Digitalkameras (CCD-Kamera) haben weitgehend den gleichen Aufbau wie herkömmliche Kameras. Sie sind mit einem Bildschirm, optischem Sucher oder beidem ausgestattet. Kern einer Digitalkamera ist der Lichtsensor, der CCD-Chip (englisch charge-coupled device, »ladungsgekoppeltes Schaltelement«). Dieses Halbleiterbauelement besteht aus vielen schachbrettartig angeordneten Zellen (Pixel). Der CCD-Chip befindet sich in der Kamera an der Stelle, wo sonst die Filmebene ist. Unter Lichteinwirkung sammeln sich Elektronen in den Zellen des CCD-Chips, wobei die Zahl der Elektronen ein Maß für die Dauer und Intensität des eingefallenen Lichtes ist.
Vor einer Bildaufnahme werden zunächst die Elektronen in den Zellen gelöscht. Dann wird durch das Kameraobjektiv ein Bild auf die Chipoberfläche projiziert. Nach einer bestimmten Zeit werden die Zellen ausgelesen und die jeweilige Anzahl der Elektronen gezählt. Damit ordnet man jedem einzelnen Pixel eine bestimmte Helligkeit zu. In Verbindung mit den jeweiligen Koordinaten der Pixel lässt sich aus diesen Werten ein digitalisiertes Bild berechnen. Nach dem Auslesen der Zellen werden die Bilddaten in einem Halbleiterspeicher innerhalb der Kamera abgelegt.
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Der Bildspeicher in der Kamera kann oftmals wesentlich mehr Bilder speichern als ein herkömmlicher Film. Wenn der Speicher voll ist, müssen die Bilddaten für eine weitere dauerhafte Speicherung ausgelesen werden. Für das Auslesen und Weiterverarbeiten der gespeicherten Bilder gibt es folgende Möglichkeiten:
- Die Bilder können mit einem Farbdrucker, der über eine serielle Schnittstelle direkt mit der Kamera verbunden wird, auf Papier ausgedruckt werden.
- Die Bilddaten werden zunächst über eine serielle Schnittstelle in einen PC übertragen und dort auf einer Festplatte oder einer speziellen, beschreibbaren Compact Disc (Bild-CD) gespeichert. Anschließend können die Bilder vom PC aus mit einem Farbdrucker ausgedruckt werden.
- PCs bieten mit entsprechender Software vielfältige Möglichkeiten zur Bildmanipulation, die weit über die Möglichkeiten der herkömmlichen Retusche oder Bildmontage hinausgehen. Spezielle Computerprogramme für die Bildbearbeitung ermöglichen z. B. das Entfernen oder Bewegen einzelner Bildelemente, den Wechsel oder die Änderung der Farbe, das Zusammenfügen von verschiedenen Bildern oder Bildteilen, die Veränderung von Schärfe und Kontrast und anders mehr.
Neben dieser von der Aufnahme bis zum Ausdruck durchgängig digitalen Bilddatenverarbeitung besteht auch die Möglichkeit, herkömmlich aufgenommene Bilder zu digitalisieren, im PC zu speichern und weiterzuverarbeiten. Dazu gibt es Filmscanner, die Bilder von Negativfilmen oder Diafilmen optisch abtasten (scannen), in digitale Bilder umsetzen und zu einem PC übertragen.
Grenzen der digitalen Fotografie
Die herkömmliche chemische Fotografie bietet neben Preisvorteilen noch immer die bessere Bildqualität. Entscheidend ist hierbei vor allem die Bildauflösung. Ein normales Kleinbildnegativ, mit einer einfachen Amateurkamera aufgenommen, hat eine Auflösung von ca. vier Millionen Bildpunkten. Eine derartige Bildqualität erreichen selbst sehr teure professionelle Digitalkameras bisher kaum. Die Auflösungsgrenze von digitalen Amateurkameras liegt derzeit bei ca. 2 Millionen Bildpunkten. Dies entspricht gerade der Auflösung eines guten Computermonitors (1024 × 768 Bildpunkte).
Außerdem ist die Qualität der Farbdrucker noch eine Schwachstelle. Die digitale Fotografie macht jedoch rasante Fortschritte und die Bildqualität wird ständig verbessert, wodurch der Qualitätsvorsprung der herkömmlichen Fotografie schwinden wird. In Bezug auf die Lichtempfindlichkeit ist die digitale Fotografie schon heute überlegen. Mit CCD-Kameras lassen sich auch bei sehr schwachem Licht Bilder aufnehmen, was z. B. in der Astronomie beim Fotografieren von Sternen ausgenutzt wird.
Häufige Fragen und Antworten
Was ist eine Digicam?
Als Digicam oder Digitalkamera wird eine Kamera bezeichnet, die anstelle von Filmen einen CCD-Chip zur Aufnahme von Bildern verwendet. Der CCD-Chip ist ein Halbleiterbauelement, das aus vielen Pixeln besteht und die Dauer und Intensität des Lichts misst. Die Bilddaten werden digitalisiert und in einem Speicher abgelegt.
Wie funktioniert eine Digicam?
Vor einer Bildaufnahme werden die Elektronen in den Zellen des CCD-Chips gelöscht. Dann wird das Bild durch das Kameraobjektiv auf die Chipoberfläche projiziert. Die Zellen werden ausgelesen und die Anzahl der Elektronen pro Pixel wird gezählt, um die Helligkeit jedes Pixels zu bestimmen. Diese Werte werden digitalisiert und zu einem Bild berechnet. Die Bilddaten werden in einem Speicher innerhalb der Kamera abgelegt.
Wie werden Digicam-Bilder gespeichert?
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Digicam-Bilder zu speichern. Die Bilder können entweder direkt mit einem Farbdrucker auf Papier ausgedruckt werden oder über eine serielle Schnittstelle in einen PC übertragen und dort auf einer Festplatte oder einer speziellen speicherbaren Compact Disc gespeichert werden. Der PC bietet auch vielfältige Möglichkeiten zur Bildmanipulation, wie das Entfernen oder Bewegen von Bildelementen oder die Änderung von Farben.
Welche Grenzen hat die digitale Fotografie?
Die digitale Fotografie hat noch einige Grenzen im Vergleich zur herkömmlichen chemischen Fotografie. Die Auflösung von Amateurkameras liegt derzeit bei ca. 2 Millionen Bildpunkten, während herkömmliche Filme eine Auflösung von ca. vier Millionen Bildpunkten haben. Auch die Qualität der Farbdrucker stellt noch eine Schwachstelle dar. Dennoch entwickelt sich die digitale Fotografie stetig weiter und die Bildqualität wird verbessert.