Lexikon Digitalfotografie

Bayer-Sensor - Bilddatei - Bildprozessor - Charge-coupled Device - CompactFlash - DX-Format - Digital Negative - Digitale Kamerarückwand - Digitalkamera - Exchangeable Image File Format - Four-Thirds-Standard - Live-View - PictBridge - Rohdatenformat - SD Memory Card - Softwarelupe - Spreicherkarte - Vollformatsensor - Weißabgleich - xD-Picture Card
 
 

Bayer-Sensor

Mit Bayer-Sensor bezeichnet man einen Fotosensor, der, ähnlich einem Schachbrett, mit einem Farbfilter überzogen ist, das meist zu 50% aus Grün, und je 25% aus Rot und Blau besteht. Dabei wird berücksichtigt, dass das menschliche Auge auf Grün empfindlicher reagiert als auf andere Farben.
Nach diesem Konzept der Bayer-Matrix (engl. Bayer-Pattern) arbeiten fast alle gebräuchlichen Farb-Sensoren in den Produkten für den normalen Konsumenten. Das Konzept dieses Sensortyps steht im Gegensatz zum Konzept der Foveon X3 Direkt-Bildsensoren.
Die „Bayer-Matrix“ oder „Bayer-Filter“ ist nach ihrem Erfinder Bryce E. Bayer benannt, welcher am 5. März 1975 das Patent im Namen der Eastman Kodak Company in den USA einreichte (United States Patent 3,971,065; Patenttitel: Color imaging array).
eine Bayer-Matrix Spekrale Empfindlichkeit der integrierten Farbfilter
Spekrale Empfindlichkeit der integrierten Farbfilter
 

Funktionsweise und Aufbau

Die lichtempfindlichen Zellen einer einzelnen Fotozelle auf dem Halbleiter können nur Helligkeitswerte erfassen. Um Farbinformationen zu erhalten, wird vor jeder einzelnen Zelle ein winziger Farbfilter in einer der drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau aufgebracht. Die Filter sind beispielsweise in den ungeraden Zeilen in der Folge Rot-Grün und in den geraden Zeile in der Folge Grün-Blau aufgebracht. Jeder Farbpunkt (Pixel) liefert dementsprechend nur Informationen für eine einzige Farbkomponente an dieser Stelle, so dass für ein vollständiges Bild mit denselben Abmessungen die jeweils benachbarten Pixel derselben Farbe zur Farbinterpolation herangezogen werden müssen. Für Grün werden somit 50% der Pixel errechnet, bei Blau und Rot sind es jeweils 75% der Fläche (oder in einer Zeile 50% und in der Folgezeile 100% der Zeile), die durch Berechnung gefüllt werden müssen. Bei der Farbinterpolation unterstellt man, dass es im Bild zwischen zwei benachbarten Pixeln gleicher Farbe nur zu geringen Farbunterschieden kommt und somit die Grauwerte der Pixel nicht stochastisch unabhängig voneinander sind. Dies muss natürlich nicht in jedem Einzelfall für das zu erfassende Bildmotiv zutreffen.

Ein solcher Sensor verfügt physikalisch fast immer über weitere Pixel, die sich am Rand der Sensorfläche befinden. Sie sind in der Regel geschwärzt, um damit das temperaturabhängige Grundrauschen des Sensors zu bestimmen. Dadurch wird ein Offsetwert für die Auswertung der anderen Pixel bestimmt. Diese Pixel lassen sich auch zur Erkennung von extremer Überbelichtung, beispielsweise durch zu große Integrationszeit (=Belichtungszeit) der Sensorelemente, verwenden. Sie sind für den normalen Kamera-Anwender jedoch ohne Bedeutung, da der Abgleichvorgang automatisch abläuft und je nach Modell, teils sogar schon direkt auf dem Sensor realisiert wird.

Interpolation

Die erwähnte Interpolation kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Einfache Verfahren interpolieren den Farbwert aus den Pixeln gleicher Farbe in der Nachbarschaft. Da dieses Vorgehen vor allem senkrecht zu Kanten problematisch ist, versuchen andere Verfahren, die Interpolation gerade bevorzugt entlang, anstatt senkrecht von Kanten durchzuführen. Wieder andere Algorithmen beruhen auf der Annahme, dass der Farbton einer Fläche im Bild auch bei sich ändernden Lichtverhältnissen relativ konstant ist. Daher wird zuerst der grüne Kanal interpoliert, um danach den roten und den blauen Kanal so zu interpolieren, dass die jeweiligen Farbverhältnisse Rot-Grün beziehungsweise Blau-Grün konstant sind. Es existieren noch weitere Verfahren, die andere Annahmen über den Bildinhalt machen und von diesen ausgehend versuchen, die fehlenden Farbwerte zu berechnen.
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Bilddatei

Eine Bilddatei ist eine Form, binär codierte Daten elektronisch zu speichern; der Inhalt der Datei wurde entweder digital errechnet (vgl. berechnetes Bild), oder durch Analog-Digital-Wandlung digitalisiert und kann daher vom menschlichen Betrachter unmittelbar weder als Bild erkannt, noch als Text gelesen werden.
 
Zur Visualisierung wird ein Gerät benötigt, das den Inhalt wieder in analoge Daten zurückwandelt (sog. Analog-Digital-Wandlung); ein solches Gerät ist der Computer, der mit Hilfe einer Bildbetrachtungssoftware das Bild am Monitor visualisieren kann.

Man unterscheidet grundsätzlich zwischen einer Rastergrafik , die aus Bildpunkten ( Pixeln ) zusammengesetzt ist, und einer Vektorgrafik , die mit grafischen Primitiven beschrieben wird. Daneben werden verschiedene Grafikformate zur Speicherung der Bilddateien verwendet, beispielsweise JPEG , GIF , PNG , TIF oder das Rohdatenformat (RAW-Format) für Rastergrafiken bzw. WMF , EPS, CDR oder SVG für Vektorgrafiken . Bei Bilddateien einer Digitalkamera handelt es sich immer um Rastergrafiken.

Bilddateien auf dem Computer
Bilddateien auf dem Computer
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Bildprozessor

Der Bildprozessor - auch als Bildverarbeitungs-Engine, Bildverarbeitungsprozessor oder Bildverarbeitungssystem bezeichnet - ist eine der wichtigsten Komponenten einer Digitalkamera. Neben dem Objektiv und dem Bildsensor spielt er eine wesentliche Rolle bei der Herstellung des digitalen Bildes. Seine Güte ist für die Qualität der Aufnahme mitentscheidend.

Die Fotodioden des Bildsensors erkennen lediglich Grauschattierungen. Zur Gewinnung von Farbinformationen werden die einzelnen Pixel mit Farbfiltern für Rot, Grün und Blau (RGB) versehen. Diese Filter sind zumeist nach der Bayer-Matrix angeordnet, d. h., neben je einem roten und einem blauen befinden sich zwei grüne Pixel. Da jede Fotodiode nur die Farbinformationen für genau ein Pixel aufzeichnet, wären ohne Bildprozessor neben jedem roten und blauen Bildpunkt zwei grüne zu sehen.

Der Bildprozessor ist eine Kombination aus Hardware (Prozessoren) und Software (Algorithmen). Er berechnet beispielsweise anhand der vom Bildsensor gelieferten Daten über die Chrominanz (Farbton und Farbsättigung) und Luminanz (Helligkeit) der individuellen Pixel die korrekten Farb- und Helligkeitswerte für jeden einzelnen Bildpunkt. Je besser die verwendeten Algorithmen, umso natürlicher die Farben und umso ausgewogener der Kontrast.

Dieser Prozess der Bilddatenverarbeitung ist äußerst komplex und beinhaltet viele verschiedene Abläufe. Sein Erfolg hängt wesentlich von der "Intelligenz" der verwendeten Algorithmen ab. Die wichtigsten Eigenschaften des Digitalbildes, auf die der Bildprozessor entscheidend Einfluss nimmt, sind:

Farbdarstellung

Der Bildprozessor wertet die Farb- und Helligkeitswerte jedes einzelnen Pixels aus und vergleicht die Informationen mit denen der benachbarten Bildpunkte. Ein komplexer Algorithmus berechnet die korrekte Farbe und Helligkeit des jeweiligen Pixels. Gleichzeitig analysiert der Bildprozessor das gesamte Bild, um die korrekte Kontrastverteilung zu ermitteln. Durch die Anpassung des Gammawertes (Erhöhen oder Verringern des Kontrastumfangs der Mitteltöne des Bildes) werden feine Farbverläufe - etwa bei der menschlichen Haut oder dem Blau des Himmels - realistischer dargestellt.

Rauschunterdrückung

Als Rauschen werden Störungen bezeichnet, die bei allen elektronischen Schaltkreisen auftreten. Auf Digitalfotos zeigt sich Bildrauschen in Form von unregelmäßig auftretenden Bildpunkten, die in Farbe und/oder Helligkeit von der Umgebung abweichen. Verstärkt wird der Effekt durch höhere Umgebungstemperaturen, längere Belichtungszeiten oder höhere ISO-Einstellungen.

Bei hohen ISO-Werten (= hoher Empfindlichkeit des Sensors) wird das elektronische Signal im Bildsensor angehoben und somit gleichzeitig das Rauschen verstärkt, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis sinkt. Der Bildprozessor versucht, Bild- und Störsignale voneinander zu trennen und so das Rauschen zu unterdrücken. Dies ist insbesondere bei Bildbereichen mit feinen Detailstrukturen schwierig. Werden diese fälschlicherweise vom Bildprozessor als Rauschen betrachtet und behandelt, verlieren sie an Zeichnung.

Glatte und scharfe Kanten

Nachdem die Farb- und Helligkeitswerte für jedes Pixel interpoliert wurden, zeichnet der Bildprozessor die Aufnahme etwas weich, um eventuelle Farbabweichungen in einzelnen Pixeln auszugleichen. Um dennoch ein scharfes und detailreiches Bild zu erhalten, werden anschließend Kanten und Konturen nachgeschärft. Die Qualität des Ergebnisses hängt davon ab, wie gut der Bildprozessor Kanten erkennt und diese glatt und ohne Überschärfen reproduziert.

Geschwindigkeit

Besonders angesichts der stetig steigenden Megapixel-Zahl bei Digitalkameras ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Bildprozessors zunehmend wichtig. Um Wartezeiten im Arbeitsablauf möglichst auszuschließen, müssen sie also auch hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit ständig optimiert werden.

Die Bildprozessoren unterschiedlicher Hersteller tragen verschiedene Bezeichnungen:

Canon - DIGIC
Nikon - EXPEED
Olympus - TruePic
Panasonic - VENUS Engine

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Charge-coupled Device

Das „Charge Coupled Device“ (CCD; übersetzt etwa „ladungsgekoppeltes Bauteil“) ist ein integriertes elektronisches Bauteil zum Transport elektrischer Ladungen. CCDs wurden im Jahr 1969 von Willard Boyle und George E. Smith in den Bell Laboratories zur Datenspeicherung entworfen.

Animation: Ladungstransfer in einem CCD 'Eimerkettenprinzip'
Animation: Ladungstransfer in einem CCD 'Eimerkettenprinzip'

Ein CCD funktioniert wie eine Eimerkette. Anstatt eines Eimers mit Wasser reicht eine CCD-Zelle die in ihr gespeicherte elektrische Ladung an die nächste Zelle weiter und wird selber mit der Ladung aus ihrem zweiten Nachbarn aufgefüllt. Somit entspricht die CCD einem analogen Schieberegister, bei dem der „Inhalt“ einer Speicherzelle in die benachbarte Zelle verschoben wird. Sind einige dieser Zellen lichtempfindlich oder mit Photodioden kombiniert, spricht man vom CCD-Fotosensor.

Ein CCD ist eine Kette von Kondensatoren, der Ladungstransport wird durch mindestens zwei überlappende Taktsignale gesteuert. Die Verschiebung geschieht also elektrostatisch. Derzeit (2006) sind Taktfrequenzen in CCD-Fotosensoren bis zu 50 MHz üblich.

Das CCD-Prinzip findet Anwendung z. B.:

  • Zur sequenziellen Ausgabe simultaner elektrischer Signale, z. B. in CCD-Sensoren.
  • Als Verzögerungsketten von elektrischen Signalen.
  • Als Zwischenspeicher zum analogen Abtasten von elektrischen Signalen, z. B. in Speicher-Oszilloskopen.
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CompactFlash

CompactFlash (CF) ist ein Schnittstellenstandard, unter anderem für digitale Speichermedien. Er kommt in Form von CF-Karten in Computern, digitalen Fotoapparaten und Personal Digital Assistants (PDA) zum Einsatz.

Formen

CF-Karten gibt es nicht nur als Speicherkarten. Obwohl das der häufigste Anwendungsbereich ist, existieren unter anderem GPS-Empfänger, Kameras, serielle oder WLAN-Karten in der Bauform CF-II (siehe Standards weiter unten).

Schnittstelle

Die Schnittstelle ist (E)IDE-kompatibel.

Aufbau

Die CompactFlash-Speicherkarten sind im Gegensatz zu Festplatten oder CD-Laufwerken als Speichermedien ohne bewegliche Teile gefertigt. Die Informationen sind auf einem Flash-Speicher, der beschreibbar und auch wieder löschbar ist, dauerhaft gespeichert. Ihr Schreibverhalten ähnelt dem von Festplatten, jedoch fehlen die Laufgeräusche. IBM entschloss sich zuerst, diese Regel durch eine Ausnahme zu bestätigen, und verkleinerte eine Festplatte auf die Größe einer CF-II Karte. Dieses Produkt wurde unter der Bezeichnung Microdrive bekannt und hatte den Vorteil eines besseren Preis-Leistungs-Verhältnisses. Später gab es auch andere Hersteller festplattenbasierender CF-Karten. Wegen des Preisverfalls von Flash-Speicher sind diese Lösungen allerdings zwischen 2005 und 2006 praktisch vollständig vom Markt verschwunden.
 
Drei Ansichten einer CompactFlash-Typ-I-Karte
Drei Ansichten einer CompactFlash-Typ-I-Karte
Loox 720 CF-II slot
Loox 720 CF-II slot
Ein Microdrive
Ein Microdrive
Eine 256 MB CompactFlash-Typ-I-Karte von innen.
Eine 256 MB CompactFlash-Typ-I-Karte von innen.
Der Klassiker: CF-Karte zur Bildspeicherung
Der Klassiker: CF-Karte zur Bildspeicherung
Auf der CompactFlash-Karte ist aber in allen Fällen sowohl der Speicher als auch der Controller samt Firmware (die Elektronik, die den Speicher beschreiben und lesen kann) untergebracht. CompactFlash-Karten verhalten sich nach außen genau wie eine IDE-Festplatte, nur die Steckerform ist anders; die recht komplizierten Details der Flashspeicher-Ansteuerung bleiben gegenüber dem Gerät verborgen. Im Gegensatz zu allen anderen Flash-Speicher-basierten Medien ist für die Adressierung des eigentlichen Kartenspeichers der karteninterne Controller und nicht das Endgerät (z.B. Digitalkamera) zuständig. Bei vorhandener Unterstützung für ein größeres Dateisystem wie FAT32 können neue CF-Karten mit höherer Kapazität auch von älteren Geräten gelesen werden.

Marktanteil

Bei digitalen Speichermedien (z. B. für Digitalkameras) war die CompactFlash-Technologie lange Zeit Marktführer, wurde aber in den letzten Jahren von der SecureDigital-Card (SD) verdrängt.

Lediglich bei digitalen Spiegelreflexkameras und bei digitalen High-End-Kompaktkameras setzt man auch bei den neueren Modellen noch auf CompactFlash-Karten, vor allem wegen der höheren Schreibgeschwindigkeit und den größeren verfügbaren Speicherkapazitäten. Allerdings geht auch hier bei Modellen für das Amateur- und Einsteigersegment der Trend zu SD-Cards. Profikameras verwenden noch durchgängig CF-Karten als Standard.

Vorteile sind die Robustheit der Karten, das einfachere Hantieren, das gute Preis-Kapazitäts-Verhältnis und die gute Verfügbarkeit von Karten mit großer Speicherkapazität. Es gibt sogar Karten mit besonderem Spritzwasserschutz.

Ferner gibt es für den CF-Steckplatz günstige Adapter, mit denen beliebige andere Speicherkarten in Kameras am CF-Steckplatz genutzt werden können. Insofern hat man mit CF alle Freiheiten und kann auch zukünftige Speichergrößen und Standards nutzen.

Standards

  • Bauformen
    • CF-Typ I (42,8 mm × 36,4 mm × 3,3 mm)
    • CF-Typ II (42,8 mm × 36,4 mm × 5,0 mm), mitunter fälschlich als "Microdrive-kompatibel" bezeichnet, da alle Microdrives Typ-II-Karten sind.

Der einzige Unterschied ist also die Dicke der Bauform. Daher funktionieren Typ-I-Karten auch in einem Typ-II-Slot. Erstere sind aber weitaus häufiger.

Während die äußere Form unverändert blieb, machte der Fortschritt neue CF-Standards nötig.

