Digitalkamera und Fotobuch

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Digitalkamera & Fotobuch

Das fotografische Bild entsteht in einer Digitalkamera in folgenden Schritten:

Scharfstellung des Bildes
Abschätzen einer sinnvollen Belichtungszeit und Blende
optische Projektion durch das Objektiv
optische Filterung durch Tiefpass-, Infrarot- und RGB-Filter
Wandlung der Lichtintensitäten in analoge elektrische Signale in diskreten Elementen (Diskretisierung)
Digitalisierung der Signale durch Analog-Digital-Wandlung (Quantisierung)
Bildverarbeitung der Bilddatei:
Farb-Rekonstruktion
Umrechnung von Spannungen in Helligkeiten
Rauschfilterung
Entfernen bekannter Fehler des Bildaufnahmesystems (defekte Pixel, Übersprechen, Nachschärfen, Randabschattung, Verzeichnung)
Komprimierung der Bilddatei
Speicherung der Bilddatei.
Bei einer Digitalkamera gelangt Licht durch eine Linse, welche das Bild auf den Sensor wirft, in das Kameragehäuse. Vor dem Sensor durchläuft das Licht in der Regel einen Infrarot-, einen Tiefpass- sowie einen Farbfilter. In Kombination werden meist auch Mikrolinsen eingebaut, die das Licht auf die sensitiven Bereiche des nachfolgenden Bildwandlers fokussieren. Wie auch immer handelt es sich insgesamt noch um eine vollständig analoge Signalverarbeitung.

Die Übertragung von digitalen Fotos von der Kamera bzw. einer SD Karte und USB Verbindungskabel zu Notebooks wird heute mit einer angemessen guten Geschwindigkeit durchgeführt.

Der A/D-Wandler führt eine Bildwandlung durch, die aus den Schritten Diskretisierung und Quantisierung besteht.

Die Diskretisierung bezeichnet die Bilderzerlegung in diskrete Einheiten. Da bei Kameras, die nach dem RGB-System arbeiten, pro Pixel außer bei der Rohdatenspeicherung drei Farbwerte gespeichert werden müssen, findet eine Farbinterpolation statt. Dabei werden die zwei nicht registrierten Farbwerte aus den Werten der umliegenden Zellen interpoliert, das heißt nach einer Regel „geraten“ (educated guess). Generell ist die Farbinterpolation eine Mittelwertbildung.

Anschließend erfolgt die Kompression zur Reduktion des Datenvolumens, wenn das Bild im JPEG- oder komprimierten TIFF-Datenformat gespeichert wird; inwieweit auch Rohdaten (Raw-Format) komprimiert werden, hängt vom proprietären Format des jeweiligen Herstellers ab.


Bildwandlung [Bearbeiten]Wie bei einer Analogkamera wird das einfallende Licht mit einem Objektiv gesammelt und auf die Filmebene, in diesem Fall auf den Sensor, scharfgestellt (fokussiert). Der Sensor ist ein elektronisches Bauelement, das in der Regel eine deutlich kleinere Fläche hat als ein Bild auf analogem 35-mm-Film einer Kleinbildkamera; nur wenige höherwertige Digitalkameras verfügen über einen Sensor in Größe des APS-C-Negativs oder sogar über einen Vollformatsensor. Im professionellen Mittelformatbereich werden auch größere Sensoren eingesetzt.

Es werden grundsätzlich zwei Sensortypen unterschieden: Flächensensor und Zeilensensor.

Beim Flächensensor registriert der Bildwandler entweder gleichzeitig die drei Grundfarben (One-shot-Kameras) oder nacheinander (Three-Shot-Kameras). Es existieren im Wesentlichen zwei verschiedene marktgängige Flächensensor-Typen, der weit verbreitete CCD-Sensor (zum Beispiel in Kameras von Canon, Hewlett-Packard, Kodak, Nikon, Olympus, Panasonic, Pentax, Samsung oder Sony) mit der Variante des Super-CCD-Sensor (nur Fujifilm) sowie der CMOS-Sensor.

Eine Sonderstellung nimmt der Foveon-Sensor ein, der in Sigma-Kameras zum Einsatz kommt. Dabei handelt es sich um einen dreischichtigen Sensor, der rotes, grünes und blaues Licht mit jedem Bildpunkt aufzeichnet. Dem interessanten Prinzip zum Trotz hat auch die zweite mit Mikrolinsen ausgestattete Generation nicht zum durchschlagenden Erfolg geführt.

Zeilensensoren werden in Scannerkameras eingesetzt, die nach dem Scannerprinzip funktionieren, das heißt, sie arbeiten ähnlich wie ein Flachbettscanner und tasten das Bild zeilenweise ab.


Bildverarbeitung [Bearbeiten]In einem digitalen Fotoapparat führt die Elektronik und die Firmware eine Reihe bildverändernder Verarbeitungen vor, während und nach der Aufnahme durch; diese werden unter dem Begriff der Bildverarbeitung zusammengefasst. Diese ist zu unterscheiden von der Bildbearbeitung, die an der fertiggestellten Aufnahme durchgeführt wird.

