Digitalfotografie - kritische Grundgedanken

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Einleitung
Grundlagen der Fotografie - Schärfe Tiefenschärfe
Grundlagen der Fotografie - Belichtung
Grundlagen der Fotografie - Tages- und Kunstlicht
Grundlagen der Fotografie - Blitzlicht
eingescannte Negative als Digitalkameraersatz
Bilder für die Homepage erstellen
Auflösung
Speichermedien
Der Akku
Der Bild-Chip
Sucher und Spiegelreflex
Das Papierbild
Ausblick
Kaufempfehlung

Tschüss Dimage A1

Fazit
 



Einleitung
Es ist gar keine Frage, der digitalen Fotografie gehört die Zukunft. Die Zukunft beginnt aber gerade erst. Bevor man sich in das Abenteuer Digitalfotografie  stürzt, sollte man einige Grundzusammenhänge überlegen.
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Auflösung
Die Auflösung einer digitalen Kamera (gemessen in Bildpunkten) scheint das Verkaufsargument Nr.1 zu sein. Jedenfalls wird sie in jeder Werbung an vorderster Stelle genannt. Welche Auflösung benötigt man denn nun eigentlich?

Chemische Limits
Schauen wir uns dazu zuerst einmal den guten alten chemischen Film an, den die Digitalfotografie ja ersetzen möchte. Hier gibt es drei Qualitätsstufen, den Mittelformatfilm für die Profis, den Kleinbildfilm (KB) für normale Ansprüche und das trendige APS für geringere Ansprüche. Wenn man von einer maximalen Auflösung von 100..150 Linien/mm (lpm) ausgeht (guter ISO100 Film schafft das), dann ergeben sich etwa folgende Zusammenhänge: (pro Linie benötigt man durchschnittlich etwa 1,7 Pixel)
 
Filmformat
Größe eines Negativs
entspricht Megapixel
Mittelformatfilm
50mm x 60 mm = 3000 mm2
85
35mm-Kleinbild-Film (KB)
24 mm x 36 mm = 864 mm2
25
APS
16 mm x 24 mm = 384 mm2
11

Alles unterhalb 25 Megapixel wäre also minderwertig? Nein, es gibt noch andere Limits. Die Optik der Kamera ist nicht in der Lage die Auflösung der chemischen Emulsion voll auszunutzen.

absolute optische Limits
Eine absolute Beschränkung für das Auflösungsvermögen eines Fotoapparates hängt vom Durchmesser der Objektivlinse ab. Alles Licht muss durch die Linse in den Apparat gelangen. An dieser runden Öffnung wird das Licht gebeugt. Jeder Lichtpunkt wird zu einem Beugungsscheibchen verzerrt. Was wir im täglichen Leben (sozusagen beim Blick durch's Schlüsselloch) nicht bemerken, kann sich im mikroskopischen Bereich auf dem Film oder Fotochip im Extremfall auswirken. Ein heller Punkt wird durch die Optik zu einem etwas unscharfen Fleck auf dem Film/Sensor verzerrt, dessen Durchmesser etwas größer ist, als die nach Dreisatz berechnete Punktgröße. Die Stärke dieser Verzerrung/Unschärfe hängt vom Objektivdurchmesser ab.

Die maximale Winkelauflösung (also der Durchmesser der Beugungsscheibchen) einer Optik in Grad errechnet man mit ausreichender Genauigkeit nach folgender Formel A=Lambda / d / Pi *180. Wobei D der Durchmesser der Optik und Lambda die Lichtwellenlänge ist. Das lässt sich vereinfachen zu A=0.034/d wobei d der Durchmesser der Optik in Millimetern ist.

Ein größerer Linsendurchmesser führt zu geringeren Beugungseffekten und zu höheren Auflösungen. Weitwinkelobjektive leiden weniger unter diesem Problem als Teleobjektive. Wenn man die maximale Winkelauflösung für Blende f22 bei einem Normalobjektiv berechnet, so erhält man etwa 0,015°. Das Abbild eines unendlich kleinen Lichtpunkes ist auf dem Film/Chip ein Kreis mit immerhin 13 um Durchmesser. Damit ergibt sich (auf KB-Film) eine nutzbare Bildauflösung von ca. 2300 x 1700 Punkten = 4 Megapixel. Ist die Blende weiter offen, verbessert sich die nutzbare Auflösung natürlich dramatisch. Bei Blende f2,8 liegt das Limit bei 750 MPixel. Das liegt sogar weit jenseits der Möglichkeiten des Films.
(Da die Bildsensoren digitaler Kameras meist deutlich kleiner sind, als das analoge KB-Format, wirkt sich die Beugungsunschärfe hier stärker aus. Die meisten Digitalkameras haben deshalb keine Blendenwerte über f8, während analoge Kameras wenigstens bis f11 abblenden können.)

Mit ausreichender Genauigkeit kann man den Durchmesser mit dem ein unendlich kleiner Punkt auf dem Chip projiziert wird mit D = 0.5um x K angeben, wobei K der Blendenwert des Objektivs ist. Eine 6-MPixel-Kompaktkamera hat Sensorzellen mit ca. 3um Kantenlänge. Schon beim Blendenwert K=8 erreicht man hier das optische Limit.

Wenn man diese Berechnungen mal für die Spionagesatelliten anwendet (z.B. KH-11) die hochauflösende Fotos der Erdoberfläche aus dem All schießen, dann erhält man übrigens eine maximale Auflösung von 10 cm (für ein Objektiv mit 4 m Durchmesser beim KH-11). Das Lesen von Autonummerschildern aus dem All ist also nur Phantasie.

Objektiv-Limits
Zu diesen theoretischen Grenzwerten kommen aber noch die realen Fehler der eingesetzten Objektive hinzu. Da keine Linse perfekt ist, sind diese Fehler normalerweise viel größer.
Der chemische Film hat eine Auflösung von ca. 100 Linien/mm (lpm). (Die Entwicklung neuer Farbfilmemulsionen für die kleinen APS-Filme führte inzwischen zu einer Verbesserung auf bis zu 150 l/mm - auch für KB-Filme.) Daraus errechnete sich die oben angegebene Kapazität von 25 MPixel pro KB-Negativ. Leider können die eingesetzten Optiken da nicht mithalten. Typische Festbrennweiten schaffen etwa 50 lpm, aber wer verwendet die noch? Eigentlich nur Profis. Der Fotoamateur setzt auf die bequemeren Zoomobjektive, die etwas schlechtere Werte bringen. Die kleinen Optiken der Sucherkameras sehen noch schlechter aus. Setzen wir also die reale Objektivauflösung mal mit optimalen 50 lpm und billigen 25 lpm an:

durch Objektiv limitierte Auflösung in Megapixel
Filmformat
Größe eines Negativs
Megapixel bei 50 lpm
(Profi)
Megapixel bei 40 lpm
(Amateur)
Megapixel bei 30 lpm
(Amateur)
Megapixel bei 25 lpm
(Knipser)
Mittelformatfilm
50 mm x 60 mm = 3000 mm2
21
14
unüblich
unüblich
35mm-Kleinbild-Film
24 mm x 36 mm = 864 mm2
6,2
4
2,3
1,6
APS
16 mm x 24 mm =
384 mm2
 2,7
1,8
1
0,7

Da CCD-Bildsensoren mit RGB-Pixeln arbeiten, aus denen der Kontrast interpoliert wird, muss ein CCD-Sensor etwa 30% mehr Pixel besitzen, um ein gleichscharfes Bild zu liefern, also muss man zu den errechneten Werten noch jeweils 30% hinzuschlagen. (die neuen vertikalen X3-Sensorzellen mögen das zukünftig verbessern). Folglich entspricht die Auflösung der KB-SLR-Kamera eines Fotoamateurs in etwa der Auflösung einer guten 4 MPixel Digitalkamera. Eine 8-MPixel-Kamera kann eine gute Amateur-KB-Kamera uneingeschränkt ersetzen, wenn die anderen Elemente der Kamera (Optik, Mechanik ...) auf dem technischen Niveau heutiger analoger KB-Kameras liegen.