  • CompactFlash 1.0 (1994)
    • 8,3 MB/s (PIO Mode 2)
  • CompactFlash+, auch CompactFlash I/O (1997)
    • Karten, die keine Speicherfunktion haben, sondern beispielsweise Radioempfang ermöglichen.
  • CompactFlash 2.0 (2003)
    • 16,6 MB/s (PIO Mode 4)
    • 128 GB mögliche Kapazität, wie bei IDE
    • Ende 2003 wurde die Integration stark beschleunigender DMA-Zugriffe beschlossen; bei CF 2.0-Karten ab Mitte 2004 integriert.
  • CompactFlash 3.0 (2004)
    • 66 MB/s (UDMA 66)
    • 25 MB/s im PC-Card-Modus
    • Karte per Passwort schützbar
  • CompactFlash 4.0 (2006)
    • 133 MB/s (UDMA 133)
    • Karte per Passwort schützbar
    • Kapazität bis 137 GB

Diese Standards sind auf- und abwärtskompatibel.

Daten verfügbarer CF-Karten

Kapazität: 4 MB bis 64 GB
Dateisystem: Die meisten Geräte verwenden intern FAT16 . Bei Karten mit einer Kapazität von mehr als 2 GB wird stattdessen das neuere FAT32 - Dateisystem verwendet. Dieses wurde bei früheren Geräten aber nicht in der Firmware vorgesehen, weshalb solche Karten dort gar nicht oder nur mit einem Teil der Kapazität verwendbar sind. Prinzipiell können auch beliebige andere Dateisysteme verwendet werden; da die Controller in den Karten jedoch meist die nach außen sichtbare Festplatten-Emulations-Ebene gerade so auf den eigentlichen internen Speicherchip abbilden, dass bei einer typischen Verwendung von FAT16/32 eine günstige Verteilung des Verschleißes ( Wear Levelling ) erreicht wird, können andere Dateisysteme die Lebensdauer der Karte reduzieren.
Lesen: 4 bis über 45 MB/s = 25x bis 300x
Schreiben: 2 bis über 40 MB/s

1x entspricht 150 kB /s, der 1-fachen CD -Lesegeschwindigkeit. Geworben wird gerne mit der schnellen Leseleistung. Fehlt diese Angabe, ist sie meist wenig werbewirksam und unter 50x.

Lesezugriff: < 1 ms
Schreibzugriff: 10 ms bis 35 ms
Anschluss: 50 Pins
Spannung: 3,3 V (± 5%) oder 5V (± 10%)

Alle Karten können mit beiden Spannungen betrieben werden.

Betrieb bei: 0 °C bis 60 °C
Lagerung bei: -40 °C bis 85 °C
Schockresistenz : 2.000 G / Microdrives 400 G
Schreib-Zyklen: 10.000 lt. Standard, 1–2 Millionen lt. Hersteller

Einige Hersteller integrieren Zähler in die Firmware ihrer Karten, um den Verschleiß auf alle Sektoren gleich zu verteilen. Verbrauchte Sektoren werden automatisch als nicht mehr benutzbar markiert.

Diese Angaben variieren natürlich je nach Hersteller und Produktreihe. Ebenso wird unter Bezeichnungen wie "Pro, Ultra und Extreme" recht Unterschiedliches verstanden. Beim Marktführer Sandisk erreichen Ultra II-Karten eine Übertragungsrate von über 10 MB/s (lesen) bzw. 9 MB/s (schreiben), Extreme III über 20 MB/s bzw. über 30 MB/s ab 2008 (lesen und schreiben) und Extreme IV über 40 MB/s (lesen und schreiben).

Anwendungsgebiete

Am häufigsten sind CompactFlash-Karten wohl als Fotoreservoir in Digitalkameras anzutreffen, hier vor allem im professionellen Bereich z.B. in der aktuellen Pressefotografie. Auch die professionelle digitale mobile Audioaufzeichnung arbeitet quasi immer mit CompactFlash, wenn aus Platz-, Energie- oder Witterungsgründen keine Festplatten- oder Disc-Systeme verwendet werden.
Die Verwendung eines Adapters ermöglicht weitere Anwendungsmöglichkeiten: So können auch andere Speicherkarten, etwa Multimedia Cards, in Geräten mit CompactFlash-Steckplätzen verwendet werden. Im Gegenzug können CF-Karten auch in anderen Geräten zum Einsatz kommen. Erwähnenswert sind hier CF-zu-IDE-Adapter, die eine Verwendung als Festplatte ermöglichen. Da diese beiden Schnittstellen einander entsprechen, ist ein passiver Adapter möglich. Aus gleichem Grund ist auch der Einsatz per PC-Card/PCMCIA-Adapter an einem Notebook möglich.

Da sie keine beweglichen Teile besitzen, eignen sich CF-Karten außerdem für den Einsatz in rauhen Industrie- oder Mobilumgebungen. Häufig werden sie dort als einziger Festspeicher benutzt. Die Industriecomputer einiger Hersteller können wahlweise mit fest integriertem CF-Slot oder IDE-Port konfiguriert werden. In diesem Fall wird die CompactFlash-Karte meist neu partitioniert und mit einem anderen Dateisystem als dem standardmäßig ausgelieferten formatiert. Für Linux- oder QNX-Systeme ist das gängige Praxis.

Aufgrund der Ähnlichkeit zum PC-Card-Standard ist es für Hersteller einfach, diese Karten auch als CF-Variante anzubieten; sie werden dann als CF I/O bezeichnet. So sind PDAs aufrüstbar mit Digitalkamera, GPS-Empfänger, Radio-Empfänger, Netzwerkkarte, WLAN-Karte, Modemkarte, serieller Schnittstelle, USB-Host-Adapter oder gar Grafikkarte zum Anschluss externer Monitore.

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DX-Format

 

Das DX-Format ist ein Sensorformat der digitalen Spiegelreflexkameras von Nikon.

Das DX-Format wurde 1999 mit der Nikon D1 eingeführt. Es ist mit etwa 23,7 x 15,6 mm kleiner als das Kleinbildformat und weicht auch von den bis dahin für digitale Spiegelreflexkameras verwendeten Formaten ab.
 
Der rote Rahmen markiert das Kleinbildformat innerhalb des Bildkreises eines Kleinbildobjektivs, der blaue das DX-Format
Der rote Rahmen markiert das Kleinbildformat innerhalb des Bildkreises eines Kleinbild objektivs , der blaue das DX-Format
 

Durch das gegenüber Kleinbild verkleinerte Format ist ein Formatfaktor zu berücksichtigen. Dieser wird für das DX-Format üblicherweise mit 1,5 angegeben. Die tatsächlichen Formate der Sensoren variieren geringfügig, siehe nachfolgende Tabelle:

Kameras Format Formatfaktor
D1, D1H, D1X , D40 , D50 , D70, D70s , D100 23,7 x 15,6 mm 1,525
D2H, D2Hs 23,3 x 15,5 mm 1,546
D2X, D2Xs 23,7 x 15,7 mm 1,522
D40X , D60 , D80 , D200 , D300 23,6 x 15,8 mm 1,523

Da einige der Sensoren auch für Digitalkameras von Pentax, Konica Minolta und Sony verwendet werden, hat sich das DX-Format faktisch auch bei diesen Herstellern zum Standard entwickelt. Es wird dort aber nicht als DX-Format bezeichnet.

Als erster Hersteller führte Nikon 2002 spezielle Objektive für das kleinere Sensorformat ein, die DX-Nikkore. Diese sind auf den verkleinerten Bildkreis ausgelegt und zeigen bei Verwendung an Kleinbildkameras teilweise massive Vignettierung (Randabschattung).

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Digital Negative

Das Digital Negative (DNG, dt. digitales Negativ) ist ein von Adobe im September 2004 vorgestelltes Rohdatenformat, das die verschiedenen proprietären RAW-Formate ersetzen soll.

Offener RAW-Standard

Adobe legte die Spezifikationen des Formats offen und stellt weiterführende Informationen zur Verfügung. Selbstredend unterstützen die hauseigenen Bildbearbeitungsprogramme Adobe Photoshop (ab CS), Photoshop Elements (ab Version 3.0) sowie Adobe Photoshop Lightroom das DNG-Format. Aber auch andere Programme, so zum Beispiel die Bildbearbeitungsprogramme Aperture, PhotoLine und SilverFast, können DNG bereits lesen bzw. verarbeiten.

Vorteile von DNG

Die DNG-Daten haben im Gegensatz zu den herstellerspezifischen RAW-Formaten Vorteile vor allem bei sicherer und bedenkenloser Langzeitarchivierung sowie bei der flexiblen Verarbeitung. So besteht nicht mehr die Bindung an die Kameraherstellersoftware und es gibt keine Gefahr für mögliche Inkompatibilität zwischen älteren Kameras und neuester RAW-Software. Man hat vielmehr die freie Wahl, je nach Budget und persönlichen Erfordernissen, welche Software man für die Konvertierung der DNG-Files nutzen möchte. Sämtliche wichtigen Softwareunternehmen unterstützen bereits das DNG-Format.

Hardware-Unterstützung

Ende 2005 etabliert sich das öffentliche RAW-Format Adobe DNG immer stärker in der Fotoindustrie, auch bei Kameraherstellern. Im semiprofessionellen Bereich sind die Marken Samsung (Pro 815), Ricoh (GR Digital, GX100 - Funktioniert derzeit nicht mit Apple Aperture, Fehlermeldung: "Nicht unterstütztes Bildformat") und Pentax (K10D) die ersten, die kameraintern Adobe-DNG-Formate generieren können. Im professionellen Segment sind es Leica (Digital-Modul-R und M8), sowie Hasselblad/Imacon (H2D). Für die Zukunft wird erwartet, dass noch mehr Kamerahersteller Adobe DNG implementieren und somit den RAW-Workflow für Fotografen vereinfachen und sicherer machen.

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Digitale Kamerarückwand

Digitale Kamerarückteile enthalten Bildsensoren zur digitalen Bildaufzeichnung. Sie werden an der Rückseite von Analogkameras angebracht und ermöglichen so digitales Fotografieren mit diesen. Sie sind vor allem im Bereich der Mittelformat- und Großformatkameras verbreitet. Bei den Mittelformatkameras wird das Rückteil anstatt der Rollfilmkassette angebracht.
Hersteller dieser Rückteile sind unter anderem die Firmen Hasselblad, Imacon, Leica, Leaf, Eyelike/Jenoptik, Phase One und Sinar.

Das erste derartige Digitalrückteil für eine Kleinbild-Spiegelreflexkamera stellte Minolta Mitte der 80er Jahre für die Minolta 9000 vor. Mit diesem sogenannten Still Video Back-Verfahren hielt die Digitaltechnik Einzug in die Fotografie. Weitere Beispiele sind die Kodak DCS100 und das Digitalrückteil für die Leica R8/R9.

Der Vorteil von Rückwänden besteht für die Fotografen darin, dass sie ihre alten, meist sehr teuren Kameras und ihr Zubehör weiterbenutzen können, also nicht ein weiteres Kameragehäuse kaufen müssen.

Bauarten von Bildsensoren

Digitale Kamerarückteile werden in 2 unterschiedlichen Bauarten angeboten:

Scan-Rückteile

Nach dem Scanprinzip werden die Bildpunkte nicht gleichzeitig, sondern zeilenweise nacheinander erfasst. Dadurch ergeben sich - abhängig von der Auflösung - Erfassungszeiten von etwa 40 Sekunden bis über 4 Minuten. Es werden gegenwärtig Rückteile angeboten, die eine Auflösung von über 14.000 x 17.000 Pixel (über 250 Millionen Pixel ohne Interpolation) erreichen. Aus dem Scanprinzip leitet sich der eingeschränkte Einsatzbereich in der Profifotografie für Repros und Stillleben ab. Vereinzelt finden sich auch Anwendungen in der Landschaftsfotografie. Die lange Belichtungszeit ergibt sich aus der sequentiellen Belichtung jeder Zeile des Bildes.

Eine Weiterentwicklung, die 2007 von der Fa. Seitz unter Mitarbeit des Sensorherstellers DALSA zur Marktreife gebracht wurde, erlaubt kürzere Belichtungzeiten (ab etwa einer Sekunde). Hiermit sind auch Aufnahmen von bewegten Szenen möglich. Das zugrundeliegende Prinzip ist die Verwendung mehrerer, direkt nebeneinander angeordneter Scanzeilen auf einem Chip. Während der Sensor mechanisch das Bild abfährt, werden synchron zum Bild der Inhalt einer Scanzeile elektronisch zur nächsten verschoben, so dass insgesamt mehr Licht erfasst bzw. die Belichtungzeit verkürzt werden kann.

Chip-Rückteile

Wie in handelsüblichen Digitalkameras wird ein CCD- oder CMOS-Chip eingesetzt, allerdings hat dieser eine größere Fläche und eine höhere Pixelanzahl. Gegenwärtig markieren Chiprückteile mit 50 Millionen Pixel den technischen Stand. Mit der Verfügbarkeit hochauflösender Chiprückteile scheint sich der Trend zur digitalen Bilderfassung auch bei Profis der Landschaftsfotografie durchzusetzen.

Große Datenmengen

Bei Auflösungen von 20 Millionen bis über 250 Millionen Pixeln und entsprechend großen Bildverarbeitungssensoren kostet eine Rückwand oft über 20.000 Euro, daher werden sie fast ausschließlich von Profifotografen genutzt. Durch die hohe Anzahl der aufgezeichneten Pixel besteht ein großer Platzbedarf beim Speichern, die Dateigrößen können bis zu 1500 MB für ein Bild erreichen.

In Studios besteht die Möglichkeit, die Kamera direkt an einen PC anzuschließen, so dass es keine Probleme mit der Speicherung der großen Datenmengen gibt. Viele Kameras können direkt über den PC gesteuert werden, das Bild ist dann zur Kontrolle direkt auf dem Monitor verfügbar.

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Digitalkamera

Eine Digitalkamera ist ein Fotoapparat, der als Aufnahmemedium anstatt eines Films einen elektronischen Bildwandler (Bildsensor) und ein digitales Speichermedium enthält.

 

Geschichte

Erfindungsphase

Die Geschichte der Digitalkamera nimmt mit der 1963 von David Paul Gregg an der Stanford University erfundenen Videodisk-Kamera ihren Anfang, und obwohl ihre Bilder nur ein paar Minuten (auf eben jener Videodisk) gespeichert werden konnten, so ist sie doch die erste Kamera, die optische Bilder digital speichern kann.

Das erste Patent auf alle flachen (Bild-)Schirme, die optische Bilder stabil (solid-state) aufnehmen und aufbewahren können, wird 1968 beantragt. U.S. patent # 3,540,011

Im Jahre 1969 wurde dann die Basis des CCD (charged coupled device) von Willard Boyle und George Smith erfunden. Das CCD, ursprünglich als Datenspeicher entwickelt, ist ein lichtempfindlicher Chip, mit dem Bilder gespeichert werden können. Diese Erfindung ist der endgültige technische Durchbruch auf dem Weg zur digitalen Fotografie.

1970 bauen Bell-Wissenschaftler die erste Solid-State-Video-Kamera, die das CCD als Bildaufzeichnungssensor benutzt. Man beachte, dass es sich hierbei noch um eine Videokamera handelt, da es schwieriger war, ein einzelnes Bild zu speichern als einen kleinen Film.

Ein weiteres wichtiges Patent wird 1972 an den Erfinder Willis A. Adcock von Texas Instruments ausgegeben. Es beschreibt eine filmlose, elektronische Kamera, wobei noch ein Fernsehbildschirm als Sucher empfohlen wird.

Kommerziell erhältlich wurde das CCD 1973, welches von Fairchild Imaging entwickelt und produziert wurde. Es hatte eine Auflösung von 100 × 100 Pixel (0,01 Megapixel). 1974 fand Dr. Gil Amelio eine Möglichkeit, CCDs einfach und industriell zu fertigen.

1975 ist die Geburtsstunde der ersten „richtigen“ Digitalkamera. Konstruiert wurde sie von Steve J. Sasson von Kodak. Sie verwendete das CCD von Fairchild als Bildsensor, benötigte 23 Sekunden, um ein einziges Bild auf eine Digitalkassette zu speichern, und wog gut 4 kg.

Die Fairchild MV-101 war dann 1976 die erste kommerziell erhältliche CCD-Kamera, die ebenfalls den Bildsensor von Fairchild mit 0,01 Megapixel verwendete

Weitere Entwicklung

Digitalkameras wurden ab Mitte der 1980er Jahre zunächst vorwiegend von professionellen Fotografen im Bereich der Studio-, Mode- und Werbefotografie sowie ab Mitte der 1990er Jahre auch in der Reportagefotografie eingesetzt. Frühe serienreife Modelle wurden von Apple (Apple QuickTake), Sony (Mavica) und Canon (Ion) angeboten; Konica Minolta (Dimage), Nikon ( Coolpix) und Olympus (Camedia) u. a. folgten mit eigenen Modellreihen. 2002 wurde von Kyocera erstmals eine digitale Spiegelreflexkamera (DSLR = Digital Single Lens Reflex) mit einem Sensor in voller Kleinbildgröße (Contax N Digital) vorgestellt. In der Zwischenzeit gibt es eine unüberschaubare Fülle an Modellen in allen Preisklassen und Ausstattungsmerkmalen.
 
