Pixel fürs Fotoalbum - wissenschaft.de
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Pixel fürs Fotoalbum

Fotografieren ohne Film liegt voll im Trend. In diesem Jahr werden erstmals mehr digitale als analoge Kameras verkauft. Bei Bildqualität und technischen Möglichkeiten sind die digitalen den herkömmlichen Fotoapparaten inzwischen mindestens ebenbürtig.

Bitte lächeln. Klick! Und die Oma ist im Kasten. Ärgerlich nur, wenn sich Tage nach der Familienfeier beim Anblick der entwickelten Fotos zeigt, dass man der alten Dame im Eifer des Gefechts versehentlich das linke Ohr abgeschnitten hat oder dass Großmama ausgerechnet im Moment des Auslösens die Augen geschlossen hatte. Für einen erneuten Versuch ist es dann zu spät. Mit einer Digitalkamera sind solche Missgeschicke ausgetrickst. Schon wenige Augenblicke nach einem Schnappschuss kann man das Ergebnis betrachten – und, falls nötig, gleich wieder löschen, um das Motiv noch einmal ins Visier zu nehmen.

Neben der Möglichkeit, sofort zu sehen, ob eine Aufnahme gelungen ist oder nicht, bieten Digicams eine Reihe weiterer Vorteile. So braucht man keine Filme zu kaufen, stattdessen werden die Bilder auf Speichermedien gesichert, die sich bis zu mehrere Tausend Mal wiederverwenden lassen. Die digitalen Aufnahmen können zudem problemlos am PC oder Fernseher betrachtet, per E-Mail verschickt, auf eine Homepage im Internet eingefügt oder ausgedruckt werden. Dafür gibt es inzwischen zahlreiche spezielle Fotodrucker für zu Hause oder unterwegs, an denen man die digitalen Fotos zum Teil sogar schneiden oder bearbeiten kann, bevor man sie auf Papier bringt. Alternativ kann man sich Papierabzüge an Terminals beim Fotohändler oder übers Internet bestellen (siehe Kasten „Vom Silizium aufs Papier“, S. 101). Ein weiterer Pluspunkt: Die Bilder lassen sich nach Belieben nachbearbeiten oder auf verschiedenste Weise verfremden. Effekte, die früher nur Profis durch langes Tüfteln im Labor gelangen, kann man an einem Digitalbild per Software selbst mit wenigen Mausklicks realisieren.

Kein Wunder also, dass immer mehr Hobbyfotogra-fen für Schnappschüsse im Urlaub oder zu Hause zu digitalen Geräten greifen. In Deutschland hat sich die Zahl der verkauften Digitalkameras in den letzten Jahren jedes Jahr verdoppelt. Gingen 1999 noch etwa 300000 Digicams über den Ladentisch, so waren es im letzten Jahr bereits 2,4 Millionen – und damit fast genauso viele wie die im gleichen Zeitraum verkauften 2,8 Millionen konventionellen Fotoapparate. Weltweit wurden 2002 über 27 Millionen Digitalkameras abgesetzt. In diesem Jahr werden nach den Prognosen der Marktforscher in Deutschland die digitalen Modelle ihre analogen Pendants bei den Verkaufszahlen zum ersten Mal überflügeln. Beim Umsatz haben sie die analogen Geräte schon lange hinter sich gelassen. Im vergangenen Jahr schwemmten die Digitalen mit einem Verkaufserlös von 925 Millionen Euro rund dreimal so viel Geld in die Kassen der Fotohändler wie konventionelle Kleinbild- und Spiegelreflexkameras.

Und ein Ende des Booms ist nicht abzusehen: Nach einer Umfrage des Fotofachverbands Photo Marketing Association International (PMAI) in Jackson (USA) will jeder zweite Hobbyfotograf seine analoge Kamera spätestens dann, wenn sie kaputt geht, durch ein digitales Modell ersetzen. Das amerikanische Marktforschungsinstitut Gartner Dataquest erwartet, dass in den USA bis zum Jahr 2006 jeder zweite Haushalt eine Digitalkamera besitzen wird – derzeit sind es gut 20 Prozent. Gleichzeitig gehen die Verkaufszahlen von analogen Kameras zurück: In Deutschland sanken sie von 2001 auf 2002 um rund 12 Prozent. Der Umsatz mit Filmen rutschte gleichzeitig um 17 Prozent in den Keller. Dieser Trend zeigt bereits Wirkung: Der japanische Elektronikkonzern Ricoh hat im April angekündigt, die Herstellung konventioneller Kameras im Frühjahr 2004 ganz einzustellen und künftig nur noch digitale Geräte zu fertigen. Die Entwicklungsabteilung für analoge Kameras wurde bereits aufgelöst.

