Die Sigma sd Quattro H im Makrotest

In den Kameratests der verschiedenen Fotozeitschriften und Testinstitute tauchen immer die gleichen »Verdächtigen« auf — Sony, Fuji, Nikon, Canon, Olympus, ein wenig Leica und neuerdings noch Panasonic. Alle gehören zur großen Familie mit Bayer-Sensoren, bei dem die lichtempfindlichen Zellen nebeneinander auf der Oberfläche des Sensors liegen. Um Farben überhaupt registrieren zu können, benötigen sie rote, grüne und blaue Filter vor den Fotozellen, die in der bekannten Bayer-Matrix angeordnet sind. Das »Filter-vor-Sensor«-Verfahren ist altbekannt und hat den Vorteil, daß jedes lichtempfindliche Pixel quasi die größtmögliche Menge an Licht abbekommt. Weil aber 50% aller Pixel nur grün sehen, 25% nur blau und 25% nur rot, müssen die jeweils fehlenden beiden Farben erst in einem aufwendigen Verfahren, genannt Demosaicing, im Bildprozessor aus den Nachbarpixeln interpoliert und jedem einzelnen Pixel zugewiesen werden. Das verringert die effektive Auflösung und Exaktheit der Farben.

Obwohl der Bayer-Sensor die Kameraindustrie dominiert, gibt es noch Leben außerhalb dieser »Einheitssoße«. Die Rede ist von der japanischen Firma Sigma, bekannt für ihre hochwertigen Objektive. Ihre Kameras führen bisher aber eher ein Nischendasein, denn anders als der »Bayer-Mainstream« setzen die Sigma-Kameras als einzige auf den gänzlich anderen Foveon-Bildsensor, benannt nach der 1997 gegründeten amerikanischen Firma, die ihn ursprünglich entwickelt hat und seit 2008 zu Sigma gehört.
Beim Foveon-Sensor wird zur Farbtrennung die unterschiedliche Eindringtiefe von Licht in Silizium ausgenutzt. Blaues Licht wird schon in der obersten Schicht absorbiert und grünes in der mittleren, während rotes die unterste Schicht erreicht. Der Bildprozessor muß also »nur« den Rotanteil von der mittleren Ebene subtrahieren, um den Grünanteil zu erhalten und Grün und Rot von der obersten Ebene, um Blau zu erhalten. Irgendein Demosaicing ist nicht erforderlich.
Was einfach klingt, ist aber in der Praxis schwierig. Beim Weg in die »Tiefen« des Siliziums wird das Licht abgeschwächt und gestreut, so daß vermehrt Rauschen auftritt. Rauschen war von Anfang an das Hauptproblem des Foveon-Sensors. Bei der sd Quattro wurde deshalb von der reinen Lehre abgewichen und die Anzahl der farbempfindlichen Pixel anders gewichtet. Hier die Aussage von Sigma zum Sensor der Quattro:

Diese neue Sensorstruktur hat eine Gewichtung von 1:1:4 in Bezug auf die Anzahl roter, grüner und blauer Megapixel. Die oberste Schicht fängt Helligkeits- und Farbinformationen ein, während die zwei unteren Schichten nur Farbinformationen einfangen. Diese einzigartige Struktur verhindert die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses, das üblicherweise an eine sehr hohe Megapixel-Zahl gekoppelt ist. Gleichzeitig ermöglicht sie eine sehr schnelle Datenverarbeitung, wie sie für eine wirklichkeitsgetreue Farbwiedergabe erforderlich ist. In der Lage zu sein, den hohen Standard der Bildqualität unter gleichzeitiger Erhöhung der Megapixel und Verbesserung der Rauscheigenschaften mit der 1:1:4 Lösung beizubehalten, war die Inspiration für den Namen der aktuellen Generation des Foveon Sensors: "Quattro."

