeit sind:

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
E-11 E-300 E-500 E-3302,5 E-4102 E-4202 E-6202,3,6 E-51,2,3,6
Panasonic Lumix DMC-L12,4 E-5102,3 E-5202,3 E-4502
Leica Digilux 32,4 Panasonic Lumix DMC-L102,4,6 E-302,3,6
E-400 E-31,2,3,6

1: Staub- und Spritzwasserschutz
2: mit LiveView
3: im Gehäuse integrierter Bildstabilisator
4: vollständige Unterstützung des optischen Bildstabilisators O.I.S. von Panasonic
5: Display um die horizontale Achse klappbar
6: Display um die vertikale Achse schwenkbar und die horizontale Achse drehbar

Eine vollständige Übersicht aller aktuell angebotenen Kameragehäuse findet man auf den Produktseiten des Four-Thirds-Konsortiums.[8]

Objektive[Bearbeiten]

Weitwinkel-Zoom Standard-Zoom Tele-Zoom Makro Festbrennweite Telekonverter und Adapter
Olympus 7–14 mm f/4,0 Olympus 12–60 mm f/2,8–4,0 SWD Olympus 35–100 mm f/2,0 Olympus 35 mm Makro f/3,5 Olympus 8 mm f/3,5 Fisheye Olympus EC-14 1,4× Telekonverter
Olympus 9–18 mm f/4,0–5,6 Olympus 14–35 mm f/2,0 SWD Olympus 40–150 mm f/4,0–5,6 Olympus 50 mm Makro f/2,0 Sigma 24 mm f/1,8 Makro Olympus EC-20 2,0× Telekonverter
Sigma 10–20 mm f/4,0–5,6 HSM Olympus 14–42 mm f/3,5–5,6 Olympus 50–200 mm f/2,8–3,5 SWD Sigma 105 mm f/2,8 Makro Leica 25 mm f/1,4 Olympus EX-25 Extension Tube
Olympus 11–22 mm f/2,8–3,5 Leica 14–50 mm f/2,8–3,5 O.I.S. Sigma 50–500 mm f/4,0–6,3 HSM Sigma 150 mm f/2,8 HSM Olympus 25 mm f/2,8 Pancake Olympus MF-1 OM-System-Adapter
Leica 14–50 mm f/3,8–5,6 O.I.S. Sigma 55–200 mm f/4,0–5,6 Sigma 30 mm f/1,4 HSM
Olympus 14–54 mm f/2,8–3,5 Sigma 70–200 mm f/2,8 HSM ?? Sigma 50 mm F1,4 EX DG HSM
Leica 14–150 mm f/3,5–5,6 O.I.S. Olympus 70–300 mm f/4,0–5,6 Olympus 150 mm f/2,0
Sigma 18–50 mm f/2,8 Makro Olympus 90–250 mm f/2,8 Olympus 300 mm f/2,8
Sigma 18–50 mm f/3,5–5,6 Sigma 300–800 mm f/5,6 HSM
Olympus 18–180 mm f/3,5–6,3

Erläuterung: SWD/HSM = Objektiv mit Ultraschallantrieb, O.I.S. = Objektiv mit optischem Bildstabilisator

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Eine Eigenart bei der Größenangabe einer Videoröhre bestimmt noch heute die Größen bei CCD-Sensoren von Digitalkameras: Siehe Vidicon#Größenangabe
  2. Testbericht über die Panasonic LUMIX DMC-GH1 bei dpreview.com (in englischer Sprache), abgerufen am 13. August 2009
  3. Testbericht über die Panasonic LUMIX DMC-GH1 bei dpreview.com (in englischer Sprache)
  4. Digitale Spiegelreflexkamera Olympus E-1 - Scharfe Perspektiven, test.de, online abgerufen am 1. Oktober 2012.
  5. FourThirds findet Anhänger, test.de, online abgerufen am 1. Oktober 2012
  6. a b Kenko Tokina, Tamron, and Astrodesign join the Micro Four-Thirds standard, online abgerufen am 27. Januar 2012
  7. Tamron tritt dem Micro Four Thirds Standard bei, online abgerufen am 27. Januar 2012
  8. Übersicht über alle aktuell angebotenen Kameras des Four-Thirds-Systems