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Digicams haben sich vom exotischen Hightech-Spielzeug zum begehrten Massenprodukt gewandelt. Während die ersten Geräte Anfang der neunziger Jahre technisch noch recht schlicht und dürftig ausgestattet waren und kaum manuelle Einstellmöglichkeiten boten, kommen Digitalkameras der neuesten Generation mit annähernd demselben Funktionsumfang wie herkömmliche Apparate daher. Und auch in Sachen Bildqualität stehen die digitalen den analogen Modellen inzwischen in nichts mehr nach. Gleichzeitig mit der technischen Aufrüstung haben Digicams in den letzten Jahren – unter anderem dank immer billiger werdender Sensorchips und Displays – einen drastischen Preisverfall erlebt: Mussten für die ersten leistungsschwachen Exemplare Anfang der neunziger Jahre noch horrende Summen von umgerechnet mehreren Tausend Euro bezahlt werden, so bekommt man heute eine gute digitale Kamera im Schnitt für deutlich unter 400 Euro. Noch günstiger sind Angebote, die es gerade in der Ferienzeit häufig gibt. So offerierte die Discount-Kette Aldi im Mai eine ordentlich ausgestattete 4-Megapixel-Kamera für 259 Euro und Vobis bot eine mit 3,3 Megapixeln für 199 Euro an.

Digicams mit einer Bildauflösung von vier bis fünf Megapixeln sind die aktuellen Top-Modelle unter den Kameras, die vor allem Hobbyfotografen zum Kauf locken sollen. Sie haben zudem die höchsten Wachstumsraten bei den Verkaufszahlen. Mit vier Millionen Bildpunkten pro Aufnahme kann man selbst auf Papierabzügen im DIN-A4-Format keinen Qualitätsunterschied zu herkömmlich entwickelten Fotos erkennen. Am populärsten sind jedoch immer noch Digitalkameras der 2-Megapixel-Klasse. John Zeppernick, Produktmanager für Digitale Kameras und Zubehör bei Olympus in Hamburg, sieht ihre Auflösung von zwei Millionen Pixel zwar als „die unterste Grenze dessen, was man als Hobbyfotograf an Auflösung braucht“. Für die meisten Aufnahmen würden 2-Megapixel-Kameras jedoch vollauf genügen: „Mit ihnen sind fotorealistische Abzüge bis zum Format 13 mal 18 Zentimeter möglich.“

Allerdings bestimmt nicht allein die Zahl der Pixel die Qualität der digitalen Aufnahmen – auch wenn sie in den Werbeanzeigen der Hersteller stets besonders hervorgehoben wird. „ Das Objektiv und die Bildbearbeitungssoftware der Kamera spielen ebenfalls eine große Rolle“, betont Zeppernick. Die Fähigkeit des Objektivs, feine Details im Motiv, unterschiedliche Farbnuancen und Hell-Dunkel-Kontraste abzubilden, macht gute Aufnahmen überhaupt erst möglich – darin unterscheiden sich Digitalkameras nicht von herkömmlichen Modellen. Die in der Kamera integrierte Software zur Bildbearbeitung erledigt Korrekturen, kümmert sich um eine möglichst natürliche Wiedergabe unterschiedlicher Helligkeiten und Farbschattierungen und ist zuständig für die so genannte Farbinterpolation (siehe Kasten „Elektronen statt Filmrolle“, S.97), die Kompression der Daten und die Beseitigung von kleineren Bildfehlern durch elektronisches Rauschen. Außerdem sorgt die Software der Kamera für die „Scharfzeichnung“ der Bilder: In den meisten Digicams werden die vom Sensor erfassten Strukturen per Software so verändert, dass dem Betrachter das digitale Bild schärfer und kontrastreicher als auf der rohen Aufnahme erscheint.

Bei allen positiven Eigenschaften haben Digitalkameras auch Nachteile. So verbrauchen sie deutlich mehr Strom als analoge Kameras, was sich in einem hohen – und teuren – Verschleiß an Batterien oder einem häufig nötigen Wechseln des Akkus niederschlägt. Ein weiteres Manko: Schnelle Bildfolgen sind mit einer Digicam kaum möglich. Da es stets eine gewisse Zeit braucht, bis die Daten eines Bildes vom Sensor ausgelesen, bearbeitet und auf den Speicherchip geschrieben sind, stellt sich die Kamera nach jedem Schnappschuss erst einmal tot – je nach Gerät zwischen ein paar Zehntelsekunden und mehreren Sekunden lang.