Digitale Kompaktkamera
Digitale Kompaktkamera
Digitale Spiegelreflexkamera
Digitale Spiegelreflexkamera
CCD-Sensor auf flexibler Leiterplatte
CCD-Sensor auf flexibler Leiterplatte
KB-äquivalente Brennweitenangabe auf einem Digitalkameraobjektiv
KB-äquivalente Brennweitenangabe auf einem Digitalkameraobjektiv
Kompakte Digitalkamera mit ein- und ausgefahrenem Zoomobjektiv
Kompakte Digitalkamera mit ein- und ausgefahrenem Zoomobjektiv
Im Heimanwenderbereich setzen sich Digitalkameras in den Jahren des Jahrtausendwechsel durch und erzielen aufgrund rapide fallender Preise mittlerweile höhere Umsätze als analoge Fotogeräte, manche Hersteller haben inzwischen die Herstellung analoger Modelle ganz eingestellt oder stark reduziert.

Die Computertechnik (und damit verbunden die Digitalfotografie) ist einer starken Innovationsgeschwindigkeit ausgesetzt. Damit ist ein schneller „modischer“ Verschleiß aller Geräte (bereits nach wenigen Monaten ist ein ehemals neues Gerät veraltet) verbunden. Bedingt durch diese beiden Voraussetzungen entstand eine stürmische Belebung des gesamten Fotohandels, der vor Einführung der Digitalkameras als gesättigt und technologisch ausgereizt galt.

Obwohl auch heute noch viele Fotografen ihre Bilder als Papierabzüge sehen wollen, hatte eine Fotobranche den digitalen „Zug der Zeit“ verpasst: die Fotolabore. Hierbei waren im Wesentlichen fünf Ursachen verantwortlich:

  1. Die Fotolabore befanden sich zu diesem Zeitpunkt in einem Preiskrieg, bei dem zu Zwecken der Marktbereinigung auch unter Herstellungspreis produziert wurde. Daher gibt es seit dieser Zeit nur ein Großlabor (die restlichen Anbieter besitzen nur unbedeutende Marktanteile), das fast alle Fotoannahmestellen (Center, Drogerien, Tankstellen usw.) beliefert.
  2. Die Hybridtechnik APS (ein Film mit elektronischer Speicherschicht) wurde als weltweiter Standard eingeführt. Bedingt durch Streitigkeiten zwischen den weltweiten Marktführern, aber mit vier Jahren Verzögerung. Damit war in den Fotolaboren (die bei dieser Markteinführung eingebunden waren) ein wesentlicher Teil des Investitionsvolumens gebunden.
  3. In den Anfangsjahren der digitalen Fotografie war diese entweder sehr teuer oder sehr schlecht. In den Fotolaboren schätzte man das künftige Auftragsvolumen digitaler Arbeiten falsch ein und investierte in den folgenden Jahren nur unbedeutende Summen.
  4. Die Hersteller von Tintenstrahldruckern nutzten diese Marktlücke und besetzten sie seither immer noch erfolgreich.
  5. Im weltweiten Vergleich gibt es nur in Kerneuropa die Fotofertigung in Großlaboren. Den weltweit größten Anteil haben Fotoautomaten, die vor Ort stehen. Auch in Deutschland ist deren Anteil in den letzten Jahren immer weiter gestiegen.

Digitalkameras werden seit Anfang des 21. Jahrhunderts zunehmend in andere Geräte integriert:

  • Fast alle modernen Mobiltelefone enthalten eine eingebaute Digitalkamera. Mittlerweile werden hier auch Modelle mit bis zu fünf Megapixel gebaut.
  • Bei Personal Digital Assistants sind einfache Digitalkameras integriert.
  • Video-Camcorder besitzen Fotofunktionen, die ähnlich wie Digitalkameras arbeiten.

Andererseits verfügen viele digitale Fotoapparate über die Möglichkeit, Filme in VGA-Qualität mit Ton aufzunehmen oder die digitalen Signale ohne Zwischenspeicherung direkt an die Schnittstelle zu übertragen. Damit können diese Digitalkameras auch als Webcam genutzt werden.

Funktionsweise

Das fotografische Bild entsteht in einer Digitalkamera in folgenden Schritten. Die mit * gekennzeichneten Punkte entfallen bei einer Speicherung im Rohdatenformat:

  1. Scharfstellung des Bildes
  2. Abschätzen einer sinnvollen Belichtungszeit und Blende
  3. optische Projektion durch das Objektiv
  4. optische Filterung durch Tiefpass-, Infrarot- und RGB-Filter
  5. Wandlung der Lichtintensitäten in analoge elektrische Signale in diskreten Elementen
  6. Digitalisierung der Signale durch Analog-Digital-Wandlung
  7. Bildverarbeitung der Bilddatei:
    1. Umrechnung von Signalen in Helligkeiten
    2. * Farb-Rekonstruktion
    3. * Rauschunterdrückung
    4. * Entfernen bekannter Fehler des Bildaufnahmesystems (defekte Pixel, Übersprechen, Nachschärfen, Randabschattung, Verzeichnung, chromatische Aberration)
  8. * Komprimierung der Bilddatei
  9. 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. Hierbei handelt es sich um eine vollständig analoge Signalverarbeitung.

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

Die Diskretisierung bezeichnet die Bilderzerlegung in diskrete, also nicht-kontinuierliche Einheiten, bei der Quantisierung wird die Signalstärke durch eine natürliche Zahl repräsentiert. Da bei Kameras, die den RGB-Farbraum verwenden, pro Pixel außer bei der Rohdatenspeicherung drei Farbwerte gespeichert werden müssen, findet nach der Transformation in den entsprechenden Farbraum in der Regel eine Farbinterpolation statt. Dabei werden die zwei nicht registrierten Farbwerte aus den Werten der umliegenden Zellen interpoliert, das heißt nach einer Regel „geschätzt“ (educated guess).

Nach der optionalen Korrektur von Abbildungsfehlern erfolgt die Kompression zur Reduktion des Datenvolumens, wenn das Bild wie im allgemeinen nach der JPEG-Methode gespeichert wird. Inwieweit auch Rohdaten (Raw-Format) komprimiert werden, hängt vom proprietären Format des jeweiligen Herstellers ab.

Bildwandlung

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 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

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 Tages- oder Kunstlicht.

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. Außer bei digitalen Spiegelreflex-Kameras sucht man bei den meisten Digitalkameras einen Schärfe-Einstellring 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).

Optisches System

 
 

Durch die gegenüber einer Kleinbildkamera kleinere Bildfläche des Sensors ergeben sich für gleiche genutzte Bildwinkel scheinbar andere Brennweiten für die Objektive; häufig wird dies fälschlicherweise als Brennweitenverlängerung bezeichnet, fälschlich deshalb, da die Brennweite des Objektives natürlich nicht geändert ist. Um die Objektive weiterhin auf einfache Weise mit dem herkömmlichen Kleinbildformat vergleichen zu können, geben viele Hersteller von kompakten Digitalkameras zusätzlich zur realen Brennweite ihre Objektive auch die Brennweite an, welche im Kleinbildformat den gleichen Bildwinkel erreichen würde.

Bei digitalen Spiegelreflexkameras mit Wechselobjektiven wird zumeist ein Umrechnungsfaktor angegeben – der Formatfaktor –, mit dem die Brennweite eines Objektivs multipliziert werden muss, um die Brennweite zu errechnen, die auf Kleinbild den gleichen Bildwinkel aufnimmt. Auf Spiegelreflexkameras mit Vollformatsensor trifft das nicht zu. Dies hat Nachteile im Weitwinkelbereich, da sich dort kleinere Bildwinkel in Richtung Normalobjektiv ergeben, Vorteile dagegen im Telebereich, da dort die kleineren Bildwinkel ein stärkeres Tele bedeuten.

Zusätzlich zu einem bei digitalen Kompaktkameras meist eingebauten optischen Zoom besitzen viele Modelle noch einen digitalen Zoom. Dabei handelt es sich um eine Interpolation, die das Bild zwar größer erscheinen lässt, tatsächlich findet jedoch nur eine Ausschnittsvergrößerung mit verringerter Auflösung statt. Digitalzooms sind ein reines Marketing-Konstrukt und haben keinen fotografischen Wert. Der funktional identische Effekt lässt sich mit jeder Bildbearbeitungssoftware nachträglich und mit jedem beliebigen Vergrößerungs- beziehungsweise „Zoomfaktor“ realisieren.

Suchersysteme

Entsprechend ihrer konventionellen Pendants verfügen digitale Kameras je nach Konstruktionsprinzip über verschiedene optische Suchersysteme, die eine Gestaltung des Bildes vor der Aufnahme ermöglichen.

Diese sind im Consumersegment in der Regel separate optische Systeme. Dieser Aufbau ermöglicht dem Aufnahmesensor permanent aktiv zu sein und eine Vorschau („live preview“) auf das Bild, u. U. zusammen mit Statusinformationen, auf dem Monitor des Gerätes darzustellen. Im Marktsegment für die professionelle Nutzung werden in der Regel Geräte in Spiegelreflexbauweise gefertigt, bei denen konstruktionsbedingt zur gleichen Zeit nur entweder der Sucher oder der Aufnahmesensor in Betrieb sein kann. Für den anspruchsvollen Amateur werden Kameras angeboten, die die Vorteile beider Systeme verbinden sollen. Dies wird durch halbdurchlässige Spiegel oder digitale Sucher, die auf einem separaten Display basieren, gelöst. Professionelle digitale Messsucherkameras sind auf dem Markt unterrepräsentiert, es sind zur Zeit (Stand Februar 2007) nur drei Modelle von Epson (R-D1 und R-D1s), sowie Leica (M8) erhältlich.

Kameras mit integriertem Monitor haben den Vorteil gemein, dass sie nach der Aufnahme erlauben, die aufgenommenen Bilder noch vor Ort zu betrachten und missglückte Aufnahmen zu entfernen.

Bildpunkte und Auflösung

Die Anzahl der Bildpunkte ist bei heutigen Apparaten mehr als ausreichend. Eine ungenügende Pixelzahl stellt heute nicht mehr den Flaschenhals hinsichtlich der Auflösung und damit das wichtigste Kriterium zur Beurteilung der Gesamtqualität einer Kamera dar. Käuferbewusstsein und Marketing stellen sich auf diese Tatsache zunehmend ein.

Eine höhere Auflösung führt nicht zwangsläufig zu einem höheren Schärfeeindruck. Im Gegenteil: eine zu hohe Dichte der „Marketingpixel“ führt unweigerlich zu Qualitätseinbußen. Wichtiger sind vielmehr die Größe der Bildpunkte und die entsprechende Fläche des Bildsensors. Zu kleine Pixel begünstigen durch Beugung das Bildrauschen. Softwareseitige Rauschunterdrückung soll dem entgegenwirken, sie retuschiert aber lediglich das aufgenommene Bild.
Durch den Pixel-Trend werden ferner die Bilddateien unnötig groß, das Dunkelstromverhalten wird negativ beeinflusst und die Datenübertragung sowie das Kopieren der Bilder wird verlangsamt.

Die optische Qualität des Objektivs ist eine wichtige Einflussgröße. Hier wird bei billigen Kameras häufig gespart. Mängel machen sich durch Abbildungsfehler bemerkbar. Zu den besten der zur Zeit (2003) auf dem Markt verfügbaren Objektive zählt das Leica Summilux-R 1:1,4/80 mm (2003: 3000 Euro) mit einem Auflösungsvermögen, das 20 Millionen Bildpunkten entspricht. Ein sehr gutes Zoom-Objektiv wie das Canon 28–70mm f/2.8 (2003: 1000 Euro) hat eine Auflösung von circa 60 Linienpaaren pro Millimeter, was etwa 13 Megapixel entspricht.

Die effektive Auflösung, die sich im Zusammenspiel von Optik und Sensorik ergibt, kann nur anhand von Testbildern, zum Beispiel mit dem Auflösungschart nach ISO 12233, festgestellt werden.

Geschwindigkeit

Die Arbeitsgeschwindigkeit einer Digitalkamera wird vor allem durch vier charakteristische Merkmale bestimmt:
  1. Aufnahmebereitschaft, also die Zeitspanne, die der digitale Fotoapparat nach dem Einschalten benötigt, um eine Fotografie anfertigen zu können;
  2. Fokussiergeschwindigkeit, also die Zeitspanne, die der Autofokus zur Scharfstellung benötigt.
  3. Auslöseverzögerung, also die Zeitspanne die zwischen Drücken des Auslösers und tatsächlicher Bildaufzeichnung verstreicht;
  4. Bildfolgezeit, also die Zeitspanne nach einer Aufnahme, nach der die Kamera ein Folgebild anfertigen kann. In direktem Zusammenhang hiermit steht die maximale Bildfrequenz der Digitalkamera.

Trotz einer rasanten technischen Entwicklung sind viele digitale Kompaktkameras signifikant langsamer als ihre Äquivalente im Kleinbildbereich. Vor allem die Bildfolgezeiten brechen oft nach wenigen Aufnahmen massiv ein, während bei motorisierten Kleinbildkameras über den gesamten Film hinweg die gleiche Geschwindigkeit erreicht werden kann.

Die Auslöseverzögerung und Bildfolgezeit sind bei hochwertigen digitalen Kameras hingegen vergleichbar zu ihren analogen Pendants.

Energieversorgung

Jede Digitalkamera benötigt eine kontinuierliche Energieversorgung, die in der Regel über ein Netzteil oder einen Akku gewährleistet wird; daneben gibt es auch einige Spezialkonstruktionen, die beispielsweise auf Solarenergie basieren.

Digitalkameras brauchen bei weitem mehr Energie als analoge Fotoapparate. Dies ist ein großer Nachteil der Geräte und beim Umstieg auf die digitale Fotografie zu beachten. Insbesondere der ständige Gebrauch eines eingebauten Mini-Monitors und die Blitzverwendung sind große Stromfresser.

Die Kapazität des Akkus bestimmt – in Verbindung mit der Leistungsaufnahme der Kameraelektronik und deren Stromsparfunktionen – über die maximale Betriebsdauer der Kamera, bis ein Akkuwechsel nötig wird.

Proprietäre Akkutypen sind deutlich teurer als Standard-Akkus (Mignon AA oder AAA etc.), aber häufig auch leistungsfähiger. Ein durchschnittlicher Akku mit 2000 mAh Kapazität versorgt eine Digitalkamera mit Energie zum Aufnehmen von rund 200 Bildern. Es sollten keine Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd), sondern nur hochwertige NiMH-Akkus mit mindestens 1800 mAh verwendet werden. Mittlerweile wird ein Großteil moderner Digitalkameras mit Lithium-Ionen-Akkus angeboten, welche eine deutlich höhere Leistungskapazität aufweisen und um ein Vielfaches länger durchhalten.

Dateiformat

Damit ein Bild mit einer Auflösung von zwei Megapixeln und drei Farben pro Pixel nicht sechs Megabyte (unkomprimierte Dateigröße) auf die Speicherkarte schreiben muss, wird es komprimiert.

Als verlustbehafteter Modus steht nach EXIF-Standard das JFIF zur Verfügung, als verlustfreier Modus wurde häufiger auch TIFF angeboten. Bei höherwertigen Kameras können die digitalen Bilder verlustfrei in einem proprietären Rohdatenformat (RAW - englisch für roh) gespeichert werden.

Da für das Format der Rohdaten kein etablierter Standard existiert (siehe auch Digital Negative), sind die Bilddaten unterschiedlicher Kamerahersteller und sogar unterschiedlicher Baureihen eines Herstellers untereinander meist nicht kompatibel und müssen vor der Betrachtung oder Bearbeitung mittels einer meist vom Kamerahersteller bereitgestellten Anwendung oder eines sogenannten Plug-ins für Bildbearbeitungsprogramme in ein Standard-Bildformat (meist TIFF oder JPG) konvertiert werden.
 
Sharp TM 200 Fotohandy mit zwei Millionen Bildpunkten
Sharp TM 200 Fotohandy mit zwei Millionen Bildpunkten
Digitale Kompaktkamera mit Hybrid-Autofokus
Digitale Kompaktkamera mit Hybrid-Autofokus
Sony Mavica FD5: Diskette als Speichermedium
Sony Mavica FD5: Diskette als Speichermedium
CompactFlash-Speicherkarte
CompactFlash -Speicherkarte
RAW-Daten werden auch als digitales Negativ bezeichnet. Davon ausgehend lassen sich viele Parameter der Bilddaten beeinflussen: Gammakorrektur, Weißabgleich, Helligkeit, Kontrast, Schärfeeindruck. RAW-Daten weisen aufgrund ihrer verlustlosen Speicherung keine Kompressionsartefakte auf. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der potentiell größere Farbumfang. Während JPEG-Bilder mit 8 Bit (= 256 Stufen) je Farbkanal gespeichert werden, liegen RAW-Daten in 12 Bit (= 4096 Stufen) oder sogar 14 Bit (= 16384 Stufen) vor. Die Bilder können somit unter Umständen in feinerer Farbabstufung vorliegen.

