Digitalkamera Bildqualität

Die modernen Digitalkameraobjektive haben einen telecentrischen Strahlenverlauf, d.h. die Lichtbündel werden so weit wie möglich rechtwinklig und paralell zum Messfühler gerichtet. Dadurch können die Röhrenpixel das eingestrahlte Objekt besser absorbieren als bei schrägen Ausstrahlungen. Um so feiner die Zeilenpaare, die eine Linse erkennen kann, desto genauer werden die Strahlungen auf die Einzelpixel getroffen und desto weniger Überlappungen treten auf, was dazu führt, dass ein Lichtbündel auf Bildpunkte mit verschiedenen Lichtfarben auftrifft.

Zu den bedeutendsten Neuerungen in der Objektiv-Entwicklung zur Verbesserung der Bildqualität von digitalen Kameras gehören unter anderem Auflösungen, telezentrischer Strahlenverlauf, Nanobeschichtung für Reflexionsfreiheit und Farbkontrolle, der Gebrauch von asphärischen Objektiven und Optiken mit anormaler Streuung zur Behebung von Abbildungsfehlern wie Abbildungsfehlern, Kantenschatten oder Verzerrungen. Um ein perfektes projiziertes Abbild zu erhalten, sollte das Pixel-Raster der Objektivauflösung des Sensors entsprechend sein.

Für die Bildqualität wichtige Eigenschaften des Sensors sind die Gesamtgrösse, Anzahl, Grösse, Struktur und Sensitivität der Einzelpixel (Bildelemente) sowie das zur Aufnahme der Farbinformation benutzte Filtergitter. Das Signal-Rausch-Verhältnis der gelesenen Information beeinflußt die weitere Verarbeitung des Digitals. Für die Digitalbildaufnahme werden drei Hauptsensortypen verwendet: CCD (Charged Coupled Device), CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) und die dazugehörigen Leitungen, wie die Foveon-Sensoren.

Letztere ordnen die lichtsensitiven Bildpunkte nicht nebeneinander, sondern aufeinander. Es können nicht nur mehr oder grössere Bildpunkte pro Bereich aufgenommen werden, sondern auch alle farbigen Informationen innerhalb eines Bogens. CCD- und CMOS-Sensoren (mit Ausnahme des Foveon-Sensors) nutzen für die Farbinformationserfassung Farbfiltergitter, die zum Teil sehr verschieden angeordnet sind.

Der Sensor ist so groß, dass die Zahl der zu platzierenden Bildpunkte begrenzt wird. Es können entweder mehr oder weniger große Bildpunkte auf einer bestimmten Oberfläche platziert werden. Immer mehr und kleine Bildpunkte können weniger Helligkeit aufnehmen und erfordern daher höhere Signalverstärkungen, was zu höherem Rauschen oder geringerer ISO-Empfindlichkeit führt.

Bei den meisten Kompakt- oder Super-Zoom-Kameras kommen kleine Kameras zum Einsatz. Die meisten der in qualitativ hochstehenden digitalen Kameras der neusten Gerätegeneration verwendeten Sensorik sind so genannte Backlit-Sensoren (Backside Illuminated oder BSI oder BI), bei denen die leitfähigen Spuren auf der Sensorrückseite aufgedeckt werden. Das bedeutet, dass diese Linien hinter den lichtsensitiven Pixeln verlaufen, die sich so fugenlos zusammenfügen können.

Entweder können mehr oder grössere Bildpunkte auf der selben Oberfläche platziert werden. Mit einer größeren Anzahl von Pixeln wird die Grundvoraussetzung für eine hohe Bildauflösung geschaffen. Grössere Bildpunkte können mehr Helligkeit aufnehmen, was eine grössere Lichtempfindlichkeit für Schwachlichtaufnahmen ermöglicht. Seit geraumer Zeit wird ein Kunstgriff angewandt, um die Lichtempfindlichkeit zu erhöhen und die Lichtstrahlung zu fokussieren: die Mikrolinse, die auf jedes einzelne Bildpunkt aufgebracht wird.

Damit kann der Fühler mehr Helligkeit erkennen. Die Rechnerleistung und die eingesetzten Bildentwicklungsalgorithmen entscheiden über die Bildqualität und die Wiedergabegeschwindigkeit. Der Prozessor spiegelt seine Leistung sowohl in der Bildqualität als auch in der erreichbaren Zeit wieder.

Während das Rennen immer noch im Gange ist, haben Hersteller und Konsumenten herausgefunden, dass grössere Sensorik mit weniger Pixeln die gleichen oder gar besseren Resultate liefert als bei Systemen mit kleineren und mehr Pixeln. Einige Kompaktkameramodelle der neuen Premium-Generation bieten überraschend weniger Bildpunkte als ihre Vorgänger, bieten aber trotzdem eine hohe Bildqualität bei schwierigen Lichtverhältnissen und kürzeren Bildintervallen für schnelles, kontinuierliches Fotografieren und qualitativ hochwertige, flüssige Videos in Full-HD-Qualität mit mehr Bildern pro Sekunde. 2.

Für die optimale Koordination aller Beteiligten in der Bildverarbeitungskette ist letztendlich die erzielbare Bildqualität erforderlich.