Bayer-Matrix. Entsprechend der Augenempfindlichkeit sind doppelt so viele grünempfindliche Sensoren wie blau- und rotempfindliche vorhanden
Ein Foveon-Pixel aus drei übereinander liegenden Fotoempfängern (1:1:1)
»Quattro«-Direktbildsensor »Quattro«-Sensor (4:1:1)

Dieser Sensor in der Größe APS-H (26,7 x 17,9mm²) wird in der sd Quattro H eingesetzt. Rein numerisch besitzt er eine Auflösung von 6200×4152 Pixel in der oberen blauempfindlichen Ebene und jeweils 3.348×2.232 Pixel in den darunter liegenden grün- und rotempfindlichen. Macht zusammen 40 effektive Megapixel, die lt. Sigma einer Auflösung von 51MP entsprechen. Inwiefern diese Rechnung aufgeht, ist Ansichtssache. Ein Foveon-Sensor kann nicht eins-zu-eins mit einem Bayer-Sensor verglichen werden, selbst wenn die numerische Pixelzahl übereinstimmt. Bayer-Pixel sind wegen des Demosaicings zu zwei Drittel nur »errechnete« Pixel, während beim Foveon-Sensor jedes Pixel alle drei Farbinformationen direkt aufnimmt. Daher auch der Name »Direktbildsensor«.

In einem Test sollte herausgefunden werden, wie sich die sd Quattro H in der Makrofotografie schlägt. Weniger interessierte dabei der Autofokus, hierzu gibt es schon genügend Tests. Deshalb wurde auch kein Originalobjektiv mit Autofokus herangezogen, sondern ausschließlich manuelle Fremdobjektive. Auch das Rauschverhalten des Foveon-Sensors bei höheren ISO-Zahlen war nicht wirklich von Interesse, da es speziell beim Stacking und in der Highspeed-Fotografie dank Blitz nicht an Licht mangelt.
Als Vergleichskamera diente bei einigen Fotos die altbekannte Sony Alpha 6000, die mit 24MP numerisch ganz in der Nähe des Quattro-H-Sensors mit 25,7MP liegt. Natürlich sind die Fotos nicht exakt dieselben, sondern meist zu verschiedenen Zeiten aufgenommen. Schon aus diesem Grunde sind sie nicht direkt vergleichbar, zeigen aber visuelle Unterschiede.

Bedienung
Auf den ersten Blick fällt das eigenwillige Design der sd Quattro auf. Darüber kann man sich streiten, zumindest macht das Gehäuse aus Metall einen hervorragenden Eindruck. Da wackelt nichts und jeder Taster und Schalter scheint für die Ewigkeit gemacht. Die Quattro ist auch keine kleine Kamera, mit 649g ist sie vergleichbar mit der Nikon D7000 und bringt mehr als das Doppelte der zierlichen A6000 mit ihren 285g auf die Waage. Trotzdem fühlt sie sich nicht wirklich schwer an, weil sie sehr gut in der Hand liegt.

Das Menu ist in drei Bereiche unterteilt und damit einfach und übersichtlich. Neben den üblichen Standard-Einstellungen (Sprache, Uhrzeit, Datum) lassen sich hier der Weißabgleich, Farbraum, Bildauflösung und Dateiformat, z.B. nur JPG oder JPG+RAW, auswählen. Es gibt auch noch einen höchstauflösenden SFD-Modus (Super Fine Detail), bei dem mehrere JPG-Fotos in eine X3I-Datei geschrieben werden. Eine X3I-Datei belegt ca. 430MB auf der Speicherkarte, eine X3F-Datei (RAW) ist mit ca. 64MB auch noch relativ groß und eine JPG-Datei in höchster Qualitätstufe Fine liegt bei ca. 15-18MB. X3F und X3I erfordern aber zur Bearbeitung das Programm Sigma Photo Pro. Der »DC-Crop-Modus« sollte tunlichst ausgeschaltet werden, weil er den Sensor auf APS-C reduziert. Der Menupunkt »Blitz« ist ausgegraut und wird nur mit angesetztem Sigma-Blitz EF-630 aktiv. Die normale Blitzauslösung am Blitzschuh oder der Synchronbuchse funktioniert natürlich immer.
Bei Bedarf lassen sich individuelle Einstellungen in drei Benutzer-Modi C1-C3 abspeichern.