Was braucht man wirklich?
Der Hobbyfotograf hatte bisher kaum die Möglichkeit vom alten chemischen Film Ausschnitte vergrößern zu lassen. So gab es dann die üblichen Papierabzüge von 9cmx13cm bis 20cmx30cm.

Nach meinen Erfahrungen werden beim Ausdruck auf  Tintenstrahldrucker Digitaleffekte (wie z.B. Treppchenbildung) erst unter 150 dpi (Punkte pro Zoll) sichtbar. Das sollte also die unterste Grenze für einen Tintenstrahlausdruck sein. Wer angesichts seines 2800 dpi-Druckers das nicht glauben mag, der bedenken, dass der Bildschirm vor der eigenen Nase geradeeinmal 72 dpi bietet. Tintenstrahler benötigen die höhere Auflösung, da sie jeden Farbpunkt aus vielen Tröpfchen zusammen setzen. Auf der sicheren Seite ist man beim Ausdruck mit 300 dpi Bildauflösung.

Mit 300 dpi bzw. 400 dpi arbeiten auch die Belichter der Fotodienste. Wer also seine Fotos auf richtigem Fotopapier bekommen will, muss 300 dpi als Auflösung ansetzen
Daraus errechnen sich folgende nötige Auflösungen für Papierabzüge:
 
Bildformat
Auflösung bei 300 dpi 
Foto 9 cm x 13 cm
1050 x 1500 = 1,6 MPixel
Foto 10 cm x 15 cm
1200 x 1800 = 2,2 MPixel
Foto 20 cm x 30 cm
2400 x 3600 = 8,7 MPixel

Im Prinzip reicht eine 3 MPixel-Kamera also aus. Mit 8 MPixel lassen sich alle Ansprüche abdecken. Für tägliche Schnappschüsse, die nicht  auf  20x30 vergrößert werden sollen ist sogar 1 MPixel ausreichend, wenn die Optik der Kamera in der Lage ist, dieses 1 MPixel richtig auszunutzen.
 
Im Folgenden möchte ich noch mal die unterschiedlichen Sensorauflösungen gegenüberstellen.

Die nebenstehende Grafik stellt relativ dar, wie groß man Fotos auf Papier ausbelichten kann (mit 300 dpi), ausgehend von verschiedenen Sensorgrößen. Die unten stehende Tabelle stellt die entsprechenden Zahlenwerte da.

Es fällt auf, dass zwischen 2 MPixel und 3 MPixel nur ein marginaler Unterschied ist. Der Unterschied zwischen 4 MPixel und 5 MPixel ist noch kleiner. 
Für ein Foto mit doppelter Foto-Seitenlänge benötigt man einen Sensor mit der 4-fachen Auflösung. 

Wenn man also eine Kamera kauft, dann sollte man sich von kleinen Unterschieden in der Sensorauflösung nicht beirren lassen. Einen deutlichen Qualitätsgewinn erreicht man erst mit einer Verdoppelung der Sensorauflösung.
Eine 6 MPixel-Kamera mit guter Optik kann bessere Bilder liefern als eine einfache 10 MPixel-Kamera.

max. Größe der Fotos für verschiedene Sensoren

Folgende Tabelle zeigt die Größe des ausbelichteten Papierfotos für verschiedene Sensorgrößen an, wenn man mit der typischen Belichterauflösung der meisten Fotolabore (300 dpi) belichtet.
Es spricht aber auch nichts dagegen, mit einer geringeren Auflösung deutlich größere Papierbilder belichten zu lassen. Schließlich hält der Betrachter zu einem Poster automatisch einen deutlich größeren Abstand als zu einem 10 cm x 15 cm Foto ein. Da kann dann auch ein 100-dpi-Foto auf  60 cm x 90 cm (4 MPixel) sehr gut aussehen.
Für 20cmx30cm-Abzüge benutze ich z.B. eine Auflösung von 2500x1667, das entspricht 211 dpi.

Man darf dem Betrachter natürlich nicht verraten, dass das Foto digital aufgenommen wurde, ansonsten schaltet er sein Auge in den Makromodus, zückt die Lupe und sucht nach Pixeln.
 
Kamera-Auflösung
ca. Bild-Format (Pixel)
maximale Fotogröße in cm (bei 300dpi)
1 MPixel
900 x 1200
7,5 x 10
2 MPixel
1275 x 1700
10,8 x 14,4
3 MPixel
1500 x 2000
12,7 x 17
4 MPixel
1750 x 2300
14,8 x 19,5
5 MPixel
1950 x 2600
16,5 x 22
8 MPixel
2450 x 3300
20,7 x 28
12 MPixel
3000 x 4000
25 x 34

Wer seine Digitalfotos bearbeiten will, oder auch Ausschnitte vergrößern will, kann das bei 4 MPixel-Kameras (spätestens bei 8-MPixel-Kameras) bedenkenlos tun. Damit sind heutige Kameras in der Lage, eine Auflösung zu bieten, die dem Hobbyfotografen eigentlich ausreicht. Dann kann man doch bedenkenlos kaufen, oder? Oder auch nicht!

Mitte 2007 sind bereits Kompaktkameras mit bis zu 12 MPixel erhältlich. Die hochgezüchteten Sensoren halten aber nicht, was sie versprechen. Die einzelnen Pixel (Sensorzellen) auf dem Chip sind so klein, das sie ein recht verrauschtes Bild liefern. Das versuchen die Prozessoren in der Kamera durch starke Entrauschverfahren zu verstecken. Dadurch wirkt das ganze Bild platt und egalisiert, von 12 MPixeln ist dann nichts mehr zu sehen. Historisch gesehen stieg bei Kompaktkameras die Bildqualität bis zum 6-MPixel-Sensor an. Die danach blind weiterbetrieben Erhöhung der Auflösung führte zu einer Verschlechterung der Bildqualität.Wer wirklich mehr als 6 MPixel braucht, sollte zu einer Kamera mit größerem Bildsensor (z.B. einer SLR) greifen.

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Speichermedien
Erinnert sich noch jemand an 8-Zoll-Disketten? Kann noch jemand 5,25-Zoll-Disketten lesen? Das ist noch gar nicht so lange her. Noch vor 10 Jahren wurde Software auf 360-kByte-Disketten ausgeliefert. Heute wird das Format von niemandem mehr unterstützt. Passende Laufwerke gibt es nicht mehr zu kaufen.

Fotofilm ist da beständiger. Der Mittelformatfilm wird nur noch von Profis verwendet, und mit APS gibt es ein neues Format, aber die 35-mm-Filmpatrone mit ihren 12/24/36-Bildern ist seit Jahrzehnten im Angebot. Für 30 Jahre alte Fotoapparate findet man noch überall das richtige Futter.

Wie sieht es in der digitalen Fotografie aus? Ich habe den Überblick über die vielen verschiedenen Speicherkarten und -Sticks verloren (CF, SD, Micro-SD, Mini-SD, MMC, MMC-Mobile, RS-MMC, MMC-Plus, Memory-Stick, Memory-Stick-Pro, Memory-Stick-Duo, Memory-Stick-Duo-Pro, xD-Picture-Card, Smart-Media-Card ...). Anstatt sich auf ein Format zu einigen, entwickelt die Industrie immer neue, konkurrierenden Systeme. Dass die meisten davon auf der Strecke bleiben werden ist klar. Welches System Sieger wird und in 5 Jahren noch verfügbar ist, dass weiß noch keiner. Nun verschleißen Speicherkarten nicht so schnell wie Filme, aber was nützen einem die funktionierenden drei Speicherkarten, wenn man sie nirgendwo mehr auslesen kann, weil für den Kartenleser keine Treiber für Windows-2010 mehr programmiert werden?