Bewegtbild

Zahlreiche Kameras bieten auch die Möglichkeit, Videosequenzen aufzunehmen, die meist im Motion JPEG-Format gespeichert werden, jedoch aufgrund der notwendigen Bildwiederholrate stets in niedrigerer Auflösung als die von der Kamera aufnehmbaren Standbilder. Die Auflösung liegt meist auch unter denen der gängigen Videokameras, teils werden aber auch HD-Auflösungen bis 1280x720 erreicht. Dabei kommen teils auch hochwirksame Kompressionsformate wie MPEG4 und H.264 zum Einsatz. Für Spiegelreflexkameras entfällt die Möglichkeit der Bewegtbild-Aufzeichnung systembedingt.

Metadaten

Digitalkameras betten in die Bilddaten auch so genannte Metainformationen ein, die im EXIF-Standard spezifiziert sind. Diese EXIF-Metadaten finden sich im so genannten Header der Bilddatei. Viele Bildbearbeitungsprogramme sowie spezielle Werkzeuge können diese Daten auslesen und anzeigen. Diese finden auch bei der Ausbelichtung des digitalen Bildes auf Fotopapier im Fotolabor Anwendung.

Zu den via EXIF automatisch für jede Aufnahme gespeicherten Parametern gehören beispielsweise:

Speichermedien

Gespeichert werden die Bilder in der Kamera auf verschiedenen Speichermedien. Heute gebräuchlich sind vor allem Speicherkarten der Typen CompactFlash, Memory Stick, Microdrive, SmartMedia, SD Memory Card (bzw. der Vorgänger Multimedia Card) sowie xD-Picture Card; ältere Digitalkameras verwendeten daneben auch Floppy Disks, PCMCIA-/PC Cards oder Compact Discs.

Zeitweilig sind auch Digitalkameras mit SDRAM als Speicher aufgetreten. Diese Art der Datensicherung erweist sich allerdings als unpraktisch, da der SDRAM permanent mit Energie versorgt werden muss. Das führt dazu, dass die Lebensdauer von eingesetzten Batterien erheblich eingeschränkt wird. Wird die Energieversorgung unterbrochen, sind die gespeicherten Daten verloren und nicht wiederherstellbar. Um diesem Datenverlust vorzubeugen, verfügen einige Modelle über einen Kondensator, der im Falle eines Batteriewechsels den RAM weiter mit Energie versorgen soll, erfolgt dies allerdings nicht, bevor der Kondensator vollständig entladen ist, sind alle gespeicherten Daten ebenfalls verloren. Kameras dieser Bauweise zeichnen sich vor allem durch günstige Produktionskosten aus.

Geräteschnittstellen

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.

Über USB lassen sich viele Digitalkameras auch direkt zum Drucken mit Fotodruckern verbinden, wenn beide Geräte den PictBridge-Standard unterstützen.

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

Weitere Ausstattungsmerkmale

Weitere relevante Ausstattungsmerkmale sind:

Quelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel " Digitalkamera " aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Die Liste der Autoren ist unter dieser Seite verfügbar.

Exchangable Image File Format

Das Exchangeable Image File Format (offizielle Abkürzung ist Exif, nicht EXIF) ist ein Standard der Japan Electronic and Information Technology Industries Association (JEITA) für das Dateiformat, in dem moderne Digitalkameras Informationen über die aufgenommenen Bilder (Metadaten) speichern.

Anwendungsbereiche

Exif-Daten werden direkt in die Datei von Bildern der Formate JFIF (JPEG) oder TIFF geschrieben – im so genannten Header (Bereich am Anfang der Bilddatei noch vor der eigentlichen Bildinformation). Mittlerweile legt so gut wie jede Digitalkamera diese zusätzlichen Informationen zu der Aufnahme im Bild ab, was zum Teil auch schon bei Kameras von Mobiltelefonen der Fall ist.

Zahlreiche Bildbearbeitungsprogramme sowie andere Software können auf diese Daten zugreifen und sie ausgeben. Daneben können Exif-Daten bei Audiodateien zum Einsatz kommen.

Exif-Einträge

Das Exif-Dateiformat zeichnet dieselben Informationen auf, die auch mit den PQI-Daten bei APS gespeichert werden. Nahezu alle modernen Digitalkameras beherrschen den Exif-Standard und speichern bei jeder Aufnahme zahlreiche wichtige Aufnahmeparameter wie zum Beispiel:

Weitere nützliche Informationen können nachträglich in Form der sog. IPTC-Daten (International Press Telecommunications Council) hinzugefügt werden:

Mögliche Probleme

Durch das Hinzufügen von Metadaten (Datum, Uhrzeit, Standort, Vorschaubild) zu dem Original werden (möglicherweise unbeabsichtigt) Details veröffentlicht, die nicht für die Zielgruppe gedacht waren. Deshalb sollte man vor der Weitergabe von Fotos per E-Mail oder anderen Medien beziehungsweise der Freigabe auf einer Webseite mit Hilfe eines geeigneten Programms alle unerwünschten Exif-Informationen entfernen.

Quelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel " Exchangable Image File Format " aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Die Liste der Autoren ist unter dieser Seite verfügbar.

Four-Thirds-Standard

Der Four-Thirds-Standard ist ein von Olympus und Kodak entwickelter, speziell auf digitale Spiegelreflexkameras abgestimmter Standard. 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.

Der Standard definiert unter anderem die Sensorausmaße, das Objektivbajonett samt Kommunikationsprotokoll, den Abbildungskreis, aber auch optische Anforderungen wie maximaler Winkel zwischen den auf den Sensor treffenden Lichtstrahlen.

Aufgrund einer offenen Lizenzpolitik steht es jedem frei, gemäß diesem Standard ohne Gebühren Zubehör für das System auf den Markt zu bringen. Kompatible Komponenten verschiedener Hersteller sollen so miteinander kombiniert werden können. Die folgenden Hersteller unterstützen den Standard offiziell: Eastman Kodak Company, Fuji Photo Film, Leica Camera, Matsushita Electric Industrial (Panasonic), Olympus Imaging, Sanyo Electric und Sigma.
 
Four-Thirds-Logo
Four-Thirds-Logo
Die Olympus E-1 ist der erste Fotoapparat im Four-Thirds-Standard
Die Olympus E-1 ist der erste Fotoapparat im Four-Thirds-Standard
Vergleich der Sensorgrößen zwischen 35-mm-KB / digitales Vollformat, APS-C / DX und Four Thirds
Vergleich der Sensorgrößen zwischen 35-mm-KB / digitales Vollformat, APS-C / DX und Four Thirds
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, angegeben als Durchmesser der entsprechenden Röhre in Zoll; d. h. bei einem Four-Thirds-Bildsensor entspricht die Bildgröße der Größe des Bilds, das auf der lichtempfindlichen Fläche einer Bildaufzeichnungsröhre mit dem Außendurchmesser vier Drittel Zoll dargestellt werden kann. Mit dem Bild-Seitenverhältnis 4:3 hat die Namensgebung Four Thirds (engl. „Vier Drittel“) also nichts zu tun – auch wenn man beim Four-Thirds-Standard tatsächlich das Bildseitenverhältnis 4:3 gewählt hat (im Gegensatz zum Bildseitenverhältnis 3:2 der 35-mm-(Kleinbild)-Kamera).

Die Ausmaße der optisch wirksamen Fläche des Sensors betragen 17,3 mm in der Breite und 13 mm in der Höhe. Dies ergibt eine optisch wirksame Fläche von 224,9 mm² bei einer optisch wirksamen Diagonale von 21,64 mm, der darüber hinausgehende Randbereich des Sensors ist optisch nicht wirksam. Rechnerisch ergibt sich aus der Bilddiagonale im Verhältnis zum Kleinbildfilm eine Normalbrennweite von 26 mm. Als Faustformel gilt, dass die Wirkung eines Four-Thirds-Objektivs derjenigen eines Kleinbildobjektivs mit doppelter Brennweite entspricht (Formatfaktor = 2). Die Hersteller von entsprechenden Objektiven bieten in diesem Brennweitenbereich in der Regel ein Festbrennweitenobjektiv mit 25 mm an.

Wichtige Merkmale

Anforderungen an die Objektive

Objektive des Four-Thirds-Standards haben 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 haben (s. Telezentrik). Der im Standard geforderte Bildkreis ist im Verhältnis zur Sensorgröße groß, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Sensors zu erreichen. Die Umsetzung dieser Vorgaben wirkt auch bei weitwinkligen Objektiven und bei Offenblende einer Vignettierung des Bildes entgegen.

Wie bei fast allen Digitalkameras weicht die Sensorgröße von den Ausmaßen des 35-mm-Kleinbildfilms, der aufgrund seiner einst enormen Verbreitung als Referenz genommen wird, ab. Durch seine geringere Größe ergibt sich bezüglich des Bildausschnitts eine scheinbare Verdoppelung der Brennweite. Für die Betrachtung der Schärfentiefe muss diese Anpassung hingegen nicht durchgeführt werden.

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

Objektive des Four-Thirds-Standards sollen für Auflösungen bis zu 20 Millionen Pixel ausgelegt sein.

Grundrauschen

Da der Signalpegel eines Sensorelements proportional zur einfallenden Lichtmenge und diese proportional zur Fläche des Sensors ist, muss bei einem kleineren Sensor das Ausgangssignal mehr verstärkt werden als bei einem größeren. Bei einer solchen Verstärkung wird das unerwünschte natürliche Rauschen jedoch mitverstärkt. Unter den Spiegelreflexkameras ist der Four-Thirds-Sensor zur Zeit der kleinste. Die meisten anderen digitalen Spiegelreflexkameras haben ca 50 % größere Sensoren. Doch verglichen mit den Sensoren der meisten Kompaktkameras (1/1,8″) ist er mehr als sechsmal so groß.

Kommunikation zwischen Kamera und Zubehör

Herausragendes Merkmal ist die hohe Eigenintelligenz der Komponenten, welche untereinander über ein im Standard mitdefiniertes Protokoll kommunizieren können.

Fokusdaten, Blendenwahl und Brennweite werden, wie auch beim Wettbewerb, 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 ermöglicht.

Abwärtskompatibilität

Eines der Hauptziele ist eine optimale Anpassung aller Komponenten auf rein digitaler Basis, um nachteilige Kompromisse durch Abwärtskompatibilität ausschließen zu können. Dennoch ist es per Adapter möglich, bestimmte systemfremde Objektive auch am Four-Thirds-Bajonett zu betreiben.

Mit Hilfe eines Adapters lassen sich beispielsweise Olympus-OM-Objektive an das Four-Thirds-Bajonett anschließen. Dritthersteller bieten mittlerweile eine ganze Reihe von Adaptern für verschiedene andere Kamerasysteme an, wie z.B. Nikon-F- oder Leica-R-Bayonettanschlüsse. Moderne Funktionen wie elektronische Blendenwahl und Autofokus können damit bislang nicht genutzt werden.

Objektivpalette

Das E-System fasst alle digitalen Systemkameras von Olympus und deren Zubehör zusammen. Mit über 17 Zuiko-Objektiven bietet Olympus als bisher einziger Hersteller eine ein weites Spektrum abdeckende Objektivpalette an. Zudem sind Telekonverter und ein Zwischenring erhältlich. Bedingt durch die Sensorgröße des Four-Thirds-Systems weisen diese Objektive teils außergewöhnliche Daten auf.

Sigma als etablierter Zulieferant von Objektiven behandelte den Standard anfänglich zögerlich, erst ab 2006 wurde das Engagement mit acht Objektiven deutlich. Inzwischen wurde das Angebot ausgebaut, derzeit sind 11 Objektive mit Four-Thirds-Anschluss von Sigma verfügbar.

Leica präsentierte ebenfalls 2006 ein Zoom-Objektiv (Leica 14-50mm f/2,8-3,5 O.I.S.) für diesen Standard, das von Panasonic hergestellt wird. Es ist das erste Objektiv mit einem optischen Bildstabilisator für das System. Ebenfalls in Zusammenarbeit mit Leica sind von Panasonic ein Normalbrennweitenobjektiv mit 25 mm (Leica 25mm f/1,4) und ein Zoom mit 14–150 mm Brennweite (Leica 14-150mm f/3,5-5,6 O.I.S.) auf der PMA 2007 vorgestellt worden und mittlerweile auch im Handel verfügbar. Aufgrund der Preisgestaltung dürften die Leica/Panasonic-Objektive aber eher selten verkauft werden, das Leica 25mm f/1,4 wird beispielsweise zu einer UVP von 999,- Euro (Juli 2008) angeboten, das Leica 14-150mm f/3,5-5,6 O.I.S. schlägt gar mit 1399,- Euro (Juli 2008) zu Buche.

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

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

Kameras mit Four-Thirds-Standard

Alle Modelle mit Four-Thirds-Standard in der Reihenfolge ihrer Vorstellung in der Öffentlichkeit:

2003 2004 2005 2006 2007 2008
E-1 1 E-300 E-500 E-330 2 E-410 2 E-420 2
      Panasonic Lumix DMC-L1 2,4 E-510 2,3 E-520 2,3
      Leica Digilux 3 2,4 Panasonic Lumix DMC-L10 2,4  
      E-400 E-3 1,2,3

1: Staub- und Spritzwasserschutz
2: mit
LiveView
3: im Gehäuse integrierter Bildstabilisator
4: vollständige Unterstützung des optischen Bildstabilisators O.I.S. von Panasonic

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Live-View

Als Live View (auch: Live Preview) bezeichnet man eine bei Digitalkameras eingesetzte Technologie, die es ermöglicht, die Bildkomposition nicht über den Sucher, sondern über das LC-Display vorzunehmen. Hierzu wird das Signal des Bildsensors direkt an das LCD übertragen. Die erste Consumer-Digitalkamera mit einem LCD und Live View brachte Casio mit der QV-10 im Jahr 1995 auf den Markt. Andere Hersteller arbeiteten an ähnlichen Lösungen, und keine fünf Jahre später war Live View bei digitalen Kompaktkameras zum Standard geworden. Mittlerweile sind kaum noch digitale Kompaktkameras mit einem Sucher ausgestattet.

Vorteile

  • Mit Live-View kann bei der Benutzung der sogenannten Softwarelupe auch die Vergrößerung eines Bildausschnittes angezeigt werden, womit zum Beispiel eine manuelle Entfernungseinstellung deutlich genauer durchgeführt werden kann.
  • Bei schwenkbaren Monitoren kann das Monitorbild mit der Anzeige des Motivs zum Auge des Betrachters ausgerichtet werden.
  • Live-View kann auch in elektronischen Suchern mit Okularen eingesetzt werden.
  • Beim Live-View können direkt vor der Aufnahme automatisch Informationen über die Bildschärfe und die Helligkeit in beliebigen Bildpartien gewonnen werden. Moderne Kameras können dabei sogar bestimmte Motive erkennnen, wie zum Beispiel Gesichter.
  • Die Bildschärfe kann exakt dort ermittelt werden, wo bei der Aufnahme das Bild entsteht, nämlich durch den Bildwandler selbst. Dadurch muss in der Kamera kein weiterer Fokussensor ein- und ausgerichtet werden.
  • Die Helligkeit und der Kontrast des angezeigten Bildes können bei ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen angepasst werden.
  • Im Live-View können Hilfslinien zum Ausrichten der Aufnahmen eingeblendet werden.
  • Der Live-View erlaubt bereits vor der Aufnahme das Erkennen und Vermeiden von falsch eingestelltem Weißabgleich.
  • Durch die ruhigere Darstellung auf dem Bildschirm bei Freihandaufnahmen kann schon bei der Motivsuche von einer optomechanischen Bildstabilisierung profitiert werden.
  • Der Live-View erlaubt immer eine exakte Kontrolle des Bildausschnitts, also auch über einen sehr großen Zoombereich oder bei Nahaufnahmen, wo Messsucherkameras, Kompaktkameras mit separatem optischen Sucher oder in Einzelfällen (beispielsweise bei Nahaufnahmen mit sehr kompakten Modellen bei der Verwendung ungünstiger Objektive) sogar Spiegelreflexsucher größere Abweichungen zeigen.

Nachteile

  • Für eine permanente Anzeige des Bildes muss der Bildwandler ununterbrochen im Betrieb sein, was eine Erwärmung desselben zur Folge hat. Dies wirkt sich negativ auf das Bildrauschen aus. Durch die Verwendung von energieeffizienteren Active Pixel Sensoren statt von CCD-Sensoren wird dieser Effekt vermindert.
  • Die automatische Entfernungseinstellung beruht beim Live-View auf einer Kontrastmessung, die in der Regel langsamer arbeitet als die Phasenvergleichsmessung, wie sie üblicherweise in Spiegelreflexkameras mit Autofokussystemen eingesetzt wird.
  • Flüssigkristallbildschirme zeigen die Bilder mit einer gewissen Verzögerung, so dass beim Schwenken oder bei sich schnell bewegenden Motiven unter Umständen nicht der richtige Ausschnitt angezeigt wird.