Mit Tasten können u.a. die Aufnahmemodi (PASM) und der ISO-Wert ausgewählt werden. Das geht sehr schnell und sicher. Zur Anzeige dient ein extra Display, das rechts neben dem Hauptmonitor liegt und designmäßig wie eine einzige Anzeige wirkt. Mit der Taste QS wird das praktische Quick Set Menu zum Schnellzugriff auf einige Einstellungen erreicht. 
An der linken Seite besitzt die Kamera drei Klappen, hinter denen sich eine HDMI- und eine USB3.0-Buchse sowie der Anschluß für den wichtigen Kabelfernauslöser verbergen.
Mit dem Monitor-Schalter auf Auto wird der Sucher automatisch aktiviert, sobald man durchblickt. Bei Bedarf kann eine elektronische Wasserwaage und eine Sucherlupe eingeblendet werden. Darüber hinaus besitzt der Sucher einen sehr guten Dioptrienausgleich.
Der Energieverbrauch lag in etwa gleichauf mit der Sony A6000, d.h. bei intensiver Benutzung war der Akku nach ca. 4-5 Std. leer. Man sollte also immer einen Ersatzakku dabei haben. Zum Aufladen muß das mitgelieferte Ladeteil BC-61 benutzt werden, wofür aber ein Netzanschluß benötigt wird. Insgesamt unterscheidet sich die Quattro nicht wesentlich von anderen Kameras, so daß der Lernaufwand gering bleibt.

Einsatz in der »normalen« Makrofotografie

Prinzipiell wurde die höchste Qualitätsstufe ausgewählt, also Sensor auf APS-H (DC-Crop-Modus aus), natives Bildformat 3x2, JPG Fine oder JPG+RAW, wobei die JPG-Datei auch in höchster Auflösung abgespeichert wird. Bei den angebotenen Farbvarianten wurde die Kameraautomatik beibehalten. 
Als Objektive standen das AF-Micro-Nikkor 4/200mm IF ED, ein Tamron SP 2,5/90mm aus der ersten Serie und verschiedene Nah- und VG-Objektive zur Verfügung. Eine Adaptierung von Nikon-Objektiven scheiterte zuerst einmal, weil es keinen Nikon-Sigma-Adapter gibt. Der Grund ist, daß sich beide Anschlüsse in Durchmesser und Auflagemaß so ähneln, daß es mechanisch unmöglich ist, einen solchen Adapter anzufertigen, zumindest für Unendlich. Als sehr hinderlich erwies sich hier der »angebaute« Tubus der Quattro, der das Auflagemaß vergrößert. Der Sinn dahinter ist natürlich, daß sich normale SA-Objektive ohne Probleme anschließen lassen. Mit Hilfe eines befreundeten Feinmechanikers konnte ein M42/SA-Adapter und ein abgedrehter Nikon-Zwischenring zusammengefügt werden, trotzdem lag die Auszugsverlängerung noch bei 14mm. Eine bessere Lösung wäre ein M42-adaptall-Adapter für das Tamron gewesen, leider stand der nicht zur Verfügung. So konnte mit dem 200er Micro-Nikkor noch auf ca. 2m und mit dem 90er Tamron auf 0,8m fokussiert werden, was einem ABM von ca. 1:6 entsprach. Ein Fokussieren auf Unendlich entfiel also für die beiden Objektive mit Nikon-Anschluß. Da die Kamera aber ohnehin nur im Makrobereich benutzt werden sollte, war das zu verschmerzen. Die anderen Objektive wurden mittels Zwischenringen und Schneckengang bzw. Balgengerät über einen M42/SA-Adapter angeschlossen.

 

Im Allgemeinen wurde der manuelle Modus A benutzt, also Zeitautomatik. Abgespeichert wurden sowohl JPG- als auch X3F-Dateien. Um aber vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, werden hier nur JPG-Fotos gezeigt. Die Fotos sind soweit möglich mit beiden Kameras im gleichen ABM aufgenommen und auf dieselbe Größe skaliert, aber nicht nachgeschärft, entrauscht oder in den Farben verändert. Bei ISO100 waren die Ergebnisse ausgezeichnet. Besonders fielen die leuchtenden und fein differenzierten Farben des Foveon-Sensors auf. Dazu kam eine extreme Schärfe bis in die kleinsten Details.