Auch wenn man jetzt zufällig auf das siegreiche Medium setzt, kann man reinfallen:

Beispiel:
Meine Firma stellt mir Mitte der 90er Jahre einen digitale Spiegelreflexkamera mit PCMCIA-Festplatte leihweise zur Verfügung. Das Gerät soll damals 8000 DM gekostet haben. Die Festplatte starb, aber PCMCIA ist ja ein eingeführter Standard, da sollte die Ersatzbeschaffung eigentlich kein Problem sein. Die kleinste auf dem Markt verfügbare Festplatte hatte allerdings über 300 MB (die originale unter 200 MB). Die Kamera weigerte sich, die neue Festplatte zu erkennen. Eine Nachfrage beim Kamerahersteller ergab, dass die Software der Kamera nur Festplatten bis zu einer Maximalgröße (ich glaube es waren 270 MB) unterstützt. So schnell verwandelt sich ein High-Tech-Gerät in Schrott. (Alle Zahlenangaben ohne Gewähr.)

Einige Digitalkameras der vorletzten Generation sind jetzt schon nicht mehr in der Lage die neuesten, größten Smart-Media-Karten zu benutzen.

Einige Fuji-Finepix-Modelle haben Probleme mit Microdrives, obwohl sie (die eigentlich voll kompatiblen) Compact-Flash-Karten unterstützen.

Wieviel Speicherplatz benötigt man eigentlich? Bilder werden in der Regel im JPEG-Format auf dem Speichermedium abgelegt. Dabei wird eine Kompression von 10:1 meist nicht überschritten, um Kompressionsartefakte zu vermeiden (das Kompressionsverhältnis hängt auch vom Bildinhalt ab). Aus einem Megapixel werden also etwa 300 kByte. Aus 4 MPixel werden ca. 1,2 MByte.

Ein 64-MByte-Speicher ist gut für 50 Fotos (a 4 MPixel). Für die Bilder eines ganzen Urlaubs würde ich 512 MByte benötigen. Allerdings verändert sie Digitalkamera das Fotografierverhalten ihres Besitzers. In der Praxis fülle ich z.Z. in einem 2-Wochen-Urlaub 2 GByte mit 800 Fotos! (Doppelt so viel, wie ich mit analogem Film fotografierte.) Man sollte also lieber eine Nummer größer kaufen.

Die meisten einfacheren Kameras arbeiten mit SD-Cards. Sony-Modelle bevorzugen Memory-stick-duo und Fuji/Olympus setzen auf xD-Card.

Compact-Flash-KartenIm Moment sind wohl Compact-Flash-Medien die kompatibelste Lösung. Hier muss die Kamera den Speicher nicht selbst verwalten können. Sie übergibt die Daten an einen Controller in der Compact-Flash-Karte, der den Rest der Arbeit übernimmt. Mit den recht preiswert verfügbaren 1 GByte-Medien kommt man auch durch einen Urlaub. Die Bauform ist robust, und für eine solide Kamera immer noch klein genug.
CF-Karten gibt es übrigens in zwei unterschiedlichen Dicken und vielen unterschiedlichen Geschwindigkeiten. CF-Karten vom Typ 1 sind 3,3 mm dick. CF-Karten vom Typ 2 bringen es auf 5 mm Dicke. Wer eine Kamera mit einem Typ-2-Slot hat, kann beide Bauformen einsetzen. Wer nur einen Typ-1-Slot in seiner Kamera findet, muss auf Typ-2 CF-Karten verzichten. (Praktisch alle handelsüblichen und bezahlbaren CF-Karten sind vom Typ 1.)
Die Schreibgeschwindigkeit der CF-Karten reicht je nach Typ von 1,5 MB/s bis zu 40 MB/s. Dieser Wert entscheidet darüber, wie lange die Kamera nach dem Fotografieren braucht, um wieder für das nächste Foto einsatzbereit zu sein. Auch wenn viele Kameras einen internen Puffer für 1..3 Bilder besitzen, der dieses Problem etwas entschärft, kann sich der Mehrpreis für ein schnelleres Medium rentieren. Anstelle der exakten Geschwindigkeitsangabe in MB/s findet sich auf CF-Karten manchmal eine Angabe wie 'x40'. Das bedeutet 40-fache CD-ROM-Geschwindigkeit, und bezieht sich auf die einfache CD-ROM-Geschwindigkeit von 150kByte/s. Eine 'x40' CF-Karte schreibt als mit 150kByte x 40 = 6MB/s.

Neben einer schnellen CF-Karte ist aber auch eine Kamera nötig, die die Geschwindigkeit der schnellen Karte auch nutzt. Die Kamerahersteller halten sich aber leider bedeckt, wenn es um die Schreibgeschwindigkeit auf die Speicherkarte geht. Da hilft nur der Selbstversuch. Mann schießt Serienbilder mit einer geborgten schnellen und einer normalen CF-Karte. Wenn sich die schnelle CF-Karte nicht deutlich schneller "anfühlt", kann man sich das Geld für eine "Professional"- oder "Ultra"-Karte sparen, und stattdessen lieber eine größere normalschnelle Marken-CF-Karte kaufen.

Von Hitachi (früher von IBM) und von Magicstore gibt es Festplatten im CF-Format (Typ 2 mit 5 mm Dicke). Sie bieten viel Speicherplatz für vergleichsweise wenig Geld. Allerdings sind sie weder besonders schnell noch sehr robust. Negativ ist auch der recht hohe Stromverbrauch, der auch zu einer deutlichen Erwärmung führt. Während Hitachi-Microdrives noch eine Überlegung wert sind, stellen die Magicstore-Festplatten der ersten Generation akkufressende Heizgeräte dar.
Hitachi hat die Microdrive-Produktion inzwischen eingestellt, da die Flash-Konkurrenz zu stark war, auch für andere Hersteller von Kleinstfestplatten sehe ich keine Zukunft.

Es gibt übrigens auch unredliche Menschen, die ihren Lebensunterhalt mit Diebstahl verdienen. Ein belichteter chemischer Film mit meinen wertvollen Urlaubserinnerungen interessiert einen Dieb nicht die Bohne. Eine teure digitale Flash-Speicherkarte ist dagegen immer ein attraktives Diebesgut. Auch das ist im Urlaub von Nachteil.

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Der Akku
Meine über 10 Jahre alte (und moralisch noch immer nicht verschlissene) analoge Canon EOS Kamera benötigt nach etwa 20 belichteten 36er Filmen eine neue Batterie zum Preis von ca 12€. Das sind dann also jedesmal 800 Fotos. Bei dieser Batterie handelt es sich um eine spezielle Kamerabatterie, die aber herstellerübergreifend eingesetzt wird und auf der ganzen Welt zu bekommen ist.

Digitale Kameras benutzen in der Regel Akkus. Dabei gibt es drei Varianten:

Die Lebenserwartung eines Akkus dürfte bei normaler Nutzung etwa 3 Jahre betragen. Wer handelsübliche Bauformen einsetzen kann, kauft dann für ein paar Euro neue Akkus und macht weiter.
Herstellerspezifische Akkus sind dagegen nur eine bestimmte Zeit lang und zu Apothekenpreisen erhältlich. Der moralische Verschleiß der digitalen Kameras dürfte außerdem so hoch sein, dass man sich überlegen, wird nach 3 Jahren 50 € oder mehr in sie zu investieren.