Dennoch arbeiten immer mehr professionelle Fotografen mit digitalen Geräten. Hochwertige digitale Spiegelreflexkameras gibt es inzwischen mit zweistelligen Megapixel-Zahlen und einer sehr umfangreichen Ausstattung. So bietet Canon mit der EOS-1 seit Ende letzten Jahres eine Kamera an, die eine Auflösung von 11,4 Megapixel erlaubt und bis zu zehn Bilder in Serie mit einer Geschwindigkeit von 3 Bildern pro Sekunde aufnehmen kann. Der Preis für die Profikamera: knapp 10000 Euro. Kodak hat mit der DCS Pro 14n seit einigen Wochen eine digitale Spiegelreflexkamera im Programm, die sogar 14 Megapixel Auflösung bietet – zum Preis von rund 6000 Euro.

Doch nicht allein die nackten Zahlen beeindrucken. Auch beim Innenleben der Kameras tut sich einiges. So ist das Canon-Flaggschiff EOS-1 mit einem CMOS-Sensorchip im Vollformat ausgestattet. Das heißt: Der Chip hat mit 24 mal 36 Millimetern die gleichen Maße wie die Aufnahmefläche auf einem Kleinbildfilm – und ist damit riesig im Vergleich zu den sonst üblichen Sensorchips in der Größe etwa eines Centstücks. Der Vorteil: Für die Kamera lässt sich das gesamte Sammelsurium an Wechselobjektiven nutzen, das für analoge Fotoapparate angeboten wird. Andere Hersteller feilen vor allem an den Feinheiten der kleinen Sensorchips. Fujifilm beispielsweise präsentierte im Februar die vierte Generation des so genannten Super-CCD – einer Technik, die vor allem Bildschärfe und Empfindlichkeit verbessern soll (siehe Kasten rechts „Sensible Lichtfänger“). Erste Kameras, die die neuesten Super-CCD-Chips nutzen, hat Fujifilm im Frühjahr auf den Markt gebracht. Weit revolutionärer erscheint eine Technik, die bereits im Februar 2002 von dem US-Unternehmen Foveon vorgestellt wurde. Der Foveon-Chip funktioniert auf ähnliche Weise wie ein gewöhnlicher Film: Anders als herkömmliche CCD- und CMOS-Chips ist er an jedem Bildpunkt für alle drei Grundfarben des Lichts gleichermaßen empfindlich. Dafür sorgt ein Aufbau aus mehreren übereinander liegenden Schichten aus unterschiedlichem Material. Bisher nutzt jedoch erst eine Kamera die Foveon-Technologie: die rund 1600 Euro teure SD9 von Sigma.

Wie bisher geknipst wurde

Als der französische Theatermaler Louis-Jacques-Mandé Daguerre 1837 die ersten Fotografien der Öffentlichkeit präsentierte, hatte er zur Entwicklung chemische Substanzen genutzt, um das Motiv vom lichtempfindlichen Material des Filmstreifens auf Papier zu übertragen. Erst über 140 Jahre später begann die Fotografie von Film, Chemikalien und Dunkelkammer Abschied zu nehmen. Den Anfang machte Sony. Auf der Photokina 1981 in Köln stellte das japanische Unternehmen, das bis dahin vor allem durch Walkmans und Hifi-Anlagen bekannt war, seine „Magic Video Camera“ , kurz „Mavica“, vor: eine Spiegelreflexkamera, die Bilder nicht auf einen mit Silberhalogenid beschichteten Film bannte, sondern auf einer kleinen Diskette – dem „Mavipak“ – speicherte. Die Fotos ließen sich an einem TV-Gerät oder Videomonitor betrachten. Zwar nutzte die Mavica bereits einen CCD-Chip mit einer Auflösung von knapp 0,3 Megapixel zum Aufnehmen der Bilder. Dennoch war sie keine echte Digitalkamera, denn sie speicherte die Bilder in einem analogen Format.

Die Mavica blieb lange ein Prototyp. Erst sieben Jahre später tauchte sie als Produkt in einigen Läden auf. Zwei Jahre früher, im Jahr 1986, hatte Konkurrent Canon mit der RC-701 die erste in Serie hergestellte so genannte Still Video Camera auf den Markt gebracht, die nach dem Prinzip der Mavica funktionierte. Sie kostete etwa 3000 US-Dollar und war vor allem für Pressefotografen bestimmt. Diese nutzten die Canon RC-701 sowie weitere Modelle, die Ende der achtziger Jahre von anderen Herstellern herausgebracht wurden, auch eifrig. Mit den Bildern herkömmlicher Kameras waren die Aufnahmen aber nicht zu vergleichen. Daher stand bei den Fotos in den Zeitungen oft ausdrücklich der Vermerk, dass sie mit einer „Still Video Camera“ aufgenommen wurden – als Entschuldigung für die schlechte Bildqualität.

