Digitaler Fotoapparat
Auf der Photokina 1982 stellte Sony die Digitalkamera "Mavica" mit 90mm-Diskette als Speichermedium und VGA-Auflösung vor.
Ein digitaler Fotoapparat, auch Digitalkamera genannt, ist ein Fotoapparat, bei dem das Aufnahmemedium Film durch einen elektronischen Bildwandler (Sensor) und ein digitales Speichermedium ersetzt wurde.
Der Sensor wandelt in der Kamera die Lichtsignale in elektrische digitale Signale um (das Bild wird digitalisiert). Es kann dann digital gespeichert und weiterverarbeitet werden. Die Digitalkamera verfügt über eine Schnittstelle, mit der die Fotos an andere digitale Geräte, in der Regel Computer, übertragen werden können. Die digitale Bildbearbeitung ermöglicht es, die Bilder auf dem PC zu korrigieren oder zu verändern.
Digitalkameras wurden Anfang der 1990er Jahre zunächst vorwiegend von professionellen Fotografen im Bereich der Studio-, Mode- und Werbefotografie eingesetzt sowie ab Mitte der 90er Jahre auch in der Reportagefotografie, in der es vor allem um schnell übermittelbare Bilder geht, bei denen geringere Bildbrillianz akzeptiert werden kann (Zeitungsjournalismus).
Im Heimanwenderbereich setzen sich Digitalkameras seit Ende der 1990er Jahre durch und erzielen aufgrund rapide fallender Preise mittlerweile höhere Umsätze als analoge Fotogeräte.
Digitalkameras werden zunehmend in andere Geräte integriert. Moderne Handy-Telefone besitzen bereits eine eingebaute Digitalkamera. Video-Camcorder besitzen Fotofunktionen, die ähnlich wie Digitalkameras arbeiten. Andererseits verfügen viele digitale Fotoapparate über die Möglichkeit, kurze Filme aufnehmen zu können oder die digitalen Signale ohne Zwischenspeicherung direkt an die Schnittstelle zu übertragen. Damit kann die Digitalkamera auch als Webcam genutzt werden.
| Table of contents |
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2 Die Auflösung von Digitalkameras 3 Erweitete Möglichkeiten durch digitale Aufnahmetechnik 4 Speicherung der Bilder 5 Auswahl |
Wie bei einer Analogkamera wird das einfallende Licht mit einem Objektiv gesammelt und auf die Filmebene, in diesem Fall der Sensor, scharfgestellt (fokussiert).
Der Sensor ist ein elektronisches Bauelement, entweder ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor, das wesentlich kleiner ist als der Film einer herkömmlichen Kleinbildkamera.
Dies stellt erhöhte Anforderungen an die Qualität der Objektive.
Durch die gegenüber einer Kleinbildkamera verschiedene Größe der Bildfläche ergeben sich auch andere Brennweiten für die Objektive.
Um diese weiterhin mit dem herkömmlichen Kleinbildformat vergleichen zu können, geben viele Hersteller von kompakten Digitalkameras die Brennweite ihrer Objektive analog zu Kleinbild an.
Besitzt man eine digitale Spiegelreflexkamera mit Wechselobjektiven (wobei von den Herstellern der Bajonettanschluss ihrer herkömmlichen Kleinbild-Spiegelreflexkameras weiter verwendet wird und so auf die vorhandenen Objektive zurückgegriffen werden kann), wird zumeist ein Umrechnungsfaktor angegeben, der so genannte Verlängerungsfaktor, mit dem die Brennweite des Objektivs multipliziert werden muss, um die neue Brennweite zu erhalten.
Dies hat Nachteile im Weitwinkelbereich, da sich dort die Brennweite in Richtung Normalobjektiv verlängert, Vorteile im Telebereich, da sich dort die Brennweite nochmals verlängert.
Der allgemeine Trend geht aufgrund dessen aber zu immer größeren Sensoren, 2002 wurde erstmals eine digitale Spiegelreflexkamera mit einem Sensor in voller Kleinbildgröße vorgestellt.
Der kleinere Sensor in Verbindung mit den bei digitalen Kompaktkameras verwendeten Objektiven führt noch zu einer weiteren Einschränkung:
Aufgrund der sehr kleinen Blendengrößen wird die Tiefenschärfe unnatürlich groß und man verliert gestalterische Möglichkeiten, das Stilmittel "Tiefenschärfe" gezielt einsetzen zu können.