Im Interesse kleiner Bauformen geht der Trend aber eindeutig in die Richtung integrierter oder speziell geformter Akkus, die es erlauben, viel Energie in der kleine Kamera zu speichern. Ein weiterer Trend ist der Einsatz von Lithium-Ionen-Akkus (LiIon). Deren höhere Energiedichte ist prinzipiell zu begrüßen. Aber jeder sollte berücksichtigen, dass dieser Akkutyp prinzipbedingt nach 3 Jahren verschlissen ist (egal wie gut man ihn behandelt).
Die hohe Energiedichte des Lithium-Ionen-Akkus (etwa 3x so hoch wie bei NiCd und 2x so hoch wie bei NiMh) muss man teuer bezahlen. Während die Preise von NiCd-Akkus und NiMh-Akkus bei etwa 2 .. 3 €/Wh liegen, bezahlt man mit 5 €/Wh bei LiIon-Akkus das doppelte. Original-LiIon-Akkus der Hersteller schlagen auch schon mal mit mehr als 9 €/Wh zu Buche. So kostete z.B. ein Original-Akku für eine Minolta Dimage A1 mit einer Kapazität von 11 Wh selbst beim deutschen Onlinediscounter anfangs über 100€ !! (Der selbe Akku kostete in den USA übrigens nur 45 $.) (Stand: Frühjahr 2004)

Ein weiteres Akkuproblem ist die Empfindlichkeit gegenüber Kälte. Bei geringen Temperaturen verringert sich die Akkukapazität deutlich. Da sollte man im Winterurlaub die Kamera in der warmen Jacken-Innentasche transportieren. Wenn man nach dem Fotografieren die kalte Kamera in die warme Tasche steckt, kann sich allerdings leicht Feuchtigkeit an (oder sogar in) der Kamera niederschlagen.

Auch große Wärme mögen Akkus nicht besonders. Bei steigender Temperatur nimmt die interne Selbstentladung des Akkus zu, was aber nur von Bedeutung ist, wenn man den geladenen Akku nach einigen Wochen spontan braucht: dann ist er nämlich überraschenderweise leer.

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Der Bild Chip

Rauschen

Es gibt eine Reihe verschiedener Rauscharten, die sich schließlich alle im Foto wiederfinden, um uns den Bildgenuss zu verderben. Da wären z.B.:

(Ich beschränke mich hier auf das thermische Rauschen. Gegen Photonenrauschen kann man nichts und gegen Quantisierungsrauschen wenig machen. Fixed-pattern Rauschen wird von guten Kameras automatisch eliminiert. Außerdem ist das thermische Rauschen im Vergleich ohnehin am größten.)
Der Bildsensor wandelt das einfallende Licht in ein elektrisches Signal um. Dabei erzeugt er auch noch ein Rauschen, das dem Bild hinzugemischt wird. Ist das Rauschen klein genug, dann bleibt es unsichtbar. Das Signal/Rausch-Verhältnis ist also für die Bildqualität wichtig. Der Rauschpegel des Chips ist von der Temperatur abhängig. Während eine Kamera in gemäßigtem Klima akzeptable Bilder liefert, kann die Bildqualität in den Tropen nachlassen. Die guten Lichtverhältnisse in den Tropen können das aber wieder kompensieren. Ordentliches Licht sorgt für ein starkes Nutzsignal am Chip, das den Rauschpegel überdecken kann.

Das Rauschen tritt also besonders bei schlechten Lichtverhältnissen hervor. Eine lichtstarke Optik (großer Linsendurchmesser) führt hier zu einer deutlichen Besserung. Viele Kameras erlauben die Wahl der Kameraempfindlichkeit (entspricht der Wahl eines Films mit einem bestimmten Empfindlichkeit wie ISO100 oder ISO800). Dabei wird natürlich der selbe Chip verwendet, der natürlich nicht auf wundersame Weise empfindlicher geworden sein kann. Es wird einfach nur die Belichtungszeit verkürzt, wie man es auch bei empfindlicherem Film tun würde. Das nun kleinere Bildsignal muss deshalb verstärkt werden. Mit ihm wird auch das Sensor-Rauschen verstärkt. Folglich wird das Bildrauschen mit steigender 'Kameraempfindlichkeit' größer.

Natürlich verbraucht der Bildchip auch selber elektrische Energie, und erwärmt sich dadurch. Die Eigenerwärmung ist um so größer, je mehr Bildpunkte auf kleinstem Raum konzentriert werden. Von zwei Kameras mit gleicher Auflösung, aber unterschiedlich großen Chips, hat die Kamera mit dem kleineren Chip deshalb meistens die höhere Eigenerwärmung und das stärkere Bildrauschen.

Das Signal/Rausch-Verhältnis wird entscheidend durch die Größe der einzelnen Sensorzellen bestimmt. Kleine Sensorzellen liefern ein kleineres Bildsignal, und damit relativ ein größeres Rauschen. Folglich liefert ein 6-MPixel-Sensor ein höheres Rauschen als ein gleich großer 3-MPixel-Sensor. Der Drang zu immer höheren Pixelzahlen geht also mit einer Verstärkung des Rauschens einher. Ein Ausweg wäre die Vergrößerung des Sensorchips. Dadurch steigen aber die Kosten (es wird zusätzlich auch die Optik größer) und die Kamera wird nicht mehr so kompakt. Wer unbedingt eine Subminiaturkamera mit hoher Sensorauflösung haben will, kann also nicht erwarten, das sie bei schlechten Lichtverhältnissen rauscharme Bilder liefert.

Historisch gesehen stieg z.B. bei Kompaktkameras die Bildqualität bis zum 6-MPixel-Sensor an. Die danach blind weiterbetrieben Erhöhung der Auflösung führte zu einer Verschlechterung der Bildqualität durch das höhere Rauschen und die deshalb eingesetzten Entrauschverfahren der Kameraprozessoren.

Einen guten Eindruck vom Rauschen einer Kamera bekommt man bei einer Langzeit-Aufnahme in absoluter Dunkelheit. Dazu lässt man den Objektivdeckel vor der Linse, dunkelt zusätzlich den Raum ab und schießt ein Foto. Wenn möglich sollte man dazu den manuellen Fokus einstellen, und mit manueller Belichtung die längstmögliche Belichtungszeit auswählen. Das so entstandene Foto sollte eigentlich rein-schwarz sein, ist es aber nicht. Man sieht einzelne graue, weiße und auch farbige Pixel. Das ist das Bildrauschen, das der Sensor von sich aus produziert. Eine Minolta Dimage A1 liefert bei ISO100 und 30 Sekunden 'Dunkel-Belichtung' schon eine ganze Menge Rauschpixel, das Ergebnis ist kaum noch erträglich. Wiederholt man das Ganze in der ISO800-Einstellung, erhält man ein hellblaues extrem verrauschtes Bild. Lange Belichtungszeiten sind also nur bei ISO100 sinnvoll.
Übrigens hat die Kamera vorher einen großen Teil des Rauschens (das Fixed -Pattern-Rauschen) automatisch eliminiert, denn diese Kamera nimmt für jedes Foto zwei Bilder auf. Zunächst fotografiert sie die abzulichtende Szene, danach schließt sie den Verschluss in der Optik, und fotografiert mit den identischen Einstellungen (Belichtungszeit und ISO) die Dunkelheit. Das beim zweiten Foto entstehende Rauschen subtrahiert sie automatisch vom vorher aufgenommenen Realbild, um das Sensorrauschen zu eliminieren (dark frame subtraction). Auf diese Art und Weise eliminiert sie das Fixed-Pattern-Rauschen, das durch Unterschiede der einzelnen Sensorzellen eines CCD-Sensors auftritt, und in beiden Fotos identisch ist. Das thermische Rauschen ist aber ein Zufallsprodukt, und auf beiden Bildern unterschiedlich. Dieses thermische Rauschen kann durch diesen Trick nicht eliminiert werden, es könnte sich sogar verstärken.