Die Digitalkamera beeinflusst durch den Weißabgleich – wie auch die Videokamera – die Farbtreue bei Tageslicht oder Kunstlicht. Vorteile bei Fotos von der Digitalkamera sind eindeutig, dass man diese direkt online weiter verarbeiten kann. So ist es möglich innerhalb weniger Minuten ein eigenes Fotobuch direkt online zu erstellen. Auch kann man Fotoalben online erstellen und dann drucken und zusenden lassen. Weitere Digitalkamera Angebote finden Sie auch, wenn Sie dem Link folgen.

Die Homogenität, das heißt gleichmäßige Schärfe und Helligkeit über das gesamte Bild insbesondere am Bildrand, ist abhängig von den Abbildungseigenschaften und kann teilweise durch die kamerainterne Software ausgeglichen werden.

Die Qualität der kamerainternen Elektronik entscheidet auch über die Signaldynamik, das heißt, die von der Kamera unterscheidbaren Helligkeitsstufen sowie den Kontrastumfang des digitalen Bildes.

Die Kameraelektronik beeinflusst auch die Bildreinheit bzw. den Grad an Bildfehlern, die sich beispielsweise als Bildrauschen oder Kompressionsartefakte zeigen. Bei Kameras mit einer Auflösung von drei Megapixeln und mehr lassen sich CCD-Fehler kaum vermeiden: Einzelne Zellen arbeiten möglicherweise überhaupt nicht, andere arbeiten dagegen mit unterschiedlicher Empfindlichkeit usw.. Solche „Aussetzer“ können ebenso wie das besonders bei Nachtaufnahmen auftretende Bildrauschen von der Kamera-Elektronik zumindest vermindert werden. Dennoch bleibt für jede einzelne Kamera ein individuelles Muster, das bei mindestens zwei vorliegenden Bildern als digitaler „Fingerabdruck“ extrahiert werden kann.

Zur Verbesserung der subjektiven Bildwirkung führt die Firmware darüber hinaus noch diverse Optimierungen durch. Dazu zählen beispielsweise:

Scharfzeichnung: Erkennen und Verstärken von Übergängen im Bild;
Kontrastanhebung: Anhebung des Kontrasts im Bild;
Farbsättigung: Erhöhen der Farbsättigung;
Bevor ein Foto ausgelöst wird, wird gegebenenfalls der Autofokus in Gang gesetzt, der die Scharfeinstellung übernimmt. Auch wenn mehrere Fotos vom gleichen Objekt gemacht werden, muss jeweils eine Scharfeinstellung erfolgen. Bei einigen Kameras kann der Autofokus abgestellt werden. Einen Schärfe-Einstellring sucht man bei den meisten Digitalkameras allerdings vergeblich. Lediglich über eine Menüstruktur kann eine manuelle Scharfeinstellung in Stufen erreicht werden, was die Einsatzmöglichkeiten der meisten Digitalkameras begrenzt. Auch wenn der Autofokus abgeschaltet wird, findet vor dem Auslösen in der Kameraelektronik noch ein Weißabgleich statt. Und weil das nicht reicht, findet auch noch ein Schwarzabgleich statt (um das elektronische Rauschen des Sensors und Fehlerpixel auszufiltern). Für den Ausdruck der digitalen Foto eignen sich Drucker mit Toner oder Tinte Druckerpatronen hervorragend.

Geräte Schnittstellen

Als Hardwareschnittstelle hat sich im Anwenderbereich der Universal Serial Bus weitestgehend durchgesetzt. Die Kamera stellt die Daten dem PC üblicherweise entweder als „Mass storage device“ (ähnlich einem USB-Speicher-Stick) oder im PTP Modus zur Verfügung. Über den PTP Modus ist bei einigen Kameras auch die rechnergesteuerte Auslösung möglich, in den seltensten Fällen jedoch mit voller Kontrolle über Belichtungszeit, Blende, Zoom, Fokus und ISO-Zahl.

Seit 2006 bieten Kameras zunehmend die Möglichkeit der drahtlosen Datenübertragung wie WiFi oder Bluetooth.

Weitere relevante Ausstattungsmerkmale sind:

• Bedienung
• Abmessungen
• Gewicht
• Lichtstärke des Objektivs
• Qualität der Objektivs (Abbildungsfehler)
• Optischer Zoom
• Digitaler Zoom
• Weißabgleich
• Sonnenlichtabdeckung des Displays
• Digitaler Sucher
• Dioptrienkorrektur für optischen Sucher
• Systemgeschwindigkeit (Serienbildfunktion,
• Auslöseverzögerung etc.)
• Akkuart und -kapazität
• Schnittstellen
• Speichermedium
• Dokumentation
• Service und Garantie
• Zusatzfunktionen wie Panorama-Bildfunktion, Sprachaufzeichnung, Videoaufnahme, Selbstauslöser, Fernbedienung, Belichtungskorrektur, einstellbare Empfindlichkeit, Akku-Restanzeige
  Integration in ein bestehendes Kamerasystem, digital oder analog
  mögliches Zubehör (Blitz, Objektive, Filter, Fernauslöser)