Bei Spiegelreflexkameras

Bei digitalen Spiegelreflexkameras schien es lange Zeit so, als wäre Live-View aufgrund der von der analogen Technik übernommenen Konstruktionsweise und dem vermehrten Bildrauschen durch den Dauerbetrieb der vergleichsweise großen Bildsensoren nicht umzusetzen. Üblicherweise wurde das durch das Objektiv eindringende Licht über Spiegel und Prisma umgelenkt, wodurch im Sucher ein entsprechendes Bild entsteht. Nur beim Auslösen wurde der Spiegel weggeklappt und der Verschluss geöffnet, so dass der Film beziehungsweise der Bildsensor nur in diesem Augenblick belichtet wird und Verwendung findet.

Um dieses Problem zu umgehen, wurde in der ersten digitalen Spiegelreflexkamera mit kontinuierlichem Live-View, der Olympus E-330, zunächst ein zweiter Bildsensor in den Strahlengang platziert. Auf diesen wurde ein Teil des Lichts umgeleitet und das dort entstandene Bild auf der Flüssigkristallanzeige der Kamera dargestellt. Da sich hierbei der Spiegel in der normalen Position befand, war gleichzeitig das Sucherbild verfügbar. In einem zweiten Modus (Makro) wurde der Spiegel hochgeklappt, und der eigentliche Bildsensor lieferte die Live-View-Vorschau. In der Lumix DMC-L1 setzte Panasonic wenig später den sogenannten Live-MOS-Sensor mit geringer Leistungsaufnahme für die kontinuierliche Live-View-Anzeige ein. Dazu ist der Spiegel ständig hochgeklappt und schwingt nur bei der Aufnahme herunter. Hierbei wird für die automatische Scharfstellung gleichzeitig Licht auf den Autofokussensor gelenkt. Dadurch ist es möglich, Belichtung und Weißabgleich auf dem Monitorbild einzuschätzen. Der Fotograf kann zwischen Live-View und Sucheranzeige umschalten.

Die Profikameras Nikon D300 und Nikon D3 verfügen sogar über zwei Live-View-Modi.

Quelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel " Live-View " aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Die Liste der Autoren ist unter dieser Seite verfügbar.
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PictBridge

PictBridge (von picture bridge, engl. für Bilderbrücke) ist ein Standard welcher den Direktdruck von Bildern von einer Digitalkamera oder einem Mobiltelefon aus ohne den Einsatz eines PC ermöglicht. In der Regel wird hierzu die Digitalkamera über ein USB-Kabel direkt mit dem Drucker verbunden. PictBridge ist aber nicht zwingend auf eine USB-Verbindung festgelegt, sondern könnte auch andere Verbindungsmöglichkeiten wie z. B. Bluetooth nutzen. Aktuelle Digitalkameras und Drucker bieten aber in der Regel nur die Verbindungsmöglichkeit über USB.
 
PictBridge-Logo Ein PictBridge-fähiger Drucker druckt direkt von der Kamera, mit der er über ein USB-Kabel verbunden ist. Obwohl Drucker und Kamera von verschiedenen Herstellern sind, können sie problemlos kommunizieren. Druckereinstellungen können direkt an der Kamera vorgenommen werden. Ein Computer wird nicht benötigt, und kompakte Drucker ermöglichen mobilen Einsatz.
Ein PictBridge-fähiger Drucker druckt direkt von der Kamera, mit der er über ein USB-Kabel verbunden ist. Obwohl Drucker und Kamera von verschiedenen Herstellern sind, können sie problemlos kommunizieren. Druckereinstellungen können direkt an der Kamera vorgenommen werden. Ein Computer wird nicht benötigt, und kompakte Drucker ermöglichen mobilen Einsatz.
Ende des Druckvorgangs. An der Kamera kann das nächste Bild von der eingelegten Speicherkarte gewählt werden.
Ende des Druckvorgangs. An der Kamera kann das nächste Bild von der eingelegten Speicherkarte gewählt werden.
 

Funktionsweise von PictBridge

Damit das Drucken über PictBridge funktioniert, müssen Digitalkamera und Drucker den PictBridge-Standard unterstützen und beispielsweise über ein USB-Kabel miteinander verbunden sein. Über die Benutzeroberfläche der Digitalkamera kann dann der Ausdruck gestartet werden. Gegebenenfalls erlaubt die Kamera auch weitere Einstellungen wie beispielsweise für die Bildgröße vorzunehmen. Dies ist abhängig davon, welche PictBridge-Funktionen von Digitalkamera und Drucker unterstützt werden. Der PictBridge-Standard schreibt nämlich nur einen Teil der Funktionen als "notwendige" Funktionen vor. Diesen Teil muss jedes PictBridge-fähige Gerät unterstützen. Daneben sind im PictBridge-Standard auch "empfohlene", "optionale" und "herstellerspezifische" Funktionen beschrieben, die nicht von jedem PictBridge-fähigem Gerät zur Verfügung gestellt werden müssen. Die Wahl des Papiertyps gehört beispielsweise zu den "optionalen" Funktionen. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass nur die Funktionen benutzt werden können, die gemeinsam von beiden Geräten unterstützt werden. Kauft man ein Gerät, findet man weder auf den Verpackungen noch auf den Logos einen Hinweis welche Funktionen des PictBridge-Standards unterstützt werden. Meist hilft hier nur ein Blick in das Handbuch beider Geräte oder Ausprobieren.
 

Erfahrungen aus der Praxis

Zurzeit (März 2005) unterstützen viele Kameramodelle nur ein paar Grundfunktionen. So fehlt häufig die Möglichkeit, ein Standard-Papierformat zu wählen, beispielsweise 10x15, randlos, normale Qualität. Der Drucker benutzt in diesem Fall sein Standardformat welches von 10x15 bis A4 wechseln kann. Ein weiterer Nachteil ist die Geschwindigkeit. Viele Kameras steuern den Drucker nur über eine USB 1.1-Schnittstelle. Dadurch verdoppelt sich durchschnittlich die Druckdauer. Die Bearbeitung und die dauerhafte Speicherung von Bildern muss weiterhin am PC erfolgen. Somit bietet sich der PictBridge-Standard für einen schnellen Zwischendurchdruck an, wenn man mal nicht extra den PC hochfahren will. Meist jedoch wird man um die Benutzung einer komfortablen Fotobearbeitungssoftware nicht herum kommen.

Geschichte von PictBridge

Den herstellerunabhängigen PictBridge Standard gibt es seit Juni 2003. Für den PictBridge Standard ist die japanische Organisation Cipa (Camera & Imaging Products Association) zuständig. Bereits vor PictBridge gab es die Möglichkeit des Direktdrucks von einer Digitalkamera aus. Allerdings funktionierte dies meist nur zwischen Digitalkameras und Druckern gleichen Herstellers. Mittlerweile wird der PictBridge Standard aber von den meisten namhaften Herstellern unterstützt.

Quelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel " PictBridge " aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Die Liste der Autoren ist unter dieser Seite verfügbar.
 

Rohdatenformat (Fotografie)

Als Rohdatenformat oder RAW (engl. raw „roh“) bezeichnet man ein jeweils modellabhängiges Dateiformat bei Digitalkameras, bei dem die Kamera die Daten nach der Digitalisierung weitgehend ohne Bearbeitung auf das Speichermedium schreibt.

Obwohl sich die Funktionsweise der digitalen Bildsensoren verschiedener Hersteller und Modelle im Allgemeinen nicht wesentlich unterscheidet, sind die abgespeicherten RAW-Formate zueinander nicht kompatibel.

Funktionsweise

Die digitalen Rohdaten liegen nach dem Aufnehmen und Speichern in einem proprietären Format vor, das, wenn es nicht durch Reverse-Engineering entschlüsselt wurde, nur mit der Software des jeweiligen Herstellers oder einigen speziellen Anwendungen von Drittanbietern verarbeitet werden kann. Aktuelle Bildbearbeitungssoftware besitzt jedoch integrierte RAW-Konverter für das Einlesen von Rohbildern, jedoch ist dies und deren Verarbeitung sehr ressourcenintensiv und zeitraubend. Viele Kameras binden ein Vorschaubild als JPEG in die Datei ein, das kameraintern für die Bildkontrolle benutzt wird und auch am Computer eine schnelle Vorschau ermöglicht.

Gebräuchliche JPEG-Varianten erlauben pro Farbkanal nur 256 Helligkeitsabstufungen, demgegenüber enthalten Rohdatenformate meist 10, 12 oder 14 Bit an Helligkeitsinformation, was 1.024 bis 16.384 Helligkeitsabstufungen erlaubt. Aufgrund der Charakteristik des üblicherweise eingesetzten Bayer-Sensors, bei dem vor jedem Bildpunkt ein Filter für eine der drei Grundfarben liegt, ist jedoch erst eine aufwändige Interpolation notwendig, um bei voller Auflösung die resultierenden Farben zu errechnen.

Vorteile

Die wesentlichen kameraseitigen Gestaltungsparameter bei Verwendung von RAW sind Belichtungszeit und Blende sowie ISO und Objektivfilter. Während bei JPEG-Aufnahmen weitere qualitätsentscheidende Parameter wie Weißabgleich, Farbsättigung, Kontrast, Schärfung, Auflösung und Kompressionsrate im Moment der Aufnahme festgelegt und bei der Speicherung angewandt werden, kann man beim Fotografieren mit RAW diese Einstellungen später bei der Konvertierung kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren. Bildbearbeitungsprogramme können zwar auch an fertigen JPEG-Bildern Korrekturen vornehmen, der Verlust an Bildinformation durch die Bayer-Interpolation, die Farbumwandlung in den RGB-Farbraum mit Weißabgleich, Kontrast- und Tonwertkorrektur, das Entrauschen, die Umwandlung in die 8-Bit-Helligkeitswerte sowie die anschließende JPEG-Komprimierung schränken aber Umfang und erzielbare Qualität einer solchen Nachbearbeitung ein.

In der Praxis wirkt sich das vor allem auf sehr helle und sehr dunkle Bildbereiche wie Himmel und Wolken sowie dunkle Schatten aus. Versucht man, Details in solchen Helligkeitsextremen durch eine nachträgliche Tonwertkorrektur sichtbar zu machen, erhöhen RAW-Dateien den Spielraum zwischen Detailgrad und Stärke des Bildrauschens. Die Beschränkung des Kontrasts innerhalb des hellen oder dunklen Bereichs als Folge der nur 256-stufigen Farbhelligkeitsunterteilung und die besonders starke Datenkompression innerhalb eines solchen kontrastschwachen Bereichs lassen bei der Restaurierung eines JPEG-komprimierten Bildes stark sichtbare Kompressionsartefakte hervor treten, während bei RAW-Bildern meist nur das Rauschen des Bildsensors verstärkt wird.

Vorteile des Rohformats im Vergleich zu JPEG:

  • Leichtere Überschaubarkeit beim Fotografieren (weniger Parameter zu beachten). JPEG kann dagegen bei dem Motiv nicht ganz angepassten Kameraeinstellungen (je nach Motiv und Kamermarke auch ggf. sogar die Standard/Default-Einstellungen) helle oder dunkle Bildbereiche unkorrigierbar zerstören, die mit RAW-Dateien noch restaurierbar sind.
  • Geringeres Risiko von Kamera-Fehlbelichtungsentscheidungs-Auswirkungen (motivabhängige Täuschung des Belichtungsmessverfahrens), die bei JPEG helle oder dunkle Bildbereiche ebenfalls unkorrigierbar zerstören können.
  • Höhere erreichbare Flexibilität in der Nachbearbeitung. Die in der Kamera durchgeführten Nachbearbeitungen, die einen Kompromiss aus Schärfe, Rauschen und Detailerhalt, im Zusammenspiel mit Kompressions-Artefakten motivunabhängig fest vorgeben, lassen sich kaum rückwirkend reparieren, falls sie sich als nicht Motiv-angemessen herausstellen, beispielsweise kann sich eine Schärfung durch dann hervortretende Kompressionsartefakte verbieten.
  • Höhere erreichbare Bildqualität (Kompressionsartefakte). JPEG ist ein Format, dessen Kompressionsartefakte daraufhin entwickelt wurden, im unbearbeiteten Zustand nicht oder kaum wahrnehmbar zu sein. Wird ein Bild jedoch nachbearbeitet, insbesondere durch Aufhellung, Kontrasterhöhung, Ausschnittswahl (Skalierung, Rotation, Zuschnitt), Schärfung oder Korrektur von Perspektive oder chromatischer Aberration, können diese Artefakte leicht hervortreten. Zudem gilt das JPEG-Kompressionsverfahren aufgrund des hohen Störfaktors von Artefakten, sobald diese auftreten, als nicht mehr optimal/zeitgemäß. Das in dieser Hinsicht wirksam verbesserte Nachfolgeformat JPEG2000 hat sich bislang nicht etablieren können.
  • Höhere erreichbare Bildqualität (Konsolidierung der Sensor-Grundfarbenpunkte in Vollfarb-Bildpunkte). Übliche Kamerasensoren bilden ein Mosaik aus rot-, grün- oder blau-empfindlichen Bildpunkten (sog. Bayer-Mosaik-Muster). Jeder dieser Grundfarbpunkte ist mit geeigneten Schätzverfahren mit den ihm jeweils fehlenden anderen beiden Grundfarben zu vervollständigen (engl. "Demosaicing"). Die besten Verfahren sind mathematisch sehr anspruchsvoll und aufwändig. Bei den Kamera-Prozessoren können sie aufgrund derer Leistungs-Limits nur kompromisshaft implementiert werden, um der Kamera trotzdem eine schnelle Bildfolgezeit zu ermöglichen. Deshalb leiden die Kamera-generierten JPEG oder auch TIFF-Dateien, je nach Qualität der Implementierung, ggf. mehr oder weniger unter:
    • Schärfe/Auflösungsverlust
    • Kanten-Ausfransung (insbes. bei höheren ISO),
    • Verstärkung von Bildrauschen (insbes. Ausbreitung von Farbausreißer-Einzelpunkten zu Farbflecken),
    • Überlagerung von parallelen Feinstrukturen mit Phantomfarben (solche Motive sind jedoch selten),
    • Injektion von Phantom-Bildpunkten in der Nähe starker Kontraste.

Bei einer (guten) RAW-Konverter-Software sind diese Probleme kompromissbehafteter Algorithmen schwächer und seltener, jedoch gibt es (analog zu Kameramarken) auch hier sichtbare Qualitätsunterschiede.

  • Vermeidung von Qualitätsverlusten zwischen Datei-Generationen. Sobald eine JPEG-Datei im Anschluss an einen Bearbeitungsschritt abgespeichert wird, wird diese jew. von Grund auf neu komprimiert. Bei RAW-Fotografie wird üblicherweise die Umwandlung in die endgültige JPEG-Datei erst nach Abschluss aller Korrekturen vorgenommen, während die eigentlichen Berechnungen ohne Kompression in einem erweiterten Farbraum stattfinden, um selbst Rundungsfehler klein zu halten.
  • Größerer Dynamikbereich der gespeicherten Bildinformation. Nicht nur Unter-, sondern auch (leichte) Überbelichtungen lassen sich mit RAW-Dateien weitgehend restaurieren. Die 256 Helligkeitsstufen von JPEG-Dateien lassen keinen Spielraum für (nicht nur marginale) Tonwertänderungen, da in JPEG eine Blendenstufe nur durch ca. 20 Abstufungen unterteilt wird.

nachträglicher Weißabgleich

Das folgende Beispiel zeigt, dass man beim Rohdatenbild den Weißabgleich nachträglich anpassen kann.

kamerainterner Weißabgleich
kamerainterner Weißabgleich
manuell 6000K
manuell 6000 K
manuell 3500K
manuell 3500 K

Beispiele für die Auswirkung eines Weißabgleichs:

  • Links: Kamerainterner Weißabgleich
  • Mitte: Weißabgleich manuell auf 6000K gestellt, kommt dem Vorschlag der Kamera recht nah.
  • Rechts: Durch Änderung des Weißabgleichs kann die Bildstimmung verändert werden, ohne (wie z.B. bei JPEG) Bildinformationen zu verlieren.