Herkömmliche Bildsensoren verschwenden 2/3 des mühsam eingefangenen Lichtes. Die Aufteilung in rote, grüne und blaue Lichtsensoren erfolgt mit Lichtfiltern, die jeweils nur den entsprechenden Anteil hindurchlassen. Chemischer Film arbeitet anders. An jedem Punkt des Films liegen mehrere lichtempfindliche Schichten übereinander, die das einfallende Licht nach Farben sortiert auffangen. Nichts wird verschwendet.
Eine neue Generation von Bildsensoren (X3) ahmt das nach. Untereinander liegende lichtempfindliche Elemente empfangen jeweils nur noch Licht einer bestimmten Wellenlänge. Die Eindringtiefe des Lichts  in das Substrat dient zur Aufspaltung nach Farben. So ein Chip könnte deutlich lichtempfindlicher sein, als herkömmliche Lösungen. Da hofft man auf geringes Rauschen.

Sensorgröße
 
Der Bildsensor bezahlbarer digitaler Kameras ist deutlich kleiner als das analoge Kleinbildformat. Um den gleichen Bildausschnitt abzubilden, muss der Chip viel dichter an der Objektivlinse platziert werden als bei KB-Kameras. Die Folge ist eine deutlich höhere Tiefenschärfe. Das klingt zwar gut, aber z.B. die Portraitfotografie lebt davon, die abgelichtete Person scharf vom unscharfen Hintergrund abzuheben. Man stelle sich z.B. nebenstehendes Bild (KB-Foto) mit einem scharfen Hintergrund vor. Das Foto würde seinen Reiz verlieren, da der Blick vom Wesentlichen abgelenkt werden würde.

Man kann versuchen, das durch einen hohen Blendendurchmesser (also kleinen Blendenwert) zu kompensieren, aber die meisten preiswerten Digitalkameras haben dafür zu kleine Objektivdurchmesser.

Eine verringerte Sensorgröße wirkt sich negativ auf die Lichtempfindlichkeit aus, wie hier beschrieben ist.

Auf dem Sensor einer 8 MPixel-Kamera ist ein einzelnes Pixel gerade noch 0,003 mm x 0,003 mm (also weniger als 8 Quadratmikrometer) groß. Ein Kameraobjektiv, das diesen Sensor ausnutzen soll, muss eine optische Auflösung von über 200 lpm erreichen. Das ist 4 mal besser als bei hochwertigen Profilinsen aus der Analogtechnik!  Diese optische Leistungsfähigkeit kostet Geld!
Kompaktkameras mit 12 MPixel haben  Sensorzellen von nur 3 Quadratmikrometern. Keine dieser Kameras hat eine Optik mit ausreichender Auflösung!

Die Größe eines Bildsensors (Chip Format) wird meistens in Zoll angegeben. Dabei entspricht dann die echte Diagonale des Sensors etwa 2/3 des angegebenen Zoll-wertes (aus historischen Gründen). Es gibt eine Vielzahl von Sensorgrößen, von denen ich hier einige aufliste. Als Vergleichswert gebe ich die Größe eines Pixels für einen 5-MPixel-Sensor dieser Größe an. Die aufgelisteten Beispielkameras dienen nur zur Orientierung, und haben nicht 5 MPixel. Eine höhere MPixelzahl bedeutet natürlich automatisch eine geringere Empfindlichkeit.
Die relative Empfindlichkeit beschreibt die Stärke des Bildsignals bei Sensoren gleicher Auflösung und bei gleicher Blendeneinstellung. Daraus ergibt sich das Signal-Rausch-Verhältnis.
Die beste Auflösung ist die maximale Sensorauflösung, bei der die Fläche eines Pixels nicht kleiner als 9 qum (Quadratmikrometer) ist. Bei kleineren Pixelgrößen sinkt die Bildqualität. (http://6mpixel.org/)

Kameratyp
Chip-Format
Sensor-Abmessungen
Pixel-
abstand
Größe der Sensorzelle
(bei 5 MPixel)
beste Auflösung
Sensor-
Diagonale

Brennweiten-
verlängerung
relative Empfindlichkeit
(5 MPixel, gleiche Blende)

Beispiel zur Orientierung
(nicht 5 MPixel)

High-end-SLR
KB (2,6")
36 mm x 24 mm
13 µm
170 qum
96 MPixel
43,26 mm
1
100 %
Canon EOS-1Ds Mark III
SLR
1.8" (APS-C)
24 mm x 16 mm
9 µm 75 qum
42 MPixel
28,8 mm
1,5
44 %
Nikon D2X
-"- 1.7" (APS-C)
22.4 mm x 14,8 mm
8 µm 65 qum
37 MPixel 27 mm
1,6
39 %
Canon EOS 40D
4/3-SLR
4/3"
18 mm x 13,5 mm
7 µm 45 qum
27 MPixel 22,5 mm
2
25 %
Olympus E-400
micro 4/3
4/3"
17,3 mm x 13 mm
7 µm 45 qum 27 MPixel 21,6 mm
2
25%
Panasonic G1
Brige-Kamera
2/3"
8,8 mm x 6,6 mm 3,5 µm 12 qum 7 MPixel 11 mm
4
6 %
Konica Minolta Dimage A2
-"- 1/1.8" 7,2 x 5,3 mm 2,7 µm 7,5 qum 4 MPixel 9 mm
4,8 4 %
PowerShot S500
Kompakt-Kamera 1/2" 6,4 mm x 4,8 mm 2,2 µm 5 qum 4 MPixel 8 mm
5.4 3 %

-"-
1/2.5"
5,7 mm x 4,3 mm
2,2 µm 4,9 qum
3 MPixel 7,14 mm
6
3 %
Nikon Coolpix L14
-"- 1/2.7" 5,37 mm x 4 mm 2 µm 4,2 qum 3 MPixel
6,7 mm
6.4 2 %
Konika Minolta DiMAGE Xg
Handy-Kamera 1/3"
4,8 mm x 3,6 mm
1,7 µm 3 qum
2 MPixel 6 mm
8
1 %

-"- 1/3.2"



2 MPixel

1 %

-"- 1/3.6"
4 mm x 3 mm
1,3 µm 2 qum
2 MPixel 5 mm
9
1 %

-"- 1/4"
3,2 mm x 2,4 mm
1,3 µm 2 qum 1 MPixel
4 mm
11
1 %

Hinweis zur Sensordiagonalen:
Aus historischen Gründen hat spricht man von einem 1"-Sensor bei einer Sensordiagonalen von nur 16,8mm (und nicht etwa 25,4 mm).

Die meisten Kompaktkameras haben einen 1/2.5"-Sensor, der sich aber leider nicht auf 3 MPixel beschränkt, sondern bis zu 12 MPixel aufweist. Die daraus resultierenden Abbildungsprobleme (Rauschen, Beugung ...) versucht die Kameraelektronik durch gezielte Nachbearbeitung des Bildes zu verschleiern. Das Ergebnis ist von minderer Qualität.

Kompaktkameras mit  einem 1/1,8" oder 2/3" Sensor und 6 MPixel stellen für diese Kameraklasse das Optimum da, sie sind aber am Markt leider nicht mehr vertreten (Stand 2008).

reale Auflösung

Jeder Bildsensor-Chip besteht aus Millionen lichtempfindlicher Zellen. Auf einem 6 MPixel-Chip sind in etwa 6 Millionen Zellen in 2000 Zeilen zu je 3000 Zellen angeordnet. Es gibt gegenwärtig drei unterschiedliche Arten von Bild-Sensoren

Der klassische Bildsensor ist der CCD-Sensor. Im Laufe der Jahre, wurde seine Technik perfektioniert, und auf beste Bildqualität optimiert. In CCD-Technik lassen sich zwar Sensoren herstellen, aber keine Bausteine, die zum Betrieb des Sensors nötig sind, wie z.B. Steuerlogik und ADC. Deshalb benötigt ein CCD-Sensor immer noch einen zusätzlichen Signalverarbeitungs/Steuer-Chip in MOS-Technologie.

