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Technische Grundlagen der Digitalfotografie

Das Gute an der digitalen Fotografie ist, dass kein Film mehr verbraucht wird für all die überflüssigen Fotos, die gemacht werden, weil heutzutage fast jeder eine Digitalkamera besitzt - und wenn es auch nur die im Handy eingebaute ist. So werden wenigstens nur Speicherchips und Festplatten mit dem ganzen Mist zugemüllt, der da fotografiert wird, aber keine Rohstoffe verschwendet. Der Anspruch ist, dass die Kamera ganz von selbst schöne Bilder macht, wenn man auf den Auslöser drückt. Das Handwerk des Fotografierens will heute kaum mehr jemand erlernen und mit der Technik, die das digitale Fotografieren möglich macht, wollen sich die meisten nicht befassen. Zugegebenermaßen haben moderne Kameras Fotoprogramme, die vieles automatisch sehr gut machen, aber auch da muss man verstanden haben, was die Programme machen, um sie richtig einzusetzen. Denn gerade das mangelnde Verständnis der Technik ist eine der Hauptursachen für die vielen schlechten Bilder. Da leider auch Industrie und Medien wenig Interesse zeigen, allgemeinverständlich über die technischen Grundlagen zu informieren, will ich das im folgenden mal versuchen.

Fotochip, Farbtiefe und Auflösung

Dort wo früher in der Kamera der Film war, ist heute ein extern Fotochip, auf den die Optik ein kleines Bild von der realen Welt projiziert. Der Fotochip ist mit vielen lichtempfindlichen Zellen, den so genannten "Pixeln", bedeckt, die das Licht des projizierten Bildes einfangen und in elektrischen Strom umwandeln: viel Licht (hell) ergibt viel Strom, wenig Licht (dunkel) erzeugt wenig Strom. So entsteht ein Punkteraster, welches dem Bild in seinen Helligkeitswerten entspricht - ein Digitalfoto. Aber wo kommen die Farben her? Damit das eingefangene Digitalbild farbig wird, setzt man vor die Fotozellen Farbfilter, die jeweils nur das Licht einer der 3 Grundfarben Grün Blau und Rot durchlassen. Man kann sich die Fotozellen als kleine Töpfe vorstellen, die farbiges Licht einfangen. Für einen farbigen Bildpunkt sind jeweils 4 Töpfchen erforderlich - 2 grüne, ein blaues und ein rotes. Um die Farbe des Bildpunktes zu bekommen, wird der Inhalt der 4 Töpfe zusammengekippt. Es hat komplizierte physikalische Gründe, warum für eine korrekte Farbdarstellung 2 grüne Töpfe gebraucht werden. Das kann man versuchen zu extern verstehen (viel Spaß!) oder man nimmt es einfach als gegeben hin. Ich habe mich für Letzteres entschieden. Sehr viel leichter einzusehen ist dagegen, dass man umso mehr unterschiedliche Farben zusammenmischen kann, je größer die Töpfe sind, weil man dann das Mischungsverhältnis der 3 Grundfarben feiner variieren kann. Die Größe der Fotozellen hat also Einfluss auf die mögliche Farbtiefe.

Nehmen wir an, Sie haben einen Bildschirm mit der Auflösung 1280 x 960 Bildpunkten (diese Bildpunkte heißen verwirrenderweise auch "Pixel") und wollen ein Digitalfoto machen, das da genau draufpasst. Dann brauchen Sie einen Fotochip mit 1280 x 960 x 4 = 4 915 200 Fotozellen, also knapp 5 Megapixel (5 Millionen Pixel). Wenn Sie sich die technischen Daten von Geräten anschauen, müssen Sie also berücksichtigen, dass für ein Pixel auf dem Bildschirm immer 4 Pixel auf dem Fotochip notwendig sind. Die Anzahl der Fotozellen auf dem Fotochip bestimmt, wieviele Details ein Digitalfoto zeigen kann.

Farbtiefe und Detailreichtum sind also konträre Zielsetzungen. Macht man die Fotozellen größer, um eine höhere Farbtiefe zu erreichen, passen weniger davon auf den Fotochip und die Auflösung wird geringer. Packt man dagegen mehr Fotozellen auf den Chip, so muss man sie kleiner machen, was die mögliche Farbtiefe einschränkt. Und wenn man schließlich die Fotochips selbst immer kleiner macht, um kompaktere Kameras bauen zu können, dann verringern sich sowohl die Auflösung als auch die extern Farbtiefe.