Zusätzlich zu einem bei digitalen Kompaktkameras meist eingebauten optischen Zooms besitzen viele noch einen digitalen Zoom.
Dieser lässt das Bild zwar größer erscheinen, es ist aber tatsächlich nur eine Ausschnittsvergrößerung mit geringerer Auflösung (aus einer schrägen Linie wird eine Treppe), die auch mit jeder Bildbearbeitungssoftware im nachhinein mit jedem beliebigen Zoomfaktor realisiert werden kann.
Der digitale Zoom gehört also nicht zum optischen System, sondern zur Elektronik einer Digitalkamera.
Die Digitalkamera braucht Strom, welcher fast immer aus einem Akku geliefert wird.
Digitalkameras mit Auflösungen unter 2 Megapixel gelten heute (2003) als Fun-Kameras, bzw. Spielzeugkameras.
Darunter fallen auch Mikrokameras mit VGA-Auflösung (0,3 Megapixel), die als Schlüsselanhänger benutzt werden können und im Normalgebrauch eine Ausschussrate von 90 % der Fotos erreichen.
Digitalkameras mit Auflösungen von 2-3 Megapixel gelten heute (2003) als Einsteigerklasse. Sie sind ausgereift, preiswert und leicht zu bedienen.
Sie genügen für Papierabzüge bis 10x15 cm.
Auflösungen von 4-5 Megapixel gelten als High-End-Geräte, für Bilder ab DIN A4-Größe.
Die Anschaffung dürfte sich nur für den semi-professionellen Einsatz lohnen.
Die Profiklasse bietet Spiegelreflexkameras mit Wechselobjektiven, vielen Einstellungsmöglichkeiten und mit CCDs mit Auflösungen von 2 - 14 Megapixel zu Preisen ab 1500 EUR (2003). Die Anzahl der Pixel ist in der Profiklasse von untergeordnetem Rang; die am weitesten verbreitete Kamera hat 2,1 Megapixel (1500 Euro gebraucht 12/2003). Entscheidend sind Qualität des Objektivs und des CCDs, sowie Einstellungsmöglichkeiten und Aufnahmegeschwindigkeit, aber auch die Pixelgröße.
Der Augenmerk liegt bei Profikameras vor allem bei der Qualität. 2 Megapixel reichen bei einer guten Kamera für eine Belichtung bis zur Größe A4.
Zum Vergleich: Bei der herkömmlichen analogen Kleinbild-Fotografie spricht man von 30 Megapixeln, die mit einem guten Film erzielt werden können. Diese Auflösung wird z.B. vom KodaChrome25 erreicht. Filme mit unter 64 ASA sind jedoch nur noch sehr schwer erhältlich. Zum größten Teil wurde die Produktion dieser Filme sogar eingestellt.
Neben der CCD-Auflösung entscheiden aber auch das optische System und die Elektronik über das Gesamtergebnis.
Alle drei Säulen zusammen ergeben die eigentlich interessantere Effektivauflösung, die nur anhand von Testbildern, z.B. nach dem Auflösungschart ISO 12233, festgestellt werden kann.
Die Effektivauflösung wird von der jeweils schwächsten Säule bestimmt.
Die Grenze der Auflösung wird sowohl bei der analogen als auch digitalen Fotografie durch die Objektive bestimmt. Die besten zur Zeit (2003) auf dem Markt verfügbaren Objektive wie z.B. das Leica Summilux-R 1:1,4/80 mm (2003: 3000 Euro) haben das Auflösungsvermögen von vergleichbaren 20 Megapixeln. Ein sehr gutes Zoom-Objektiv wie das Canon 28-70mm f/2.8 (2003: 1000 Euro) hat eine Auflösung von ca. 61 lp/mm (Linienpaaren/Millimeter), was etwa 13 Megapixeln entspricht. Leider wird bei billigen Digitalkameras hauptsächlich an der Optik gespart.
In einem digitalen Fotoapparat steuert die Elektronik eine ganze Anzahl bildbestimmender Parameter vor, während und nach der Aufnahme.
Damit ein 2-Megapixel-Bild mit 3 Farben pro Pixel nicht 6 Megabyte auf der Speicherkarte verbraucht, wird es komprimiert.
Als verlustbehafteter Modus steht das JPEG-Format zur Verfügung, als verlustfreier Modus wird meistens TIFF angeboten. Neuere Kameras bieten auch die Möglichkeit, kurze Videosequenzen aufzunehmen, die meist im Motion JPEG- oder Quicktime-Format gespeichert werden.