Inzwischen kann aber auch der Sensor in CMOS-Technologie hergestellt werden. Dadurch kann man Sensor, Steuerlogik und ADC auf einem Chip vereinen. Das senkt die Kosten, und außerdem verbraucht ein CMOS-Sensor nur einen Bruchteil des Stromes, den ein CCD-Sensor benötigt. Die Herstellungstechnologie dieses Chips ist nun aber nicht ausschließlich auf die Bildqualität des Sensors optimiert, die anderen Teile des Chips sollen ja auch gut funktionieren. Als Folge dessen, ist die Bildqualität eines CMOS-Sensors schlechter als die eines CCD-Sensors. Spezielle Rauschunterdrückungsschaltungen sind nötig um das Rauschen eines CMOS-Sensors auf einen vertretbaren Level zu senken.

CMOS-Sensoren finden sich vor allem in Billigkameras. aber auch in teuren SLR-Kameras von Canon (z.B. EOS-1Ds mit 11 MPixel oder EOS-300D mit 6,3 MPixel). Die vergleichsweise großen Sensor-Chips der High-End-Kamera lassen sich offensichtlich in CMOS einfacher herstellen, und bei Preisen von einigen tausend Euro, kann man die Steuerelektronik dann kostendeckend auf einen 2. Chip auslagern. Das vermeidet Kompromisse.

Mosaikfilter auf einem CCD/CMOS-Chip Sowohl CCD wie auch CMOS-Chips sind eigentlich Schwarz-Weiß-Sensoren. Ihre Zellen sind für alle Farben des Lichts empfindlich. Um mit ihnen ein Farbbild aufzunehmen, sind sie mit einem buntem Mosaikfilter versehen, das zu jeder Zelle des Sensors jeweils nur eine Lichtfarbe durchlässt.
CCD/CMOS-Chip Auf jedem Pixel des CCD- oder CMOS-Chips wird also eigentlich nur die Helligkeit einer Farbe gemessen. Die Werte der anderen beiden Grundfarben werden aus den umliegenden Zellen dieser Farben interpoliert (also eigentlich geraten). Das führt zu Problemen, wenn auf einem Bild feinste Strukturen abgebildet werden sollen. Die Interpolation verringert die wirklich abgebildete Bildauflösung um ca. 30%. Ein 6 MPixel-Sensor kann also eigentlich nur ca. 4 MPixel wirklich im Bild wiedergeben.
X3-Chip X3-Sensoren arbeiten prinzipiell anders. Wie der chemische Farbfilm ist der X3-Sensor in mehreren übereinanderliegenden Schichten aufgebaut. Das Licht verschiedener Wellenlänge (also verschiedener Farbe) dringt verschieden tief in das Silizium des Chips ein, so dass die untereinanderliegenden Farbrezeptoren einer Zelle die drei Grundfarben für jeden Pixel des Chips messen können. Ein 6 MPixel-X3-Sensor hat also die volle 6 MPixel-Auflösung. Die Werbung wird einen solchen Chip aber als Chip mit 18 Millionen Farbrezeptoren anpreisen.

X3-Chips sind noch eine Rarität. Ein Beispiel ist die 'Sigma SD9' mit 3,43 MPixel-Sensor.

Farbumfang

Kein Medium kann den gesamten Umfang aller Farben die in der Natur vorkommen Speichern oder wiedergeben. Die Sensoren der meisten Fotokameras haben z.B. eine Rot-Schwäche. Das fällt auf, wenn man z.B. bei einem Gartenbesuch ein paar besonders schöne rote Rosen fotografiert. Das Rot des Fotos hat mit dem originalen Rot der Rosen nicht mehr viel gemein.

Ein weiteres Problem ist Violett. Das Violett am Rand des Regenbogens entsteht eigentlich durch einen "Fehler" des menschlichen Auges. Die für die Farbe Rot zuständigen Sehzellen sind auch im hohen Blau-Bereich etwas empfindlich. Dadurch erscheint uns kurzwelliges Bau (zwischen Blau und Ultraviolett) etwas rotstichig. Wir sehen hier die Farbe Violett. Der Rot-Sensor der Fotokamera ist dagegen im Blau-Bereich unempfindlich. Hochfrequentes Blau (am Ende des Regenbogens) wird deshalb von der Kamera auch als Blau (und nicht als Violett) wiedergegeben.
Mischt man dagegen violettes Licht aus blauem und rotem Licht zusammen, wird diese echte Mischung vom Auge wie auch von der Kamera violett wiedergegeben.

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Sucher und Spiegelreflex (SLR)

(analoge) KB-Kamera

KB-Kameras mit Sucher  sind einfach aufgebaut und billig. Der einfache Sucher hat aber mindestens vier Nachteile.

  1. Die Achse von Sucher und Objektiv sind nicht identisch. Das fällt bei Nahaufnahmen auf, bei denen man durch den Sucher immer einen Bildausschnitt wählt, der zu weit oben-links liegt.
  2. Der wirklich fotografierte Bildausschnitt ist meist deutlich größer als das Sucherbild. Dadurch versuchen die Kamerahersteller sicherzustellen, dass das anvisierte Objekt auch wirklich im Foto enthalten ist.
  3. Bei Zoomkameras zoomt der Sucher nicht mit. Man muss selbstständig anhand von im Sucher eingeblendeten Kästchen abschätzen, wie groß der aufgenommene Bildausschnitt im Vergleich zum Sucherbild ist.
  4. Bei einer Sucherkamera hat man keine Ahnung, welcher Bildausschnitt scharf abgebildet wird. Der Autofokus arbeitet ohne Kontrollmöglichkeit des Bedieners. (Bei Fixfokus-Kameras entfällt dieser Nachteil selbstredend.)
KB-SLR Kameras sind die ausgewachsenen Fotoapparate. Sie erlauben immer eine Einschätzung des wirklich aufzunehmenden Bildausschnitts und der Fokussierung. Das  SLR-Sucherbild ist meist etwa 15% kleiner als der fotografierte Bildausschnitt (außer beim Sportsucher). Unsicherheiten bestehen aber immer noch bei der Einschätzung der Belichtung und der Tiefenschärfe.

digital-Kamera

Digitalkameras mit Sucher haben die selben Nachteile, die auch Sucher-KB-Kameras haben. Trotzdem macht ein Sucher an einer Digitalkamera Sinn (Jetzt fange ich auch schon an deutsche Sätze mit englischem Satzbau abzusondern :-( ). Er benötigt nicht den Strom, den ein LCD-Display verbrauchen würde. Dadurch reicht eine Akkuladung länger, wenn man das LCD-Display abschaltet und dafür den Sucher benutzt.

Die meisten Digitalkameras verfügen über ein LCD-Display, mit dem der anvisierte Bildausschnitt begutachtet werden kann. Mit so einem Display kann man fast wie mit einem SLR arbeiten. Im Gegensatz zur herkömmlichen SLR, erlaubt das Display auch eine Einschätzung der Belichtung und (in Grenzen) der Tiefenschärfe. Außerdem kann man damit bereits aufgenommene Fotos begutachten.Das ist ein deutlicher Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Fotoapparaten. Nachteilig ist der hohe Stromhunger des LCD-Displays. Außerdem ist auch auf einem guten Display bei Sonnenlicht kaum noch etwas zu erkennen. Ein Sucher als Alternative ist also wirklich sinnvoll..