Technisch gute Bilder

Damit wir ein Foto als "gestochen scharf" empfinden, ist nicht nur Detailreichtum erforderlich, sondern auch feine Farbabstufungen, denn oft sind ja gar nicht so viele Details zu sehen, dafür aber ein weites Farbspektrum. Eine einseitige Erhöhung der Auflösung führt bei solchen Motiven zu stumpfen, flach wirkenden Bildern. Ein ausgewogener Kompromiss aus Auflösung und Farbtiefe wäre ideal. Leider führt jedoch der ungebremst anhaltende Megapixelwahn, in dem sich die Hersteller mit immer höher auflösenden Kameras gegenseitig überbieten, dazu, dass die technischen Daten für den Laien zwar immer besser ausschauen, die Bilder, welche die Fotochips liefern, aber häufig eher schlechter werden.

Weil auch die Kameras immer kleiner werden sollen, damit man sie immer dabei haben kann, muss man die Fläche der Fotochips immer weiter reduzieren. Um diese Tatsache zu verschleiern, hat sich die Industrie eine raffinierte Maßeinheit für die Chipfläche ausgedacht: Eins geteilt durch Quadratzoll. Je kleiner die Fläche, desto größer wird hier die Zahl im Nenner und suggeriert damit, dass sich etwas verbessert, das in Wirklichkeit schlechter wird.

Was die Hardware nicht mehr hergibt, versucht man, durch Software auszugleichen. So werden Bilder ausgerechnet, die mit dem, was der Fotochip aufgenommen hat, nicht mehr viel zu tun haben. Und bei entsprechender Einstellung wird die Auflösung der ausgerechneten Bilder noch weiter erhöht. Aber es ist wohl leicht einzusehen, dass Details, die der Fotochip nicht aufgenommen hat, auch durch noch so raffinierte Algorithmen nicht mehr dazugerechnet werden können.

Die Hardware der Digitalkameras wird also zur Zeit immer schlechter, obwohl uns die Werbung weismachen will, dass sie ständig verbessert wird. Zugegebenermaßen kann die Software moderner Kameras eindrucksvolle Bilder ausrechnen, allerdings nur, wenn die Einstellungen stimmen.

Man sollte an der Kamera nicht immer - nach der Methode "viel bringt viel" - die höchste Auflösung einstellen, die angeboten wird. Suchen Sie nach einer Einstellung, bei der Sie nach obiger Formel (Breite x Höhe x 4) ungefähr auf die Anzahl der Megapixel auf dem Fotochip kommen. Dafür sollten Sie aber die Farbtiefe so hoch wie möglich einstellen. Dieser Parameter wird von den Herstellern oft gut versteckt und verbirgt sich hinter Menüoptionen wie "Bildqualität - fein".

Den größten Qualitätssprung erzielt man aber mit der Anschaffung einer digitalen Spiegelreflexkamera und das liegt wiederum an der Fläche der verbauten Fotochips. Die ist nämlich bei vergleichbaren Megapixelzahlen bei der Spiegelreflexkamera etwa 10 mal so groß wie bei einer Kompaktkamera. Der folgende Größenvergleich verdeutlicht das. 

CCD-VergleichDie gelbe Fläche entspricht 24 x 16 mm (1,8 Quadratzoll). Das ist das ehemalige APS Filmformat, das in einigen Kompaktkameras verwendet wurde. Fotochips dieser Größe sind in vielen digitalen Spiegelreflexkamas zu finden. Einige bieten sogar die Größe des Kleinbildfilms (36 x 24 mm). Die orange Fläche dagegen repräsentiert einen Fotochip aus Kompaktkameras der Größe 1/1,7 Quadratzoll, das entspricht 7,2 x 5,3 mm. Die zehnfache Fläche bedeutet natürlich 10 mal soviel Farbdynamik bei gleicher Auflösung.

Handwerk Fotografie

Die Anschaffung einer digitalen Spiegelreflexkamera lohnt sich nur, wenn man bereit ist, das Handwerk Fotografie zu erlernen. Wenn man einfach nur alles auf Automatik einstellt, draufhält und abdrückt, macht eine Spiegelreflexkamera schlechtere Bilder als eine Kompaktkamera. Außerdem kann man ja eine Spiegelreflexkamera nicht einfach in die Hemd-, Blusen- oder Hosentasche stecken. Man trägt je nachdem, wieviel Zubehör man anschaft, ein bis einige Kilo an Werkzeugen mit sich herum. Und diese Mühe wird man nur auf sich nehmen, wenn man die Bedienung richtig beherrscht. Deshalb mein Rat: Erst ein Buch kaufen und lesen. Nur wenn Sie danach immer noch Lust verspüren, das Gelesene zu erlernen, sollten Sie sich auf die Suche nach der passenden Spiegelreflexkamera machen.

Bücher über das Fotografieren gibt es natürlich tausende, aber hier ist meine persönliche, ganz subjektive Empfehlung:

John Hedgecoe
Fotografieren - Die neue große Fotoschule
Verlag Dorling Kindersley, 2008

Gibt es gedruckt z.B. bei extern amazon.

Stand: Dezember 2012 | Impressum