Zusätzlich bieten Kameras im mittleren bis hohen Preissegment oft auch eine so genannte RAW-Speicherung. Dabei werden die tatsächlich vom CCD-Sensor der Kamera "eingefangenen" Bildinformationen (sprich die Intensität des Lichtes auf jeder einzelnen Fotozelle des Sensors) unverändert ("raw" = roh) abgespeichert, meist durch verlustfreie Kompression auf eine erträgliche Dateigröße reduziert.
Die von den einzelnen Kameraherstellern für diesen Modus verwendeten Dateiformate sind dabei größtenteils untereinander nicht kompatibel, es existiert auch noch kein Standard für diese Dateien, deswegen müssen RAW-Dateien vor der Betrachtung oder Bearbeitung mittels einer vom Kamerahersteller bereitgestellten Anwendung in ein Standard-Bildformat (meist TIFF) konvertiert werden.
Der große Vorteil der RAW-Speicherung besteht darin, dass eine Gamma-Korrektur bzw. ein Weißabgleich, eine Anpassung der Helligkeit und des Kontrasts, nachträgliches "schärfen" des Bildes oder ähnliche "Optimierungen" nicht schon von der Kamera während der Bildaufnahme durchgeführt werden, sondern komfortabel unter Veränderung aller Optionen am heimischen PC erfolgen können.
Moderne Kameras fügen den Bilddaten weitere Metainformationen - die EXIF-Daten - hinzu. Diese EXIF-Metadaten finden sich im so genannten Header der Bilddatei. Viele Bildbearbeitungsprogramme sowie Spezialsoftware können diese Daten wieder auslesen und ausgeben.
Bei jeder Aufnahme werden so zahlreiche wichtigen Aufnahmeparameter mitgespeichert wie zum Beispiel:
Die größten Hersteller der digitalen Fotoapparate sind: Canon, Sony, Minolta, Nikon, Olympus und Kodak. Auch verbreitet sind Kameras von Agfa, Casio, Contax, Epson, Fujifilm, HP, JVC, Kyocera, Leica, Panasonic, Ricoh, Samsung, Sanyo, Sigma und Toshiba.
Für verschiedene Zielgruppen und -einsätze reichen bestimmte Auflösungen aus:
Umfangreiche Datenbank mit vielen technischen Daten zu vielen aktuellen Kameras: http://www.digitalkamera.de/Kameras/default.htm
Funktionsweise
Die Auflösung von Digitalkameras
Erweitete Möglichkeiten durch digitale Aufnahmetechnik
Die Aussetzer und das Bildrauschen insbesondere bei Nachtaufnahmen müssen von der Kamera-Elektronik ausgeglichen (übermalt) werden, damit der Anwender die Fehler nicht merkt.
Dazu gehören Software-Scharfzeichnung, bei der Übergänge im Bild erkannt werden und verstärkt werden - was im Zweifel zu Artefakten führen kann. Ebenso werden kontrastarme Bilder aufgefrischt und Farben verstärkt.
Diese elektronischen Feuerwerker verfälschen das Bild natürlich, die Fotos haben danach weniger Informationsgehalt als vorher. Für den Anwender ist der Nutzen zweifelhaft, denn er könnte mit jeder Bildbearbeitungssoftware dieselben Effekte erreichen und persönlich steuern - und er hätte als Ausgangsmaterial ein unverfälschtes Foto mit hohem Informationsgehalt.
Außerdem verlängert die Nachbearbeitung die Wartezeit, die vergeht, bevor ein neues Foto ausgelöst werden kann (die Bildspeicherung kann durchaus 20 Sekunden dauern), ganz abgesehen von der erhöhten Akkubeanspruchung.
Bevor ein Foto ausgelöst wird, wird 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 von Digitalkameras begrenzt, zumal die manuelle Scharfeinstellung nur bei Spiegelreflexkameras funktioniert.
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 CCD-Rauschen und Fehlerpixel auszufiltern).Speicherung der Bilder
Gespeichert werden die Bilder in der Kamera auf verschiedenen Speichermedien. Gebräuchlich sind: SmartMedia, CompactFlash, Microdrive, xD-Picture Card, Multimedia Card sowie Memory Stick.Auswahl
Weitere relevante Merkmale sind die Bedienung, Ausstattung, Abmessungen und das Gewicht:
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