Digitale SLR-Kameras sind hochpreisige Exoten. Außerdem macht das SLR-Prinzip den Digitalkameraentwicklern Probleme. Zur Scharfeinstellung des Bildes wird bei 'normalen' Digitalkameras der Bildsensor verwendet. Der liegt bei SLR-Kameras aber im Dunkeln, solange der Fotograf durch den SLR-Sucher schaut. Deshalb wird bei digitalen SLR-Kameras genau wie bei analogen SLR-Kameras ein zusätzlicher Scharfstell-Sensor eingebaut, der unabhängig vom Bildsensor arbeitet. Der positive Effekt ist eine extrem kleine Auslöseverzögerung. Vom Drücken des Auslösers bis zum 'Schießen' des Fotos ist (im Gegensatz zu digitalen Sucherkameras) kaum eine Verzögerung festzustellen, da die SLR-Kamera das Fokussieren ja bereits im Vorfeld erledigte. Das große Plus der SLR-Kameras ist die Qualität des optischen Suchers, der weder Rauschen noch Pixel kennt (aber auch keine Einschätzung der Belichtungseinstellung erlaubt). Außerdem besitzen die großen SLR-Kameras zwangsläufig große Bildsensoren, die dadurch sehr rauscharm sind. Solche "Riesensensoren" haben einen großen Stromverbrauch und würden sich im Dauerbetrieb stark aufheizen. Durch das Spiegelreflexprinzip wird der Sensor aber nur kurz während des Fotografierens eingeschaltet (in einer Sucherkamera mit LCD-Display-Vorschaubild ist der Sensor immer im Betrieb, wenn man das LCD-Display verwendet).
Prinzipbedingt können SLR-Kameras keine Videos aufnehmen, und zeigen im LCD-Display kein Vorschaubild. Der Einsatz eines halbdurchlässigen Spiegels wäre ein Kompromiss, der bei schlechten Lichtverhältnissen weder genug Licht für die Scharfeinstellung zum Sensor lässt, noch ein helles Sucherbild garantiert. Er wurde nur bei einer älteren Olympus Kamera angewendet.
Die Olympus E-330 hat neben dem typischen SLR-Sensor einen zweiten Sensor, der dauerhaft für das Vorschaubild eingesetzt wird. Seine Nutzung ist aber mit Einschränkungen verbunden. (Das Livebild zeigt nur 92% des Bildes, und der Prismensucher ist recht dunkel und erlaubt keinen Autofokus während der Motivwahl.)

Ein konsequenter Umstieg auf den 'four-thirds'-Standard könnte handliche, preiswerte Kameras hervorbringen.

Eine gute Lösung wäre wohl eine Pseudo-SLR-Kamera, die nur ein SLR-Prinzip vortäuscht, in Wirklichkeit aber durch den SLR-Sucher den Blick auf ein hochwertiges kleines LCD-Display (elektronischer Sucher) freigibt. Dieser Sucher (electronic view finder -EVF) sollte aber eine Auflösung von mindestens 1 MPixel haben, damit man die Fokussierung beurteilen kann.
Solch einen Sucher bietet z.B. die Minolta-Konika Dimage A2. Das ist die erste Kamera mit deren EVF ich sicher die Schärfe beurteilen  bzw. manuell einstellen konnte. Der 1-MPixel-EVF ist kein Overkill. Schließlich verteilen sich die Pixel auf die drei Grundfarben, und so entspricht das 1 MPixel gerade einmal der Auflösung 640x480.

Mit "micro-four-thirds" gibt es einen Standard, der einen EVF mit Wechselobjektiven verbindet. Das erlaubt kompakte Kameras mit guter Bildqualität (vergleichsweise großer Sensor).

Ebenfalls ein guter Weg ist der Einsatz getrennter Sensoren (einer für das Foto und einer für das Vorschaubild) in einer echten SLR, wie es in der Olympus E-330 praktiziert wird.
 

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Das Papierbild
Nur ein Bruchteil der aufgenommenen, digitalen Fotos schafft es jemals bis auf's Papier. Wenn es aber ein Papierbild sein soll, dann kann man das Foto entweder mit dem Tintenstrahldrucker ausdrucken oder von einem professionellen Belichter auf Fotopapier abziehen lassen.

Tintenstrahler
Die Zeit der fototauglichen Tintenstrahler begann vor Jahren mit 720 dpi-Druckern. Inzwischen sind 4800 dpi-Drucker auf dem Markt. Zusammen mit der richtigen Tinte und dem richtigen Papier lassen sich Bilder ausdrucken, die von richtigen Fotos kaum zu unterscheiden sind. Dafür muss man allerdings ein wenig Geduld und Experimentierfreude aufbringen. Das Farbmanagement am PC ist nicht problemlos. Wenn man aber erst mal alle Einstellungen optimiert hat, ist der Tintenstrahler der schnelle Weg zum guten Foto.
Die schnelle Lösung ist leider auch vergänglich, mit der Lichtbeständigkeit der Tinten ist es nicht zum Besten bestellt, auch wenn einige Hersteller hier in den letzten Jahren ein gutes Stück vorangekommen sind.
Ein weiterer Makel des Tintenstrahlers sind die hohen Tinten- und Papierkosten.
Der Tintenstrahler eignet sich also für das schnelle Bild, das nicht Jahre überdauern soll, nicht aber für den Ausdruck einer großen Zahl von Urlaubsfotos, die über viele Jahre aufgehoben werden sollen.
Zukünftig könnten neue Tinten entwickelt werden, die in der Langzeitstabilität dem echten Papierfoto überlegen sind, das scheint aber im Moment keine Priorität zu genießen.

Fotodienst
Ob man einen Internet-Fotodienst oder einen Belichter beim örtlichen Supermarkt bemüht ist egal. Hier erhält man auf Fotopapier ausbelichtete Digitalfotos. Das ist eine dauerhaftere Lösung. Die Preise sind zwar höher als KB-Abzüge, aber garantiert niedriger als Tintenstrahlerdruckkosten. Außerdem kann man die Fotos schon vor dem Druck sichten, sortieren, bearbeiten und retuschieren. Das spart einen Teile der Kosten wieder ein.
Ewig halten Papierabzüge aber auch nicht. Je nach Qualität und Lagertemperatur können nach 10 Jahren schon erste Farbverfälschungen sichtbar werden.

Unterschied zwischen 4:3 Sensor und 3:2 Papierbild

Das Formatproblem (aspect ratio)
Das typische Papierbild hat ein Seitenverhältnis von 3:2 (z.B. 15 cm : 10 cm). Die meisten Kameras nehmen aber die Bilder im Seitenverhältnis von 4:3 auf. Um sie verlustfrei im Labor als Papierfoto auszugeben sind sie also  nicht breit genug bzw. etwas zu hoch. Die Fotolabore beschneiden dann den Bildinhalt oben und unten etwas, um das Papierformat zu füllen.
Das sollte man berücksichtigen, wenn man beim Fotografieren das Objekt im Sucher der Kamera platziert.

Beispiel:
Die Minolta Dimage A1 hat eine maximale Bildauflösung von 1920 Zeilen a 2560 Pixeln. Das sind 4,9152 MPixel im Format 3:4. Bei einer Ausbelichtung auf einen 15 cm x 10 cm Papierabzug, werden nur 1707 Zeilen auf dem Papier wiedergegeben. Das Labor schneidet oben und unten jeweils ca. 100 Zeilen ab. Effektiv nutzt man dadurch nur 4,37 MPixel, das sind 89% des Sensors.

In einigen Labors werden alle Fotos auf die gleiche Höhe gestreckt (z.B. 10 cm wenn man 10x15cm bestellt) und die Bildbreite variiert dann je nach Fotoformat. Ein Bild kann dann also auch breiter oder schmaler als bestellt sein. ein 10x15cm-Foto wird dann z.B. nur 10x13,3 cm groß. Dieses Verfahren ist keine schlechte Lösung, jedenfalls geht dabei kein Bildinhalt verloren.
 

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Ausblick
Der Markt ist in Bewegung. Technisch gesehen ist die Auflösung der Bildsensoren heute für mittlere Ansprüche gut genug. Nun kommt es darauf an, sie mit einer guten Optik, präzisem Sucher, handelsüblichen Akkus und dauerhaft verfügbaren Speichermedien zu koppeln. Die Vergrößerung der Chips (in der Fläche und weniger in der Auflösung) sollte zu geringerem Rauschen bei besserer Empfindlichkeit und besserem Tiefenschärfeverhalten führen.

