DCTau: Der fotoMAGAZIN-Kameratest

Grundlage des fotoMAGAZIN-Kameratests ist das Labortestverfahren DCTau (siehe unten). Die Note für die Bildqualität basiert aber nicht ausschließlich auf dem Labortest, zusätzlich werten wir auch zahlreiche Praxisbilder und die Aufnahmen unseres visuelle Testaufbaus aus. Hierbei werden vor allem im Labortest nicht erfasste Aspekte wie Farbreproduktion, Weißabgleich, Texturverluste und die Qualitätsreserven der Raw-Dateien berücksichtigt.

Die prozentualen Ergebnisse der Tests finden Sie übrigens in unseren Bestenliste geordnet nach spiegellosen Systemkameras, Spiegelreflexkameras sowie Kompakt- und Bridge-Kameras.

DCTau: Veränderte Kameratest-Auswertung 2021

Unsere Bewertungsschema passen wir regelmäßig an die  Veränderungen der Kameratechnik an. Aktuell haben wir im Mai 2021 für den Test des Jahres in Heft 6/21 Veränderungen bei der Bewertung von Wechselobjektivkameras vorgenommen. Dies betrifft im Einzelnen:

• Bildqualität: Die Gewichtung der  erfassten Messwerte wurde leicht verändert. Auflösung und Bildrauschen fließen nun jeweils mit 33 % in die Gesamtwertung ein. Es folgen die Eingangsdynamik (10 %), die Scharfzeichnungs- und Artefaktnote (jeweils 9,2 %) und die Ausgangsdynamik  (5 %).
• Geschwindigkeit: Hier findet die größte Veränderung statt.  Weggefallen ist die Auslöseverzögerung mit Einzel-AF, die bisher im Labor ermittelt wurde. Der Grund: Zuletzt gab es kaum noch Kameras mit relevanter Auslöseverzögerung; die gemessenen Werte schwankten meist zwischen 0,1 und 0,3 s und sind in der Praxis kaum von Bedeutung. Außerdem ist die Fokussiergeschwindigkeit stark vom Objektiv abhängig. Sollte doch einmal eine Kamera in der Praxis eine relevante Auslöseverzögerung haben, so kann dies nach wie vor zu Abzügen bei der Geschwindigkeitswertung führen. Die wichtigsten Werte sind nun die Serienfrequenz und die Serienbildlänge. Um die beiden Faktoren ins Verhältnis zu setzen, haben wir eine neue Formel entwickelt. So schneidet eine Kamera, die 10 Bilder/s und 100 in Folge macht, besser ab, als ein Modell das 30 Bilder/s schießt, aber nur 30 in Folge – in der Praxis dürfte die erste Kombination sinnvoller sein. Bei der Serienfrequenz wird übrigens schwerpunktmäßig der Wert mit aktivierter Autofokus-Nachführung bewertet – einige Kameras werden dabei automatisch langsamer als im AF-S-Modus. Bei der Serienbildlänge erfassen wir sowohl den JPEG als auch den Raw-Modus. Höher gelegt haben wir auch die Messlatte für die volle Punktzahl bei der Serienfrequenz. Gab es bisher schon bei 10 Bildern/s 100 %, so liegt die Obergrenze nun bei 30 Bildern/s, da immer mehr Kameras die sehr schnellen Serienbildmodi    beherrschen.
• Ausstattung und Bedienung: Bei der Ausstattung gibt es ebenfalls kleine Änderungen. So wird der eingebaute Blitz geringer gewichtet, was Profikameras entgegen kommt, die meist keinen Gehäuseblitz haben. Im Gegenzug bekommen Sucher, Monitor und Akkulaufzeit eine etwas höhere Gewichtung.