Nachteile

Der Informationsgehalt eines RAW-Bildes hat jedoch auch Nachteile:

  • Bildgröße: Während JPEG-komprimierte Bilder je nach Bildinhalt, Größe und Qualitätseinstellung nur wenige Megabyte groß sind, benötigt ein Rohdatenbild je nach Kameramodell ein Vielfaches an Speicherplatz. Manche Hersteller setzen zwar bei der Speicherung von Rohdaten einen verlustfreien Kompressionsalgorithmus ein, der bei nicht allzu komplexen Bildinhalten die aufgezeichnete Datenmenge halbieren kann, jedoch liegt der Speicherplatzbedarf deutlich über dem eines JPEG-Bildes. Dadurch ist die Anzahl der RAW-Bilder, die sich auf einer Speicherkarte oder auf der Festplatte ablegen lassen, geringer als bei JPEG-Bildern. Niedrige Speicherpreise ermöglichen heute auch preissensiblen Hobby-Fotografen den Einstieg in die RAW-Fotografie.
  • Rechenzeit: Während die in Digitalkameras enthaltenen Bildprozessoren auf die Bildanpassung, Kompression und Speicherung der Bildsensor-Rohdaten in eine JPEG-Datei optimiert sind, benötigt ein Desktop-PC für die gleichen Arbeitsschritte ein Vielfaches der Zeit. Wenn man die Auswirkungen verschiedener Parameterwerte vergleichen will, spielt diese Verarbeitungszeit eine nicht unerhebliche Rolle, und ein schnellerer Preview-Modus ist von Vorteil. Je nach RAW-Konverter-Programm und aktivierten Korrekturparameter ist auch der Hauptspeicherbedarf während der RAW-Konvertierung signifikant, wobei die verlustfreie Weiterverarbeitung mit 48 Bit pro Pixel gegenüber den üblichen 24 Bit ein Hauptvorteil der Verwendung von RAW-Dateien ist.
  • Rauschunterdrückung: Die Rauschunterdrückung in die Bildprozessoren moderner Kameras wird bei der Speicherung im Rohformat ebenfalls nicht durchlaufen. Während man so den größtmöglichen Detailgrad der Aufnahme erhält, muss man spätestens in der Bildverarbeitung einen Rauschfilter anwenden, der die Rauschkomponenten der Aufnahme (ISO-Wert) und Bildverarbeitung (Aufhellung, Tonwertanpassung) ausgleicht. Nicht alle Bildbearbeitungsprogramme integrieren einen solchen Filter, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt nötig machen kann. Rauschunterdrückung benötigt auch wesentlich mehr Rechenzeit als die pure Umwandlung der RAW-Daten. Eine Nutzung von Software zur Rauschunterdrückung ist allerdings zugleich ein Vorteil, da deren Ergebnisse einer Kamera-internen Entrauschung deutlich überlegen sind und feiner an den Motiv-Erfordernissen ausgerichtet werden können.
  • Geschwindigkeit: Das Speichern von RAW-Bildern in der Kamera dauert länger als das von JPEG-Bildern, was sich aus dem Verhältnis der Bildgrößen ableiten lässt. Je nach Kamera-Modell steht dem Bildprozessor aber ein schneller Zwischenspeicher zur Verfügung, sodass die Kamera mehrere Fotos machen kann, während im Hintergrund auf ein langsames Speichermedium geschrieben wird.

Eigenheiten der Hersteller

Kameraseitig vorbearbeitete RAW-Bilddaten

Im Widerspruch zur strengen Auslegung von RAW-Dateien als ein Abbild der Rohdaten des Bildsensors, führen Hersteller zunehmend eine kamerainterne Bildbearbeitung auch auf RAW-Dateien durch, deren Details jedoch, ähnlich der internen Bildbearbeitung von JPEG-Dateien, i.d.R. nicht offengelegt werden. Folgende Gründe kommen in Betracht:

  • Einige Sensoren implementieren keine variable Signalverstärkung. Hier werden (beliebig hohe) ISO-Empfindlichkeiten durch die Anwendung eines Multiplikators auf RAW-Bilddaten nachträglich simuliert. Dies wird dadurch evident, dass bei höheren ISO-Werten viele Helligkeits-Zwischenwerte im Bild niemals vorkommen, sowie auch dadurch, dass das Rauschen mathematisch exakt proportional zur ISO-Empfindlichkeit ansteigt.
  • Annahme, dass (herstellerfremde) RAW-Konverter-Software weniger Information über die Kamera und das gerade verwendete Objektiv besitzt oder nutzt, somit ein Fehlerkorrekturpotential nur unzureichend ausnutzt.
  • Eine Maskierung von Schwächen von Objektiven (z.B. Schärfe) und von Sensoren (z.B. Rauschen). Hier bleibt es jedoch offen, aus welcher Motivation heraus dies geschieht, d.h. ob es im Interesse der Hersteller liegt, auf diesem Wege in Vergleichstests verbesserte Platzierungen für Auflösung (Schärfe), Rauschen, Detailkontrast zu erlangen, und/oder ob sie davon ausgehen, viele RAW-Einsatz-Interessenten seien zu bequem oder zu unversiert/unmündig, um erfolgreich vergleichbare Korrekturen vorzunehmen; ihnen würde hiermit folglich ein Gefallen getan. Als ein repräsentatives Beispiel kann gelten, dass der DSLR-Marktführer bisweilen RAW-Dateien schärft, was aber keineswegs auf nur diesen Hersteller beschränkt sein muss.
  • Hardware-basierte Methoden sind ggf. schneller als Software-basierte Rechenverfahren (z.B. Rauschverminderung auf Sensor-Ebene), jedoch auch dann mit Detailverlusten verbunden.

Abgesehen von dem Qualitätstäuschungseffekt vermindern kameraseitige RAW-Vorverabeitungen, die immer auch einen Informationsverlust mit sich bringen, das Potential für den Einsatz überlegener Software für Bildqualitätskorrekturen (mit aufwändigeren Algorithmen und motivabhängiger Steuerbarkeit).

Insofern muss diese Entwicklung sehr kritisch betrachtet werden, da sie Fotografen und Tester behindert bzw. entmündigt (keine Zugriffsmöglichkeit mehr auf ein wirklich unbearbeitetes "digitales Negativ").

Dateiformate

So wie die Daten der verschiedenen Hersteller in unterschiedlichen RAW-Formaten gespeichert werden, so unterschiedlich ist auch der Umgang der Hersteller mit der Offenlegung ihrer Programmcodes. Sigma legt alle Daten zum RAW-Format offen, während die meisten anderen wie Olympus und Canon ihre Rohformate nicht oder nicht vollständig dokumentieren. Nikon hat bei seinen Kameras den extremen Weg gewählt und verwendet (teilweise) verschlüsselte Informationen innerhalb der proprietären RAW-Datei, welche jedoch mit dem kostenlos erhältlichem SDK automatisch entschlüsselt werden können. Nikon hat Ende 2005 jedoch die verschlüsselten Weißabgleich-Informationen offengelegt, so dass auch von Nikon unabhängige Software in der Lage ist die Daten zu entschlüsseln. Nikons NEF-Format wird ebenfalls für Filmscanner und Bildbearbeitungssoftware aus dem Hause Nikon verwendet, da es neben den eigentlichen Bilddaten auch Bearbeitungsschritte und andere Einstellungen enthalten kann.

Mit der Einführung neuer Kameramodelle entstehen auch innerhalb derselben Kamerareihe eines Herstellers (z. B. Canon CRW…CR2) immer neue proprietäre RAW-Formate. Es gibt jedoch keine Garantie für die Verfügbarkeit von Konvertersoftware, d.h. archivierte Rohdaten könnten mit zukünftigen Programmen irgendwann eventuell nicht mehr gelesen werden.

Unter Openraw.org hat sich aus diesem Grund eine Interessengruppe gebildet, die die Kamerahersteller auffordert, die Rohdatenformate uneingeschränkt offen zu legen, was dem Anwender auch noch in vielen Jahren ermöglicht, seine RAW-Dateien verarbeiten und nötigenfalls selbst ein Programm zur Unterstützung seines mittlerweile veralteten Formats schreiben zu können. Auch der Softwarehersteller Adobe verfolgt dieses Ziel mit der Einführung des DNG. Leica war 2005 der erste Hersteller, der den offenen DNG-Standard unterstützte.

Vorläufer-Format TIFF

Vor RAW boten einige Hersteller zur Speicherung auch verlustloses TIFF als Alternative zum JPEG-Format an. Dem Grundprinzip nach hat TIFF aber einzig den Vorteil, dass die verlustbehaftete JPEG-Kompression entfällt. Bayer-Filter, Weißabgleich, Tonwertkorrektur und Rauschunterdrückung wurden ebenso auf die Bilddaten angewandt wie die Reduktion auf 8 Bit pro Farbkanal. Gleichzeitig aber erhöht sich der Bilddatenumfang signifikant: Während beispielsweise ein 5-Megapixel-Bild JPEG-komprimiert selbst bei geringer Kompressionsrate selten mehr als 2 Megabyte benötigt, liegt ein unkomprimiertes RAW-Bild mit 10 Bit Farbtiefe bei 50 Megabit und somit knapp über 6 Megabyte, ein 24-Bit-TIFF-Bild hingegen bei 15 Megabyte. Ein 48-Bit-TIFF-Bild, das beispielsweise nach der RAW-Konvertierung abgespeichert wird, benötigt 30 Megabyte.

Digitales Negativ

In Anlehnung an den Filmstreifen in der Analog-Fotografie spricht man bei RAW-Fotos manchmal auch vom digitalen Negativ.

Adobe Systems Inc. bemüht sich um die Einführung eines offenen RAW-Formates. Zu diesem Zweck wurde das Adobe-DNG-Format (Digital Negative) entwickelt. Bereits heute lassen sich proprietäre RAW-Formate verlustfrei in DNG umwandeln. (Stand Ende August 2005)

Ende 2005 etabliert sich das öffentliche RAW-Format Adobe DNG immer stärker in der Fotoindustrie auch bei Kameraherstellern. Im semiprofessionellen Bereich sind die Marken Samsung (Pro 815) und Ricoh (GR Digital) die ersten, die kameraintern Adobe-DNG-Formate generieren können. Im professionellen Segment sind es Leica (Digital-Modul-R und Leica M8), sowie Hasselblad/Imacon (H2D). Zur Photokina 2006 stellte Pentax die neue K10D vor, die neben dem eigenen proprietären Pentax-Format PEF auch DNG unterstützt ebenso wie die Nachfolgemodelle K20D oder K200D.

Die Vorteile von DNG sind neben dem offenen öffentlichen Standard auch die verhältnismäßig geringe Datenmenge durch effektive verlustfreie Komprimierung von RAW-Daten. Die DNG-Daten haben im Gegensatz zu den herstellerspezifischen RAW-Formaten Vorteile bei der flexiblen Verarbeitung sowie sicheren Archivierung (keine Bindung an proprietäre Software oder Abhängigkeit von Reverse-Engineering). Für die Zukunft wird erwartet, dass noch mehr Hersteller Adobe DNG bei ihren Kameras implementieren, wodurch der RAW-Workflow für den Fotografen weiter vereinfacht und sicherer wird.

Dateierweiterungen

RAW-Unterstützung im Amateurbereich

Von den Kameraherstellern wird das Rohdatenformat als professionelle Funktion betrachtet, es ist Standard bei den digitalen Spiegelreflexkameras, sowie bei manchen semiprofessionellen kompakten Digitalkameras. Oft wird bei den günstigeren Kameramodellen nur eine eingeschränkte Software für die einfache RAW-Konvertierung angeboten.

Die Jahre 2001 bis 2004 waren davon geprägt, dass neben den digitalen Spiegelreflexkameras immer mehr kompakte und semiprofessionelle Digitalkameras mit RAW-Unterstützung ausgestattet wurden. In seinen Anfängen wurde das Rohdatenformat offenbar noch nicht als strategischer Mehrwert gesehen. Erst in späteren Jahren wird dieses Feature gezielt als Unterscheidungskriterium eingesetzt, als bereits viele Hersteller eine Rohdatenformat-Unterstützung außerhalb der Profi-Modelle anbieten.

Die Tatsache, dass Canon seine RAW-fähigen DIGIC-II- und DIGIC-III-Bildprozessoren gleichermaßen im semiprofessionellen wie im Einsteiger-Bereich verbaut, machen sich seit 2007 einige Hacker zunutze. Mit der gepatchten Firmware CHDK schalten sie neben erweiterten Aufnahme-Modi die Funktionen zur RAW-Speicherung in ihren Kompaktkameras frei. Da in der Original-Firmware eine Backdoor zum Nachladen eines Programms von der Speicherkarte enthalten ist, muss der Kamera-interne Flash-Speicher für diesen Patch nicht geändert werden. Somit bleiben auch bei Verwendung von CHDK Gewährleistung und Garantie des Gerätes erhalten.

Rohdatenbearbeitung

Eine typische Software zur Rohdatenkonvertierung stellt u. a. folgende Funktionen zur Verfügung:

Rohdatenkonvertierungsprogramme können die Daten nach der Bayer-Interpolation, und der Umwandlung in den RGB-Farbraum unter Annahme eines vorläufigen Weißabgleichs auch ohne umfangreiche weitere Korrekturen in 48-bit TIFF-Dateien (16 Bit pro Farbe pro Bildpunkt) speichern. Die Korrekturen können dann in anderen Bildbearbeitungsprogrammen durchgeführt werden.

Software

Üblicherweise wird von den Kameraherstellern ein eigenes (proprietäres) Programm für Rohdatenbilder ausgeliefert oder zum Download angeboten. Mit diesem kann man normalerweise die Bilder mit einfachsten Funktionen bearbeiten und zumindest ins JPEG-Format umwandeln. Zahlreiche Bildbearbeitungsprogramme und Konvertierungsprogramme bieten auch den Import und die Bearbeitung von Rohdaten an. Die bekannteren sind:

Kommerziell vertriebene Software

Freie Software

  • Digikam (unixoide OS)
  • GIMP (Linux, MacOS X, Microsoft Windows)

andere kostenlose Software

  • Imabas (Microsoft Windows)
  • IrfanView (Microsoft Windows)
  • Xnview (unixoide OS, MacOS X, Microsoft Windows)
  • Raw Therapee (Linux, Microsoft Windows)

Hardware

Es existieren auch wenige mobile Bildspeicher auf Festplattenbasis, die RAW-Files dekodieren und auf dem eingebautem Display anzeigen können. Somit ist Sortieren und Organisieren auch ohne PC oder Kamera möglich.

Quelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel " Rohdatenformat (Fotografie) " aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Die Liste der Autoren ist unter dieser Seite verfügbar.
 

SD Memory Card

 
 
 
Eine SD Memory Card (Kurzform für Secure Digital Memory Card; deutsch Sichere digitale Speicherkarte) ist ein digitales Speichermedium , das nach dem Prinzip der Flash-Speicherung arbeitet.

Die SD-Karte wurde im Jahr 2001 von SanDisk auf Basis des älteren MMC -Standards entwickelt. Der Name Secure Digital leitet sich von zusätzlichen Hardware-Funktionen für das Digital Rights Management (DRM) ab. Mittels eines vom Nutzer nicht einsehbaren Speicherbereichs soll die Karte das unrechtmäßige Abspielen geschützter Medien-Dateien verhindern. Die genaue Spezifikation steht unter Verschluss und kann nur von den zahlenden Lizenznehmern der SD Card Association eingesehen werden.

Aufbau der Karte

Die Speicherkarte besitzt einen integrierten „Controller“ . Sie ist 32 mm × 24 mm × 2,1 mm groß und hat eine Speicherkapazität von 8 MB , 16 MB, 32 MB, 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB , 2 GB, 4 GB, 8 GB, 12 GB, 16 GB oder 32 GB. An der Seite befindet sich ein kleiner Schiebeschalter für die Einstellung des Schreibschutzes. Dieser Schiebeschalter ist jedoch kein Schutzmechanismus auf der Karte, sondern wird nur vom Kartenhalter erkannt und per Geräte-Software ausgewertet. Meist bedarf es lediglich einer ausreichend festen Schicht Klebeband anstelle des Schreibschutzschalters, um beschädigte Karten wieder beschreibbar zu machen. Die Lesegeräte nutzen meist einen Metallabnehmer zur Statuserkennung, der durch ausreichend Widerstand an der Position „beschreibbar“ heruntergedrückt werden muss.
 
Die Norm für SD-Karten definiert nur eine Kartenkapazität bis maximal 1 GB (SD 1.0) und 2 GB (SD 1.1). Karten mit einer Kapazität über 2 GB, die als SD-Karten (nicht SDHC) verkauft werden, entsprechen nicht den Spezifikationen und führen vor allem in etwas älteren Geräten manchmal zu Problemen, außerdem funktionieren sie in einigen SDHC-Geräten (z. B. einigen Lumix-Modellen von Panasonic) nicht.

Geräte, die nur SD 1.0 unterstützen (ältere Kartenleser und oft auch neuere interne von Notebooks) lesen 2 GB Karten manchmal, verursachen aber diverse Fehler im Speicherbereich über 1 GB – z. B. Schreibfehler. Oft wird die Karte auch einfach nur als 1 GB angezeigt und partitioniert.

SDHC (SD 2.0)

Eine Erweiterung dieser Norm macht Speicherkapazitäten bis auf die zur Zeit maximale Kapazität von 32 GB (von den Spezifikationen her ist kein Limit gesetzt) unter der Bezeichnung SDHC (SD High Capacity) möglich. Zu beachten ist, dass SDHC-Karten nur mit Geräten funktionieren, welche die SD-Spezifikation Version 2.0 implementiert haben. Da das selten auf den Geräten vermerkt ist, sollte man das Zusammenspiel von Karte und Lesegerät vor dem Kauf testen. Die Abmessungen entsprechen denen von SD-Karten.