Der Knipser
Knipskameras gibt es genug, aber ihr Preis ist noch nicht knipskameramäßig.

Der Hobbyfotograf
Für den ambitionierten Hobbyfotografen, fehlt ein Gerätestandard, der den Einsatz von Wechselobjektiven ermöglicht. Man sollte sich weltweit (oder wenigstens Japanweit) auf eine einheitliche Bildsensorgröße sowie einheitliche Brennweiten und Objektiv-Wechselverschlüsse einigen. Dann ließen sich wieder Body und Objektiv verschiedener Hersteller problemlos kombinieren. Die Folge wären bezahlbare Apparate mit guten Parametern, die nicht nach 4 Jahren moralisch verschlissen wären.
Die Sensorauflösung sollte je nach Preis 6 MPixel bis 12 MPixel betragen. Die Speicherkapazität der Speicherkarten muss demzufolge wenigstens 128 MByte betragen (50 Bilder a 12 MPixel im JPEG-Format). Die Datentransferrate beim Beschreiben der Medien sollte nicht unter 3 MByte/s liegen (1 s für ein 12 MPixel-Bild).

Dann würden viele Hobbyfotografen umsteigen, die jetzt noch keinen bezahlbaren Ersatz für ihre KB-SLR-Apparate sehen, aber trotzdem die Digitalgemeinde um ihre Bildbearbeitungsmöglichkeiten beneiden.

Ich hoffe, das sich der von Kodak und Olympus in's Leben gerufene 'four-thirds'-Standard (siehe c't 2002, Heft 25, Seite 28) durchsetzt. Mit einer Sensordiagonalen von 22,5 mm und einer Normalobjektiv-Brennweite von 25 mm bietet er alle Voraussetzungen für handliche leistungsstarke SLR-Kameras. Eine four-thirds-SLR-Kamera einschließlich Objektiv könnte im Vergleich zu einer herkömmlichen SLR-Kamera voraussichtlich 1/3 kleiner und 50% leichter ausfallen.

was zu befürchten ist
Vermutlich wird die digitale Einfachknipskamera mit mit Handy und Organiser verschmelzen. Kein Massenmarktbediener wird es sich leisten können, ein Handy oder einen Organiser ohne Fotofunktion anzubieten. Auf diesem Markt werden sich vor allem Hersteller bewegen, die kaum Erfahrung mit Kameratechnik haben. Die Bildqualität dieser Gimmiks wird schlecht sein, da sich dieses Extra nicht wesentlich auf den Preis auswirken darf. Als Spaßknipse für unterste Ansprüche mag das aber genügen, Lomographie ist ja auch Kult geworden.

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Kaufempfehlung
Natürlich gibt es nicht DIE eine Kamera die ideal für jeden ist, aber ich möchte ein paar Tipps auf den Weg geben.

Kameratyp
Die Grundentscheidung fällt zwischen Kompaktkamera, Bridgekamera und Spiegelreflexkamera (SLR).

Kompaktkamera
Wer mit seiner kleinen analogen Kompakt-Knipskamera zufrieden war, der braucht wahrscheinlich keine 2kg schwere digitale SLR (inklusive Optik und Akkus). Er ist an die unkomplizierte Bedienung einer Kompaktkamera gewöhnt  und  weiß, ihren geringen Platzbedarf zu schätzen. Da er keine professionelle Bildqualität gewöhnt ist, wird er mit einer digitalen Kompaktkamera zufrieden sein. Man sollte aber darauf achten, das die Kamera neben dem LCD-Display auch einen optischen Sucher hat. Das Display ist bei sonnigem Wetter nicht zu gebrauchen.

Bridgekamera
Diese Kameraklasse wurde erst in der digitalen Zeit neu geschaffen. Die Kameras sehen aus wie kleine SLR-Kameras, haben aber keine wechselbaren Objektive. Der Funktionsumfang erreicht SLR-Niveau, die Optik ist ein fest eingebautes 7fach- oder 10fach-Zoom. Die Optik ist deutlich besser als bei Kompaktkameras, aber der Sensorchip ist recht klein, so das die Bildqualität einer SLR bei schlechten Lichtverhältnissen nicht erreicht wird. Eine Bridgekamera passt natürlich nicht mehr in die Hosentasche, sie ist aber immer noch kleiner als eine SLR und wiegt auch nur halb so viel. Somit ist eine Bridgekamera ein guter Kompromiss (daher ja auch das Wort) und eignet sich vor allem  für die Reisefotografie. Sie spricht sowohl Aufsteiger aus der analogen Kompaktklasse wie auch Umsteiger von der analogen SLR an.

Spiegelreflexkamera
Das ist die fotografische Oberklasse. Mit großen Sensorchips liefern SLR-Kameras auch bei schlechten Lichtverhältnissen noch gute Bilder. Das Objektiv ist auswechselbar, und um einen großen Brennweitenbereich abzudecken, sollte man auch mehrere Objektive besitzen. (Der alleinige Einsatz eines einzigen Superzooms an einer SLR ist zwar möglich, liefert aber nicht die optimale Bildqualität.)
Bezahlen muss man das nicht nur mit Geld, sondern auch mit Volumen und Gewicht. Aber eine kleine SLR (z.B. Olympus E-420) mit einer kurzen Festbrennweite als Objektiv (25mm Pancake) ist kompakter als eine Bridgekamera mit ihrem fest angebauten Zoomobjektiv.


Sensorauflösung
Natürlich sollte ein Foto eine hohe Auflösung haben, damit man später auch Ausschnitte vergrößern kann. Eine zu hohe Auflösung verschlechtert allerdings die Bildqualität, da sich das Rauschverhalten der kleinen Sensoren dann deutlich verschlechtert und die Optik überfordert ist. Deshalb sollte man sich hier etwas einschränken.

Zoom
Der vom Hersteller angegebene Zoomfaktor ist in der Regel eine Kombination aus Digitalzom und optischem Zoom. Der Digitalzoom ist aber nichts anderes als eine Ausschnittsvergrößerung des Bildes, die man auch ohne Digitalzoom später am Computer durchführen kann. Entscheidend ist allein der optische Zoom. Auch billige Kameras haben heutzutage einen Dreifachzoom. Das bedeutet, das die größte Brennweite dreimal so lang ist wir die kürzeste Brennweite (oft 35mm .. 105 mm) (alle Brennweiten werden auf Kleinbildformatbrennweiten umgerechnet angegeben). Bridge-Kameras haben oft einen 7-fach oder 10-fach Zoom.
Der Käufer greift instinktiv nach dem Modell mit der längsten Zoombrennweite, weil er damit entfernte Objekte näher heranholen kann. In der Fotopraxis wird aber viel häufiger eine kurze Brennweite benötigt. Die ist aber technisch nur aufwendig zu realisieren. Die meisten Zoomoptiken beginnen erst bei etwa 35mm. Viel praxistauglicher ist aber ein Weitwinkel von 28mm. Daraus ergibt sich
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Fazit
Digitale Kameras machen eine Menge Spaß. Sie sind der schnellste Weg zum fertigen Foto.Wem es auf den Spaß und weniger auf Langlebigkeit ankommt, der sollte zugreifen. Die meisten jetzt verkauften Kameras werden aber keine 5 Jahre überstehen. Dafür ist ihr Preis dann doch recht hoch.

Wer digital fotografiert sollte nicht vergessen, ab und zu auch Abzüge auf Fotopapier belichten zu lassen. Vielleicht ist das alles, was in 10 Jahren noch an Bildmaterial auswertbar ist.

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Autor: sprut
erstellt: 03.12.2002
letzte Änderung: 10.10.2007