Die erste echte Digitalkamera, die ihre Bilder in Form einzelner Bits speicherte, entwickelten Anfang der achtziger Jahre Wissenschaftler an der kanadischen Universität Calgary. Sie nutzten das Gerät zum Fotografieren von Polarlichtern. Der Startschuss für die kommerzielle Digitalfotografie fiel 1990 mit der DCS-100 von Kodak. Die Kamera, die in eine Hülle von Nikon eingepasst war, nahm Fotos mit einem 1,3 Megapixel umfassenden CCD-Chip auf. Der übertrug die Daten per Kabel auf eine Festplatte, die sich in einer fünf Kilogramm schweren Elektronik-Einheit befand. Sie musste der Fotograf um die Schulter tragen. Nicht nur die unpraktische Konstruktion trug dazu bei, dass die Kamera nur wenige Käufer locken konnte. Auch ihr Preis von umgerechnet 25000 Euro machte sie für die meisten unerschwinglich.

Mehr Erfolg hatte der Fotoman von Logitech. Das flache und leichte Gerät war schlicht gestaltet und einfach zu bedienen. Es hatte nur einen einzigen Knopf: den Auslöser. Die Kamera, die für umgerechnet rund 1000 Euro zu haben war, konnte nur Schwarzweiß-Aufnahmen mit einer Auflösung von nicht einmal 100000 Pixel machen. 32 Fotos passten auf den internen Speicher des Geräts. 1992 brachte Logitech mit dem Fotoman Plus eine erweiterte Version auf den Markt, mit der man auch Farbbilder aufnehmen konnte. Ein Jahr zuvor hatte Fujifilm die erste Digitalkamera präsentiert, die ihre Fotos auf einer austauschbaren Speicherkarte ablegte.

Mitte der neunziger Jahre begann allmählich der digitale Boom. Die Quick Take 100 von Apple wurde als erste Digicam in großen Stückzahlen verkauft. Sie hatte eine Auflösung von 0,3 Megapixeln und war mit einem Preis von 750 Dollar halbwegs erschwinglich. Danach folgten immer neue Modelle von immer mehr Herstellern. Zusätzlichen Schwung verliehen der digitalen Fotografie das Internet und der rasch anschwellende E-Mail-Verkehr. Damit wuchs auch der Wunsch nach Digitalbildern.

Wie künftig fotografiert wird

Das Rennen um immer mehr Megapixel scheint allmählich zu Ende zu gehen. Aktuelle 2-Megapixel-Geräte bieten eine ausreichende Qualität für Fotos im Format von 10 mal 15 Zentimeter, das die meisten entwickelten Bilder abdeckt. Sie genügen damit für Schnappschüsse, Urlaubs- und Familienfotos. Daher dürften in den nächsten Jahren andere Merkmale der Digicams stärker als bisher ins Blickfeld der Käufer und Hersteller rücken. „Nachdem es sich herumgesprochen hat, dass für Hobbyfotografen die Digitalkamera-Leistungsklasse von zwei bis drei Millionen Pixel völlig ausreichend ist, geht der Trend zu noch mehr Technik-Raffinessen“, sagt Olympus-Produktmanager Zeppernick. Dazu zählen zum Beispiel eine Videofunktion, Wetterfestigkeit und eine benutzerfreundliche Menüführung.

Schon heute sind viele Digicams in der Lage, außer Fotos auch kurze Videoclips aufzuzeichnen. Deren Qualität ist jedoch meist nicht berauschend, die Länge der Filmchen oft auf ein paar Sekunden beschränkt. Nur wenige Kameras können Videosequenzen in TV-tauglicher VGA-Auflösung von 640 mal 480 Bildpunkten mit einer Bildfrequenz von mehreren Dutzend Aufnahmen pro Sekunde aufzeichnen. Künftig aber dürften solche Fähigkeiten zum Maßstab für Digitalkameras werden.

Was sich die Nutzer von Digicams wünschen, belegt eine Befragung von Besuchern der Homepage www.digitalkamera.de im Sommer 2002. Sie ergab, dass die Hobbyfotografen bei einer Digitalkamera am meisten Wert auf eine möglichst lange Lebensdauer der Akkus legen. Auch die Zeitverzögerung beim Auslösen und die Totzeit der Kamera nach dem Speichern einer Aufnahme sollte nach dem Willen der Anwender bei künftigen Modellen deutlich kürzer ausfallen.