Tamron SP 2,5/90, Bl. 8, ABM ca. 0,25

Der Foveon-Sensor ist fast schon extrem detailreich und scharf, der Bayer-Sensor etwas weicher.

Schneider Apo-Componon 4,5/90, Bl. 11, ABM ca. 0,2

Auch hier der ins Auge fallende Detailreichtum beim Foveon-Sensor, während der Bayer-Sensor nicht ganz mithalten kann.

Schneider Apo-Componon 4,5/90, Bl. 8, ABM ca. 0,25

Zarte Farben in allen Abstufungen beim Foveon-Sensor, nicht ganz so detailreich beim Bayer-Sensor.

Quattro H und Nikon D7000

100%-Ansicht einer Mohnkapsel, Makro-Symmar 5,6/80, Bl. 8, ABM 1,0

Der Foveon-Sensor der Quattro ist extrem scharf und detailreich bis hinunter auf Pixelebene, während der Bayer-Sensor der A6000 eher weich und etwas verwaschen wirkt. Diese beiden Fotos zeigen am besten den Unterschied zwischen den Sensoren.

Hier noch einige Foveon-Eindrücke:

Die Fotos sind ohne Blitz aufgenommen, teils mit Stativ und teils aus der Hand.

Die Quattro und die Highspeed-Fotografie — keine gute Idee

Besonders interessierte mich natürlich, wie sich die Kamera in der Highspeed-Fotografie schlägt. Der Anschluß für einen Kabelfernauslöser ist vorhanden und um den Verschluß dauerhaft zu öffnen, muß sich in der manuellen Betriebsart der Modus (B)ulb einstellen lassen. Den gab es, allerdings nur mit einer maximalen Dauer von 30s — offensichtlich ein Zugeständnis an das unbefriedigende Rauschverhalten des Sensors bei langen Belichtungszeiten. Damit hätte man leben können, evtl. mit einer kleinen Änderung der Software der PQS-Steuerung.

Im Hinblick auf geplante Flugfotos von Schmetterlingshaften wurde der Aufbau links verwendet, der ein genügend großes Bildfeld bot. Theoretisch konnte es also losgehen. Schon nach einigen Testfotos kam aber der »Fotofluß« arg ins Stocken. Der Übeltäter war schnell gefunden — dahinter steckte das automatische Dunkelbild, das nach jeder Aufnahme im Modus Bulb angefertigt wurde. Wenn also nach 25s die erste Aufnahme erfolgte, nimmt die Kamera bei geschlossenem Schlitzverschluß ein zweites Foto mit derselben Belichtungszeit auf und subtrahiert dieses »Darkframe« vom eigentlichen Foto, um Bildfehler herauszurechnen. Damit ist die Kamera erst einmal »außer Gefecht« gesetzt. Die Erstellung dieses Dunkelbildes läßt sich bei jeder modernen DSLR und DSLM ausschalten, sofern es nicht benötigt wird, nicht aber bei der Quattro. Damit ist die Kamera für die Highspeed-Fotografie nicht geeignet und der Test, wie sich im erweiterten Modus ein Bulb von 2min. auf die Bildqualität auswirkt, konnte entfallen.
Insgesamt sehr schade. Die Bildqualität und der im Vergleich zum APS-C-Sensor der A6000 etwas größere Sensor der Quattro wären eine echte Verbesserung gewesen.

Fokus-Stacking

Blieb als letzter zu testender Einsatzbereich noch das Stacking übrig. Bei der eingesetzten Anlage gibt es zwei Modi, der eine für kurze Belichtungszeiten z.B. für den Blitz und der andere für längere Belichtungszeiten für die Offenblitztechnik oder für die Beleuchtung mit sog. Leuchtfolien. Weil bei dieser Betriebsart die Belichtungszeit vom µC im Modus Bulb gesteuert wird, ist sie mit der Quattro nicht nutzbar.