Darüber hinaus legt die SDHC-Spezifikation Leistungsklassen fest, die gesicherte Mindestübertragungsraten für die Aufzeichnung von MPEG-Datenströmen festschreiben: Bei Karten der Klasse 2 sind es 2 MByte/s, bei Klasse 4 sind es 4 MByte/s und bei Klasse 6 mindestens 6 MByte/s. AVHC-HD-Kameras benötigen meist mindestens 1 MB/s, die Panasonic HDC-SD1 z.B. 13 MBit/s, also 1,6 MB/s, womit also Klasse 2 ausreichend wäre. Höhere Datenraten sind vorteilhaft für die Serienbildaufnahme von Digitalkameras und die Übertragung zum PC. Die bisherigen SD-Spezifikationen sahen einen solchen für alle Hersteller allgemein verbindlichen Standard für Transferraten nicht vor.

Im August 2006 kam die erste 4-GB-SDHC-Speicherkarte von Panasonic auf den Markt, Anfang 2008 folgte die weltweit erste Klasse-6-Karte mit 32 GB.

SDHC sind i.d.R. mit dem Dateisystem FAT32 formatiert, deshalb sind sie mit älteren Kameras nicht kompatibel.

 
Speichermedien
SD-Speicherkarte
Allgemeines
Name SecureDigital Memory Card
Abkürzung SD Card
Ursprung
Erfindungsjahr 2001
Erfinder SanDisk
Lesegeschwindigkeit 3,6 MB/s
Schreibgeschwindigkeit 0,8 MB/s
Daten
Größe SD 32,0 mm × 24,0 mm × 2,1 mm
Größe miniSD 20,0 mm × 21,5 mm × 1,4 mm
Größe microSD 11,0 mm × 15,0 mm × 0,7 mm
Speicherkapazität 8 MB bis 2 GB (SD-Karte)
4 GB bis 32 GB (SDHC-Karte)
Schnellste Schreibgeschwindigkeit 22,5 MB/s = 150x
 
Platine einer SD-Speicherkarte
Platine einer SD-Speicherkarte
SDHC-Karte 4&nbsp;GB (Toshiba)
SDHC-Karte 4 GB (Toshiba)
SDHC-Karte 8&nbsp;GB (Panasonic)
SDHC-Karte 8 GB (Panasonic)
MiniSD-Logo
MiniSD-Logo
USB-Kartenleser für SD- und MMC-Karten
USB-Kartenleser für SD- und MMC-Karten

Varianten

  • Für kleine Geräte wurde die miniSD entwickelt. Sie ist mit 20 mm × 21,5 mm × 1,4 mm etwa halb so groß wie die SD-Card. Mit Hilfe eines häufig beim Kauf mitgelieferten Adapters passt sie in jeden normalen SD-Slot. Diese kleinen Karten werden derzeit mit einer Speicherkapazität von 32 MB bis 8 GB angeboten.
  • Die microSD-Karte (ehemals unter dem Namen TransFlash bekannt) ist nochmals kleiner als die miniSD. Sie hat mit 11 mm × 15 mm × 0,7 mm gerade die Größe eines Fingernagels und ist 2005 die kleinste Flash-RAM-Speicherkarte der Welt. Diese sehr kleinen Karten werden derzeit mit einer Speicherkapazität bis 8 GB angeboten. Auf der „Consumer Electronics Show“ (CES) in Las Vegas 2008 hat Sandisk allerdings auch schon eine 12 GB fassende microSD vorgestellt.
  • Sowohl miniSD als auch microSD lassen sich per Adapter auf SD-Kartenformat bringen. Eine microSD-Karte kann zudem auch per Adapter auf miniSD-Format gebracht werden.
  • Seit Januar 2005 gibt es spezielle SD-Karten, die über einen integrierten USB-Anschluss verfügen und somit auch ohne Adapter oder Speicherkartenlesegerät an eine USB-Buchse des Typs A angeschlossen werden können. Der USB-Anschluss ist meistens durch eine Abdeckung verdeckt, die entweder weggeklappt oder abgezogen werden kann.

MiniSD-Karte mit Adapter

SD-Karten mit USB-
Anschluss u. Abdeckung
SD-Karte mit USB-
Anschluss und
ohne Abdeckung

SDIO-Kamera

SD-Karte mit 4 GB, i
n dieser Kapazität nicht
standardkonform

Größenvergleich

Größenvergleich der
Platine

Übertragungsgeschwindigkeit

Lag anfangs die Übertragungsgeschwindigkeit bei ca. 3,6 MB/s (lesen) und 0,8 MB/s (schreiben), so erreichen selbst preiswerte Karten heute eine Schreibgeschwindigkeit bis zu 9 MB/s. Die sogenannten Highspeed-Karten erreichen mittlerweile bis zu 20 MB/s und mehr beim Schreiben.

Die maximalen Werte schwanken jedoch stark und sind vom Hersteller und den zur Nutzung verwendeten Geräten abhängig. Die Übertragungsgeschwindigkeit wird meist nicht direkt angegeben, sondern als Faktor auf Basis der Lesegeschwindigkeit von CDs (= ca. 150 kB/s für die ursprünglichen single speed- oder 1x-Laufwerke). Diese Schreibweise hat sich ausgehend von CD-Brennern auch für andere beschreibbare Speichermedien verbreitet. Beispiel: High Speed SD Card 50x = ca. 7,5 MB/s Schreibgeschwindigkeit. Es gibt auch schon schnellere SD-Karten mit bis zu 150-facher Lese- und Schreibgeschwindigkeit.

In der SD-2.00-Spezifikation sind drei sogenannte „Speed Classes“ definiert. Speed Class 2, 4 und 6, die jeweils Übertragungsgeschwindigkeiten von mindestens 2, 4 und 6 MB/s verlangen.

Anzahl maximaler Schreibvorgänge

Aufgrund seiner Technologie ist Flash-Speicher grundsätzlich nicht unbegrenzt oft beschreibbar. Allerdings besitzen alle Karten einen Algorithmus zur Defektstreuung, durch den eine wesentlich längere Nutzungszeit erreicht werden kann. Dabei werden Schreibzugriffe auf einen logischen Block des Mediums auf wechselnde physikalische Speicherbereiche umgelenkt, so dass z. B. das häufige Schreiben von Dateisystemtabellen nicht immer auf denselben Sektoren stattfindet und diese frühzeitig unbrauchbar machen kann. Allerdings sind die verwendeten Verfahren in der Regel nicht offengelegt und auch selten auf den Produkten vermerkt, so dass es kaum eine Auswahlmöglichkeit nach Langlebigkeit gibt. Die rechnerische Lebensdauer beträgt bei SLC-NAND-Chips 1.000.000 Zugriffe, beim Einsatz von MLC-NAND-Chips 100.000 Schreibvorgänge (Lesezugriffe sind bei Flash-Speichern unbegrenzt möglich). In der Praxis weicht die erreichbare Lebensdauer allerdings davon ab.
 

Nutzung

SD-Karten werden in vielen verschiedenen Geräten eingesetzt. Häufig kommen sie zur Aufnahme von Fotos in Digitalkameras, in MP3-Playern zur Wiedergabe von MP3-Dateien und in PDAs und Handys für unterschiedliche Anwendungsbereiche zum Einsatz. Ferner verwendet Nintendo in einigen seiner Produkte SD-Karten.

Geräte mit SD-Steckplatz sind generell abwärtskompatibel zu MMC-Karten. So lassen sich MMCs meist auch in Geräten betreiben, die für die SD Memory Card ausgelegt sind. Allerdings können schnelle MMC-Karten in reinen SD-Lesern nicht mit voller Geschwindigkeit angesprochen werden; hierfür ist eine vollwertige MMC-Unterstützung nötig. Das Betreiben von SD-Karten in Geräten, die nur für MMC ausgelegt sind, ist hingegen nicht möglich. Um Fehlbenutzungen zu vermeiden, haben SD-Karten ein etwas dickeres Gehäuse als MMC-Karten. Daher passen SD-Karten aufgrund ihrer Dicke normalerweise nicht in MMC-Steckplätze.

Abgesehen von der Digitalfotografie mit hohen Auflösungen und schneller Bildfolge ist für die meisten Geräte und Anwendungszwecke die Verwendung von High-Speed-SD-Karten nicht erforderlich. Um z. B. normale MP3-Dateien zu lesen, reicht die niedrigste Lesegeschwindigkeit einer SD-Karte völlig aus. Beim Übertragen von Daten kann auch das verwendete Kommunikationsprotokoll zum Flaschenhals werden:

  • Bei USB 1.1 ist heute eine Übertragungsrate von 12 Mbit/s = 1,5 MB/s (10x) üblich.
  • Bei USB 2.0 High Speed liegt die theoretische Übertragungsrate bei 480 Mbit/s = 60 MB/s (400x).
  • Mit Bluetooth lassen sich bis zu 3 Mbit/s = 375 kB/s (2.5x) erreichen.
  • Der WLAN-Standard 802.11b erlaubt bis zu 11 Mbit/s brutto = ~0,700 MB/s (4.7x) netto
  • Der 802.11g-Standard erlaubt bis zu 54 Mbit/s brutto = ~3,2 MB/s netto (21x)
  • Der neue Funkstandard 802.11n erlaubt bis zu 540 Mbit/s brutto = ~37,5 MB/s netto (250x)

SDIO-fähige Slots (SD Input/Output) ermöglichen es auch, über diesen Slot andere Geräte anzuschließen (z. B. Radio, Kamera, W-LAN, etc.).

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Softwarelupe

Die Softwarelupe ist ein softwaretechnisches Hilfsmittel zur Entfernungseinstellung in der Digitalfotografie.

Bei Digitalkameras werden auf dem Monitor oder im elektronischen Sucher in der Regel wesentlich weniger Bildpunkte wiedergegeben, als vom Bildsensor zur Verfügung stehen. Daher kann mit deren Hilfe nicht ohne weiteres beliebig genau manuell scharfgestellt werden. Die Firmware der Kamera kann einen zentralen oder wählbaren Ausschnitt des Gesamtbildes auf dem Monitor oder im elektronischen Sucher vergrößert darstellen. Der Benutzer kann anhand des visuellen Schärfeeindrucks im vergrößerten und detailreicheren Bild eine exakte manuelle Scharfstellung vornehmen.

Sucherbild ohne Softwarelupe Mit Softwarelupe in der Bildmitte Mit formatfüllender Softwarelupe

 

Bildschirmlupe

Ein ähnliches Vorgehen gibt es bei der Bildschirmlupe für sehbehinderte Computernutzer, bei der ebenfalls Bildausschnitte vergrößert auf dem Computermonitor dargestellt werden. Hierbei wird allerdings keine höhere Bildschärfe erzielt, da die Bildpunkte, die auch unvergrößert schon alle getrennt wahrgenommen werden können, lediglich durch Zeilen- und Spaltenvervielfachungen vergrößert dargestellt werden, wobei für Normalsichtige kein Informationsgewinn erzielt wird. Meist wird der Bereich um den Mauszeiger herum vergrößert dargestellt, so dass der Benutzer auf der gesamten Seite arbeiten kann.

 
Quelle: Dieser Artikel basiert auf dem Artikel " Softwarelupe " aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Die Liste der Autoren ist unter dieser Seite verfügbar.
 

Speicherkarte

Eine Speicherkarte, manchmal auch Flash Card oder Memory Card genannt, ist ein kompaktes, wieder beschreibbares Speichermedium , auf dem beliebige Daten wie Text, Bilder, Audio und Video gespeichert werden können. Die Daten werden mittels der Flash-Speicher -Technik gespeichert. Verwendet werden sie für kleine, mobile Geräte wie Digitalkameras oder Mobiltelefone , aber auch als Mittel zur Datenportierung zusammen mit einem USB-Stick an einem Personal Computer .

Typen

Die meisten gegenwärtigen Geräte nutzen die Flash-Technik, obgleich andere Technologien entwickelt werden. Es gibt eine Vielzahl von Speicherkarten auf dem Markt:

  • CompactFlash -Card (CF), Compact Flash Card 2
  • Memory Stick (MS), Memory Stick Pro, Memory Stick DUO, Memory Stick Pro DUO
  • Multimedia Card (MMC), MMC RS, MMC Mobile, MMC Micro
  • Secure Digital Memory Card (SD), Mini SD, Micro SD
  • Smart Media Card (SMD)
  • xD-Picture Card (xD)

Keine Speicherkarte im eigentlichen Sinne, aber aufgrund ähnlicher Anwendung und Aufbau hier mit aufgeführt ist der USB-Stick.

Diese Karten sind von unterschiedlichen Größen, und jede ist in einem Bereich der Speicherkapazitäten vorhanden, die gewöhnlich direkt dem Preis entspricht. Die CompactFlash Karte ist in etwa so groß wie ein Streichholzbriefchen, während die MultiMedia-Card (MMC) und die SD-Card so groß wie eine Briefmarke sind. Neuere Entwicklungen sind nur noch so groß wie ein Fingernagel. Speicherkarten besitzen mittlerweile (Oktober 2007) Kapazitäten bis zu 32 Gigabyte.

Derzeit wird unter dem Namen Universal Flash Storage durch die Solid State Technology Association ein einheitliches Speicherkartenformat entwickelt. Beteiligt sind u.a. die Firmen Nokia , Samsung , Sony Ericsson und weitere. Der Standard soll im Jahr 2009 veröffentlicht werden.

Größenvergleich verschiedener Flash-Speicherkarten (SD, CF, ..., xD)
Größenvergleich verschiedener Flash-Speicherkarten (SD, CF, ..., xD)

Übertragungsgeschwindigkeit

Die Übertragungsgeschwindigkeit von Speicherkarten wird meist nicht direkt angegeben, sondern als Faktor auf Basis der Lesegeschwindigkeit von CDs (= ca. 150 kB/s für die ursprünglichen Single-Speed- oder 1×-Laufwerke). Diese Schreibweise hat sich ausgehend von CD-Brennern auch für andere beschreibbare Speichermedien verbreitet. Beispiel: SD card 50x = ca. 7,5 MB/s Übertragungsgeschwindigkeit. Die Begriffe High Speed oder HyperSpeed etc. unterliegen keiner Normung, so dass es nicht möglich ist zu sagen, dass eine HighSpeed Karte sehr schnell sein muss. Hinzu kommt, dass die Messmethoden für Geschwindigkeiten nicht genormt sind. So lassen sich mit wenigen großen Dateien exorbitante Schreibwerte ermitteln, die bei vielen kleinen Dateien keine Relevanz haben.

Beim Vergleich der X-Geschwindigkeitsfaktoren von Flashspeicherkarten verschiedener Hersteller ist jedoch zu beachten, dass die einzelnen Hersteller diese Geschwindigkeit unterschiedlich oder überhaupt nicht definieren. Einige Definitionen beschreiben den X-Faktor auf Basis der Schreibgeschwindigkeit, andere auf Basis der Lesegeschwindigkeit. Wieder andere sprechen von der Datenübertragungsgeschwindigkeit und meinen damit sowohl Lese- als auch Schreibgeschwindigkeit.

Bei namhaften Herstellern findet man Datenblätter, die die Geschwindigkeitsbezeichnung genauer definieren.

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Vollformatsensor

 
Ein Vollformatsensor ist ein elektronischer Bildsensor in einem digitalen Fotoapparat , dessen Größe den Bildkreis der für diesen Kameratyp überwiegend angebotenen Objektive weitgehend ausnutzt.

Die Firma Canon verwendet in der Eigenwerbung den Begriff „Vollformat“ für Sensoren in ungefährer Größe eines Kleinbildfilms (36 mm × 24 mm). Nikon spricht von „FX-Format“. Es gibt jedoch auch Vollformatsensoren im Mittelformatbereich . Auch der Four-Thirds-Standard nutzt per Definition Vollformatsensoren.

Vergleich Sensorgrößen
Vergleich Sensorgrößen
 

Eigenschaften von Vollformat-, APS-C- und kleineren Sensoren

Während die Bildsensoren in preiswerten digitalen Amateurkameras üblicherweise nur einen Bruchteil der Größe des Vollformats haben, kann man bei Digitalkameras mit einem Vollformatsensor Objektive von analogen Spiegelreflexkameras ohne Veränderung benutzen, da sich durch die gleichen Abmessungen ein Formatfaktor in Relation zum Kleinbildformat von eins und somit keine Änderung des Bildwinkels ergibt.