Für mehr Tempo beim digitalen Fotografieren kann die Nutzung interner Speicherchips in der Kamera als Ergänzung zu den üblichen mobilen Speicherkarten sorgen. Daneben werden vor allem schnellere Prozessoren in den nächsten Jahren die Digicams beschleunigen. Um die Ausdauer der Akkus zu erhöhen, arbeiten die Kamerahersteller beispielsweise an der Entwicklung Strom sparender Displays. Die farbigen Flüssigkristall-Monitore (LCD), die bisher als Sucher, Bildvorschau und Menütafel dienen, gehören zu den größten Stromfressern einer Digitalkamera. Sie könnten künftig durch Bildschirme aus so genannten OLEDs (organischen Licht emittierenden Dioden) ersetzt werden. Diese bestehen aus mehreren dünnen Schichten unterschiedlicher Kunststoffe, die durch eine elektrische Spannung zum Leuchten gebracht werden. Da OLEDs – anders als LCDs – selbst Licht aussenden, ist keine Hintergrundbeleuchtung nötig. Das dämpft den Hunger des Displays nach Energie. Kodak brachte mit der EasyShare LS633 im April dieses Jahres die erste Digitalkamera mit einem OLED-Display auf den Markt.

Die Online-Umfrage offenbart auch, dass viele Anwender das vom Kleinbildfilm vertraute Seitenverhältnis der Fotos von 3/2 gegenüber dem bei Digitalkameras gebräuchlichen 4/3-Verhältnis bevorzugen. Der Unterschied im Format führt etwa dazu, dass die mit einer Digicam aufgenommenen Fotos nicht auf die gebräuchlichen Bildformate, wie 9 mal 13, 10 mal 15 oder 13 mal 18 Zentimeter, passen. Beim Belichten der Aufnahmen bleiben deshalb entweder weiße Ränder auf den Abzügen, oder die Aufnahmen müssen durch Abschneiden von Teilen der Bilder auf die Größe des Fotopapiers gebracht werden. Auch beim Benutzen von Wechselobjektiven wirkt sich der Formatunterschied aus. Da deren Strahlenführung und optische Abbildungsleistung der analogen Technik angepasst sind, zeigen sie bei digitalen Kameras nicht ihr volles Können. Das beklagt man auch bei Olympus. Das Unternehmen hat daher Sensorchips entwickelt, deren Format dem eines Films entspricht. Erste damit ausgestattete Kameras plus Zubehör soll es ab Ende dieses Jahres geben.

Mehr Bewegung ist in einem anderen Bereich: Neuerdings können viele Mobiltelefone fotografieren (bild der wissenschaft 3/2003, „ Linse am Hörer“). Die Bilder der Kamera-Handys lassen sich auf andere Telefone, an einen PC oder sogar direkt ins Fotolabor schicken. Zwar sind Auflösung und Qualität der per Handy aufgenommen Schnappschüsse bei den bisherigen Geräten gerade mal gut genug, um ansehnliche Bilder in Passbild-Größe aufs Papier zu bringen. Doch die technische Entwicklung verläuft rasant. Das japanische Unternehmen NTT DoCoMo hat angekündigt, in Japan noch in diesem Jahr ein Handy mit integrierter Digicam, die über ein Megapixel Auflösung bietet, auf den Markt zu bringen. Das Kamera-Handy kann damit immerhin mit einfacheren „normalen“ Digitalkameras konkurrieren.

Beim Entwicklungslabor-Betreiber Cewe Color stellt man sich schon auf den erwarteten Boom ein. Das Unternehmen plant, in den nächsten Monaten seine Terminals, die europaweit bei vielen Fotohändlern stehen, für die Annahme von Bilddateien aus Kamera-Handys nachzurüsten. Dazu werden die Stationen mit einer Infrarot- oder Bluetooth-Schnittstelle ausgerüstet, über die sich die digitalen Fotos drahtlos vom Speicher des Telefons auf das Terminal übertragen lassen. Dass das Geschäft mit Mobiltelefonen mit eingebauter Digicam kräftig brummen wird, davon sind die Experten des Marktforschungsinstituts Strategy Analytics überzeugt. Nach ihrer Prognose werden 2007 weltweit rund 147 Millionen Kamera-Handys verkauft – rund zehnmal so viele wie 2002. Damit würde selbst der Absatz reiner Digitalkameras bei weitem überflügelt. Ihn schätzen die Marktforscher für das Jahr 2007 auf etwa 95 Millionen Geräte.

Ralf Butscher

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