Deshalb mußte auf drei Blitzgeräte Metz 40MZ-3i zur Ausleuchtung zurückgegriffen werden, eine Schaumstoffolie diente als Diffusor. Zwischen den Fotos wurde eine Wartezeit von 5s eingestellt, damit eventuelle Schwingungen abklingen können.

Damit lieferte die Quattro ausgezeichnete Ergebnisse. Allerdings lauerte eine Falle, wenn sowohl JPG- als auch X3F-Dateien erzeugt werden. Dann dauerte das Abspeichern eines Bildes u.U. zu lang und die nächste Aufnahme wird verschluckt. Mit JPG allein reduzierte sich die Speicherzeit so weit, daß es zu keinen Kollisionen mehr kam.

Fazit

Wer sich bevorzugt mit der »geruhsamen« Makrofotografie o.ä. beschäftigt, das Bild sorgsam konzipiert und Wert auf höchste Bildqualität legt, ist mit der sd Quattro H bestens bedient. Bei ausreichend Licht und niedrigen ISO-Werten, am besten natürlich ISO 100, erhält man erstaunliche Ergebnisse bezüglich Auflösung, Schärfe und Farbe. Ganz offensichtlich liegt Sigma mit der Einschätzung der Sensorqualität richtig. Natürlich spielt das Objektiv eine wichtige Rolle, hier liefert der Hersteller eine große Zahl von besten AF-Linsen für nahezu jeden Einsatzzweck. Aber selbst das manuelle Tamron SP 2,5/90 aus den 1980ziger Jahren und das noch ältere Leitz Photar laufen an der Quattro zur Hochform auf.
Wer aber gerne Fledermäuse bei Nacht oder Formel1-Rennen im Serienbildmodus fotografiert, für den ist die sd Quattro H definitiv die falsche Kamera. Zu wenig Licht bekommt dem Sensor nicht und für schnelle Bildfolgen ist die Kamera nicht vorrangig ausgelegt.

Der Hauptnachteil ist aber das nicht abschaltbare Dunkelbild, womit die Kamera für die Offenblitztechnik und damit zusammenhängende Bereiche quasi ungeeignet ist. Vermutlich meint der Hersteller, mit diesem Zwangs-Darkframe dem Benutzer etwas Gutes zu tun. Besser wäre, das dem Anwender zu überlassen.
Unschön ist auch das fehlende „Shiften“ des Live-Sucherbildes bei vergrößerter Darstellung. Es wird immer nur die Bildmitte angezeigt und wenn da gerade »nichts« ist, guckt man buchstäblich ins Leere. Ganz schlecht ist auch das festeingebaute Display. Gerade für bodennahe Aufnahmen ist ein klappbares Display unersetzlich. Prinzipiell gehört zu einer solchen Kamera auch eine Abblendtaste, selbst wenn ich die nicht gebraucht habe. Ebenfalls nicht mehr ganz auf der Höhe der Zeit ist die Synchronzeit mit 1/180s, das geht inzwischen besser. Ohne Aufwand verbessern ließe sich auch die Einstellung der Belichtungszeit, wo bei Bulb Schluß ist. Um zu 1/4000s zu kommen, muß man alle Schritte zurückdrehen anstatt einen weiter. 

Auf die angekündigte Vollformat-Kamera mit L-Mount und einem Foveon-Sensor in der klassischen 1:1:1-Struktur darf man gespannt sein. Der unschöne Tubus ist damit Geschichte, mit einem Auflagemaß von 20mm steht auch dem Anschluß von Objektiven mit Nikon-F-Bajonett nichts mehr im Wege. Mit (hoffentlich) abschaltbarem Dunkelbild und Klappdisplay wie bei jeder modernen Kamera wird sie auch für ausgefallene Anwendungen wie Offenblitztechnik, Stacking und Highspeed erste Wahl sein. Und von der Bildqualität her dürfte sie alle anderen Vollformat-Kameras ohnehin in den Schatten stellen.