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.

Digitale Bilddatenverarbeitung

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:

1. Die Bilder können mit einem Farbdrucker, der über eine serielle Schnittstelle direkt mit der Kamera verbunden wird, auf Papier ausgedruckt werden.
2. 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.