Während der Bildbeschnitt durch kleinere Sensoren je nach Anwendung ein Vor- oder Nachteil sein kann, hat ein Vollformatsensor einen wesentlichen Vorteil: Da die Sensorfläche pro Pixel bei gleicher Gesamtpixelanzahl größer ist, steht bei der Aufnahme der Fotos eine größere Lichtmenge und damit ein stärkeres Signal zur Verfügung. Daraus resultieren ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis und deshalb ein geringeres Bildrauschen. Zudem bietet nur ein Vollformatsensor die Beibehaltung des gewohnten Brennweitenverhältnisses: So entspricht eine Optik mit 50 mm Brennweite bei einem 35-mm-Film der Normalbrennweite, während bei APS-C-Format die Normalbrennweite bei etwa 35 mm liegt. Dies hat Auswirkungen auf die Gestaltungsmöglichkeiten in Bezug auf die Schärfentiefe.

Vollformatsensoren sind im Vergleich zu kleineren Sensoren deutlich teurer. Sie lassen bei Verwendung von Wechselobjektiven, die nicht für Sensoren von Digitalkameras optimiert sind, eventuelle Schwächen der Objektive am Rand (schlechtere Schärfe, höhere Vignettierung) stärker hervortreten, während diese ausgeblendet werden, wenn man Vollformat-Objektive an kleineren Sensoren betreibt.

Allerdings treten auch bei kleinen Sensoren unter Umständen im Randbereich Verfälschungen auf, wenn Objektive verwendet werden, die für Kleinbildfilme berechnet wurden, weil das Licht am Rand schräg auf die Sensoroberfläche auftrifft. Herkömmliche Objektive haben keine optimierte Lichtstrahlführung hinsichtlich eines bestimmten Auftreffwinkels auf Sensoren, weil schräg auftreffendes Licht bei Filmen keine Qualitätseinbußen zur Folge hat.

Kleine Sammellinsen, die bei modernen Digitalkameras vor jedem einzelnen Sensorpixel angeordnet sind, können diesen Effekt erheblich verringern, weil sie auch das schräg auftreffende Licht bündeln.

Mittelformatbereich

Im Mittelformatbereich wird von Vollformatsensoren gesprochen, wenn digitale Bildsensoren in ihren Maßen den Analogfilmformaten entsprechen. Anwendung finden diese Sensoren bisher nur in digitalen Kamerarückwänden. Diese werden anstelle der Filmrückwände an der Kamera befestigt und machen so aus einer Analogfilmkamera eine digitale.

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Weißabgleich

Der Weißabgleich (engl. white balance, WB) dient dazu, die Kamera auf die Farbtemperatur des Lichtes am Aufnahmeort zu sensibilisieren. Die digitale Aufzeichnung von Bildern (Foto und Film) sowie die Videotechnik erlaubt – wie auch die analoge Technik – eine den Lichtverhältnissen angepasste Farbtemperatur.

Auch das menschliche Auge verfügt über diese Fähigkeit der chromatischen Adaption.

Vollautomatischer Abgleich

Beim vollautomatischen Abgleich (engl. automatic white balance, AWB) sucht die Kamera nach einer für sie weiß erscheinenden Fläche. Das kann funktionieren, wenn wirklich nahezu Weiß in ihrem Blickfeld ist. In Wirklichkeit ermittelt sie jedoch nur die hellste Stelle des Bildes, die naturgemäß im Original nicht unbedingt weiß gewesen sein muss. Die Folge davon sind Farbstiche, die nicht immer als künstlerische Verfremdung akzeptiert werden können. Der vollautomatische Weißabgleich versagt zum Beispiel häufig bei Aufnahmen im Dämmerlicht.

Halbautomatischer Abgleich

Hier wird eine Grundumgebung vorgegeben. Die Bestimmung von Weiß ist in diesem Fall nicht mehr gegeben, da die Kamera auf die vorhandene Beleuchtungsart voreingerichtet ist.

Beispielhafte Einstellmöglichkeiten:

Ein automatischer Weißabgleich kann bei einheitlichen Lichtsituationen akzeptable Resultate erzielen, bei Mischlicht (z. B. Tageslicht und Kunstlicht im Motiv) ist die Fehlerquote jedoch recht hoch.

Manueller Abgleich

Zum manuellen Weißabgleich hält man die Kamera formatfüllend auf eine möglichst weiße oder neutral graue Fläche in der zu filmenden oder fotografierenden Umgebung. Ein weißes DIN-A4-Blatt tut in den meisten Fällen diesen Dienst, wobei sinnvollerweise die Belichtung so weit zurückgenommen wird, dass keiner der Farbkanäle übersteuert. Da jedoch viele Papiere optische Aufheller enthalten, können sie der Kamera zu blau erscheinen, was nach dem Weißabgleich dann einen Gelbstich der Bilder zur Folge hat, daher ist eine so genannte Graukarte ideal. Nach Betätigung der entsprechenden Funktion kann der Kameraprozessor die richtige Farbtemperatur ermitteln.

Weißabgleichsreihen

Kameras im höheren Preissegment bieten die Funktion für Weißabgleichsreihen. Bei dieser Technik werden vom selben Motiv mehrere Aufnahmen mit verschiedenen Einstellungen für den Weißabgleich aufgenommen.

Softwarebasierter Weißabgleich

Moderne Software erlaubt sogar einen nachträglichen Weißabgleich mit recht guten Ergebnissen. Auch hierbei gibt es die beschriebenen Verfahren wie Vollautomatik, Halbautomatik und manuell. Beim manuellen Abgleichen per Software bestimmt man den Weißpunkt per Mausklick. Das kann bei komfortablen Programmen durch mehrere Punkte (Klicks) noch verfeinert werden, die dann einen Mittelwert ergeben. Im Allgemeinen ist auch die Angabe der Farbtemperatur des Umgebungslichtes bei der Aufnahme möglich. So ergibt eine hohe Einstellung dieser Farbtemperatur ein wärmeres Bild, da die Software den meist erhöhten Blauanteil nach unten korrigiert.
 
Ein Bild, im Rohdatenformat von Canon fotografiert und später auf vier verschiedene Arten den Weißabgleich gesetzt.
Ein Bild, im Rohdatenformat von Canon fotografiert und später auf vier verschiedene Arten den Weißabgleich gesetzt.
Im ersten Bild ist eine unter Kunstlicht aufgenomme Milchtüte mit verfälschten Farben zu sehen. Im zweiten Bild wurde in gleicher Lichtsituation vor die Milchtüte eine Graukarte zum manuellen Weißabgleich positioniert. Nachdem die Kamera entsprechend kalibriert wurde ist im dritten Bild eine korrekte Farbgebung zu erkennen
Im ersten Bild ist eine unter Kunstlicht aufgenomme Milchtüte mit verfälschten Farben zu sehen. Im zweiten Bild wurde in gleicher Lichtsituation vor die Milchtüte eine Graukarte zum manuellen Weißabgleich positioniert. Nachdem die Kamera entsprechend kalibriert wurde ist im dritten Bild eine korrekte Farbgebung zu erkennen
Ein nachträglich durchgeführter Weißabgleich findet komplett verlustfrei statt, wenn die Bilder im kameraeigenen Rohdatenformat abgespeichert wurden. Das bedeutet, dass man die Wahl des Weißabgleiches für die Aufnahme des einzelnen Bildes nicht notwendiger Weise vor Ort vornehmen muss und den größtmöglichen Spielraum bei der Nachbearbeitung hat. Die zusätzliche Aufnahme einer Weißabgleichkarte oder Graukarte kann sich bei dieser Nachbearbeitung jedoch als nützlich herausstellen, da sich der notwendige Weißpunkt nicht in jedem Motiv finden lässt. Im Unterschied zum Rohdatenformat führt die Korrektur des Weißabgleichs einer Aufnahme, die mit der verlustbehafteten JPEG-Methode gespeichert wurde, zu mitunter deutlichem Qualitätsverlust.

Weißabgleichkarte

Eine neutrale Weißabgleichkarte kann dabei als Referenz ähnlich einer Graukarte verwendet werden. In diesem wie in allen anderen Fällen des Weißabgleichs ist aber zu beachten, dass auch nach Durchführung des Abgleichs noch Unterschiede zwischen diversen Lichtquellen verbleiben: ein Weißabgleich bei bläulichem Licht führt beispielsweise dazu, dass bei den anschließenden Fotos dem gesamten Bild die Farbe blau entzogen wird, somit auch solchen Gegenständen, die eigentlich blau sein sollen. Dieser Effekt kann durch Verwendung einer Tageslichtlampe als Lichtquelle minimiert werden.

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xD-Picture Card

Die xD-Picture Card ist ein Ende Juli 2002 von Olympus und FujiFilm vorgestelltes Speichermedium für die Digitalfotografie und den Einsatz in einem PDA, das als Nachfolgetechnologie für Smart-Media-Speicherkarten konzipiert ist.

Allerdings verwenden nur die Kamerahersteller Fujifilm und Olympus selbst das Kartenformat xD, welches sie im Auftrag bei Toshiba und Samsung herstellen lassen. Auch können bei vor allem älteren Digitalkameras zum Teil nur Karten bis 512 MB verwendet werden.

Es handelt sich dabei um einen Kartentyp, der mittels Flash-Speicherung in NAND-Flash- oder Multi-Level-Cell-Technik (M-Typ) arbeitet und durch neue Spezifikationen (Block Struktur) die bei den SmartMedia-Karten aufgetretenen Kapazitätsprobleme beseitigen soll.

Da die xD-Picture Card im Gegensatz zur SD-Karte über keinen eigenen Controller verfügt, müssen Kameras und sonstige Endgeräte, um die Karte steuern zu können, auf die MLC-Technik vorbereitet sein bzw. das Auslesen von SLC- und MLC-Karten beherrschen. Es sind bis zu 8 GB Speicher auf einer Karte vorgesehen. Verfügbar sind zur Zeit bis zu 2 GB (Stand Oktober 2007).
 
Logo
Logo
xD-Picture Card
xD-Picture Card
Rückseite der xD-Picture Card.
Rückseite der xD-Picture Card.
xD-Picture Card 512 MB Typ-M
xD-Picture Card 512 MB Typ-M
USB xD-Speicherkartenleser
USB xD-Speicherkartenleser

Die xD-Picture Card ist mit 20 mm × 25 mm × 1,7 mm deutlich kleiner, aber nicht mehr so dünn wie die Smart Media-Karten; sie soll dadurch weniger anfällig für Torsionsschäden sein. Auch die großflächigen Kontakte, die elektrostatische Schäden begünstigen, sind nicht mehr vorhanden.

xD-Picture Cards werden in drei unterschiedlichen Techniken gefertigt. Diese sind (a) die klassische Technik (ohne Typen-Bezeichnung, 16 MB – 512 MB), (b) die platzsparende, aber etwas langsamere Multi-Level-Technik (Type 'M', 256 MB – 2 GB) sowie (c) die sogenannte HighSpeed-Technik, die hohe Kapazitäten ohne den Geschwindigkeitsverlust der Multi-Level-Technik ermöglicht (Type 'H', 512 MB – 2 GB). Seit Februar 2008 gibt es auch den Typ 'M+' (1 GB – 2 GB) von Olympus, welcher 1,5 mal schneller sein soll als der basierende Typ 'M'.

xD-Karten von Olympus werden mit zusätzlichem 3D- sowie Panorama-Modus und Spezialeffekten beworben, wodurch das Unternehmen verhindern will, dass die Kamerabesitzer ihre Speicherkarten von anderen Herstellern beziehen. Dabei handelt es sich allerdings keineswegs um Funktionen, die durch die Speicherkarte in der Kamera freigeschaltet werden, sondern vielmehr um einen Freischaltcode für eine veraltete Foto-Software für den Computer von Olympus, die mittlerweile schon gar nicht mehr bei den Kameras mitgeliefert wird.

Lesegeräte und technische Probleme

Auslesen lassen sich die Karten über die Kamera, über einen Kartenleser und über CompactFlash- oder PC-Card-Adapter. Gelegentlich kommen aber dabei Kartenlesefehler zustande, wenn beim Schreib- oder Lesevorgang die Karte zu früh vom Gerät getrennt wird oder die Spannung der Digitalkamera zusammenbricht. Dadurch können die Daten verloren gehen und die Karte unbrauchbar werden. Ältere Digitalkameras und Kartenlesegeräte können Probleme mit dem H- und M-Typ sowie generell mit hohen Kapazitäten haben. Die Hersteller stellen entsprechende Kompatibilitätsinformationen zur Verfügung und bieten unter Umständen eine Aktualisierung der Firmware über das Internet an.

Die Lebensdauer der xD-Karte wird mit 100.000 Schreib- bzw. Löschvorgängen angegeben.

Technische Daten

  • Durchschnittliche Lebensdauer: ca. 100.000 Schreib- bzw. Löschvorgänge.
  • Schreibgeschwindigkeit: 3,0 MB/s bei xD Card 64 MB und größer; 1,3 MB/s bei xD Card 32 MB
  • Lesegeschwindigkeit: 5,0 MB/s
  • Verbindung: 18 pin
  • Stromversorgung: 3 V / 3,3 V
  • Temperatur während des Betriebes: 0 °C bis 55 °C
  • Temperatur während der Lagerung: −20 °C bis 65 °C
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  • B. List on the Title Page, as authors, one or more persons or entities responsible for authorship of the modifications in the Modified Version, together with at least five of the principal authors of the Document (all of its principal authors, if it has fewer than five), unless they release you from this requirement.
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5. COMBINING DOCUMENTS

You may combine the Document with other documents released under this License, under the terms defined in section 4 above for modified versions, provided that you include in the combination all of the Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and list them all as Invariant Sections of your combined work in its license notice, and that you preserve all their Warranty Disclaimers.

The combined work need only contain one copy of this License, and multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single copy. If there are multiple Invariant Sections with the same name but different contents, make the title of each such section unique by adding at the end of it, in parentheses, the name of the original author or publisher of that section if known, or else a unique number. Make the same adjustment to the section titles in the list of Invariant Sections in the license notice of the combined work.

In the combination, you must combine any sections Entitled "History" in the various original documents, forming one section Entitled "History"; likewise combine any sections Entitled "Acknowledgements", and any sections Entitled "Dedications". You must delete all sections Entitled "Endorsements".

6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS

You may make a collection consisting of the Document and other documents released under this License, and replace the individual copies of this License in the various documents with a single copy that is included in the collection, provided that you follow the rules of this License for verbatim copying of each of the documents in all other respects.

You may extract a single document from such a collection, and distribute it individually under this License, provided you insert a copy of this License into the extracted document, and follow this License in all other respects regarding verbatim copying of that document.

7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS

A compilation of the Document or its derivatives with other separate and independent documents or works, in or on a volume of a storage or distribution medium, is called an "aggregate" if the copyright resulting from the compilation is not used to limit the legal rights of the compilation's users beyond what the individual works permit. When the Document is included in an aggregate, this License does not apply to the other works in the aggregate which are not themselves derivative works of the Document.

If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these copies of the Document, then if the Document is less than one half of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on covers that bracket the Document within the aggregate, or the electronic equivalent of covers if the Document is in electronic form. Otherwise they must appear on printed covers that bracket the whole aggregate.

8. TRANSLATION

Translation is considered a kind of modification, so you may distribute translations of the Document under the terms of section 4. Replacing Invariant Sections with translations requires special permission from their copyright holders, but you may include translations of some or all Invariant Sections in addition to the original versions of these Invariant Sections. You may include a translation of this License, and all the license notices in the Document, and any Warranty Disclaimers, provided that you also include the original English version of this License and the original versions of those notices and disclaimers. In case of a disagreement between the translation and the original version of this License or a notice or disclaimer, the original version will prevail.

If a section in the Document is Entitled "Acknowledgements", "Dedications", or "History", the requirement (section 4) to Preserve its Title (section 1) will typically require changing the actual title.

9. TERMINATION

You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except as expressly provided for under this License. Any other attempt to copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will automatically terminate your rights under this License. However, parties who have received copies, or rights, from you under this License will not have their licenses terminated so long as such parties remain in full compliance.

10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE

The Free Software Foundation may publish new, revised versions of the GNU Free Documentation License from time to time. Such new versions will be similar in spirit to the present version, but may differ in detail to address new problems or concerns. See http://www.gnu.org/copyleft/ .

Each version of the License is given a distinguishing version number. If the Document specifies that a particular numbered version of this License "or any later version" applies to it, you have the option of following the terms and conditions either of that specified version or of any later version that has been published (not as a draft) by the Free Software Foundation. If the Document does not specify a version number of this License, you may choose any version ever published (not as a draft) by the Free Software Foundation.

ADDENDUM: How to use this License for your documents

To use this License in a document you have written, include a copy of the License in the document and put the following copyright and license notices just after the title page:

Copyright (c) YEAR YOUR NAME.
Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2
or any later version published by the Free Software Foundation;
with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts.
A copy of the license is included in the section entitled
"GNU Free Documentation License".

If you have Invariant Sections, Front-Cover Texts and Back-Cover Texts, replace the "with...Texts." line with this:

with the Invariant Sections being LIST THEIR TITLES, with the
Front-Cover Texts being LIST, and with the Back-Cover Texts being LIST.

If you have Invariant Sections without Cover Texts, or some other combination of the three, merge those two alternatives to suit the situation.

If your document contains nontrivial examples of program code, we recommend releasing these examples in parallel under your choice of free software license, such as the GNU General Public License, to permit their use in free software.