Bei Kompakt- und Bridge-Kameras haben wir die Auswertung zuletzt im Mai 2019 geringfügig angepasst. Grundsätzlich werden bei Kompakt- und Bridge-Kameras andere Merkmale bewertet als bei Wechselobjektvkameras; das gilt vor allem für objektivabhängige Merkmale wie Verzeichung und Vignettierung. Außerdem wird hier nur bis ISO 3200 (statt 6400) bewertet, da nicht alle Kompaktkameras höhere ISO-Stufen zur Verfügung stellen. Aufgrund der unterschiedlichen Kriterien und Gewichtungen sind die prozentualen Ergebnisse zwischen Wechselobjektivkameras und Kompaktkameras nicht vergleichbar, die reinen Messwerte schon.

Für die Gesamtnote wird bei allen Kameras die Bildqualität am stärksten gewichtet (60 %), die Geschwindigkeit mit 20 %, die Ausstattung und Bedienung mit zusammen 20 %. Die Ergebnisse für alle nach dem aktuellen Auswertungsverfahren getesteten Kameras finden Sie in unseren Bestenlisten.

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. Wechselobjektivkameras 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.

Nettodateigröße:

Die Nettodateigröße beschreibt, wie viel verwertbare Auflösungsinformation oder Datenmenge in einer Datei enthalten ist. 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 3:2-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.

Auflösung (effektive Pixel):

Seit Ausgabe 7/16 rechnen wir die etwas schwer verständliche DCTau-Einheit Nettodateigröße zur besseren Verständlichkeit in die neue Einheit „effektive Megapixel“ um. Diese beschreibt, wie viele der Sensorpixel die Kamera tatsächlich als Bilddetails umsetzen kann.

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 Nyquist 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 Megapixeln 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, sodass 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 von den eigentlichen Bildinformationen abweichen. Wir messen es in allen verfügbaren ISO-Stufen. Werte zwischen 1 und 2 sind sehr gut, um die 3 gut, über 4 stört das Rauschen deutlich.

Belichtungsumfang (Eingangsdynamik):

Die Eingangsdynamik, also die Fähigkeit, helle und dunkle Bildbereichen zu differenzieren, messen wir ebenfalls in allen ISO-Stufen. Ab 8 Blendenstufen ist sie sehr gut, ab 9 hervorragend.

Dass die Dynamikergebnisse im Vergleich zu den Herstellerangaben oder manchen anderen Tests häufig niedriger ausfallen, hat verschiedene Gründe. Zunächst ist DCTau ein Systemtest, das heißt, wir testen immer Kamera-Objektiv-Kombinationen. Vor allem Streulicht im Objektiv und zwischen Sensor und Objektiv begrenzt daher in der Realität die Dynamik (gegenüber dem den theoretischen Werten des Sensors).

Hinzu kommt ein anspruchsvolles Testverfahren: Bei der DCTau-Testtafel sind sechs kontrastreiche Graukeile auf einer Seite von einem weißen und auf der anderen Seite von einem schwarzem Balken begrenzt. Um jede dieser Kombinationen steht ein weißer Rahmen und alle sechs Teilbereiche befinden sich vor einem mittel- bis hellgrauen Hintergrund.

Diese Testtafel stresst die Kamera, da sie prüft, welche Dynamik eine Kombination einer Kamera mit einem hochwertigen Objektiv unter anspruchsvollen Bedingungen leisten kann. Sie entspricht einer hellen Szene, z. B. Außenbereich mit Straße und Himmel oder Landschaft, bei der die Güte der weniger dunklen Partien bewertet wird. In der Praxis zeigt sich, dass dann die erreichbaren Dynamikwerte ohne weiteres zwei bis drei Blenden unter denen weniger anspruchsvoller Testtafeln liegen.

Tonwertumfang (Ausgangsdynamik):

Ausgangsdynamik bezeichnet die Umsetzung der aufgenommenen Tonwerte im Bild (max. 256 Helligkeitsstufen pro Farbkanal bei JPEG-Dateien). In DCTau wird sie in allen ISO-Stufen gemessen.

Vignettierung:

Die Vignettierung (Randabdunklung) bewerten wir nur bei Kompaktkameras, da sie primär vom Objektiv abhängig ist.

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. Unter +/- 0,7 % ist sie kaum sichtbar, bis +/- 1,2 % sichtbar und darüber stark. Bei vielen Kameras wird sie elektronisch korrigiert.