Digitale Fotografie vom Foto bis zum Archiv

Du willst eine Kamera wählen, die Auflösung einordnen und deine Bilder als Dateien sicher ablegen. Die digitale Fotografie speichert das Bild eines Sensors auf einem digitalen Träger, und du triffst vor dem Auslösen die Entscheidung über Format und Kompression.

Was unterscheidet digitale Fotografie von analoger Fotografie?

Als Digitalfotografie wird die Fotografie mithilfe eines digitalen Bildsensors bezeichnet, dessen Bilddaten auf einem digitalen Datenträger gespeichert werden. Die technischen Grundlagen weichen von der klassischen, optochemisch basierten Fotografie ab und ähneln bei der Bildwandlung einerseits der Videotechnik und andererseits den bildgebenden Verfahren. Wenn du Papierbilder, Negative oder Dias scannen lässt, entsteht keine digitale Fotografie in diesem Sinne, sondern eine digitale Bildbearbeitung. Für dich zu Hause bedeutet das einen klaren Schnitt: Entweder nimmt der Sensor das Motiv direkt digital auf, oder du arbeitest nachträglich mit einer Kopie einer analogen Vorlage.

Wie kam das digitale Bild in die Kamera?

Russell Kirsch von NBS hatte schon 1957 den Digitalscanner entwickelt. Das allererste so gescannte Bild war ein Babyfoto seines neugeborenen Sohns Walden mit 176 mal 176 Bildpunkten. Auf diesen Ideen baute Steven Sasson in den frühen 1970er Jahren auf. Der 1975 von Steven Sasson bei Kodak entwickelte Prototyp gilt als Vorreiter der Digitalkamera und wurde als portable all electronic still camera bezeichnet. Das Potenzial der Entwicklung wurde jedoch nicht erkannt. Gemeinhin gilt die 1981 von Sony unter dem Namen Mavica vorgestellte erste kommerzielle Kamera nach demselben Funktionsprinzip als Ur-Digitalkamera. Diese Kamera arbeitete jedoch mit einem Magnetband, auch Video-Floppy genannt, das keine digitale Speicherung der Daten zuließ. Vor allem in den USA brachten Hersteller wie Canon, Nikon, Konica oder Fuji Weiterentwicklungen dieses Modells auf den Markt. In Europa war das Interesse an dieser Technologie eher verhalten.

Wann wurde die Kamera wirklich digital?

Die erste wirkliche Digitalkamera stellte 1991 die kalifornische Firma Dycam auf der Computerfachmesse CeBIT unter dem Namen Model 1 vor. Die Kamera war mit einem lichtempfindlichen CCD-Sensor sowie einem Speichermodul ausgestattet, das die direkte Übertragung der Bilder auf den Computer ermöglichte. Sie arbeitete im schwarz-weißen Aufnahmemodus mit einer Auflösung von 376 mal 284 Bildpunkten, und die Fachpresse war begeistert. Das US-amerikanische Wirtschaftsmagazin Fortune schrieb, Filme, Chemikalien und Dunkelkammer würden durch den Computer ersetzt. Auf der photokina in Köln, einer internationalen Fachmesse für die Foto- und Bildbearbeitungsbranche, präsentierten 1992 nahezu alle namhaften Firmen ihre Prototypen. Neben Kodak und Rollei waren Sony und Leaf mit Digitalkamerastudien vertreten, denn das Schlagwort Digital Imaging verkündete für alle die Entstehung eines neuen Marktes. Nur zwei Jahre später lautete das Motto der photokina „digital total“. Das Jahr 1994 gilt in Deutschland als offizielles Startjahr der digitalen Fotografie, weil die Vogelsänger-Studios den Einsatz von Digitalkameras bekannt gaben. Die Studios arbeiteten im Bereich Interieurfotografie und waren für hohen Qualitätsanspruch an Bilder, Bildermacher und Handwerkszeug bekannt. Die ersten Modelle kosteten anfangs etwa 2.000 DM, nach heutiger Kaufkraft rund 1.900 Euro, und die Verbraucher übten sich in Zurückhaltung. PC- und Fotoexperten schrieben 1994, die digitale Fotografie werde für den oft zitierten Otto Normalverbraucher erst interessant, wenn Handelsketten einfach zu handhabende Kameras als Massenware anbieten und der Fotohandel preisgünstige Papierbilder aus elektronischen Aufnahmen herstellt.

Wie entsteht das Bild aus Licht?

In der Digitalfotografie werden zur Wandlung der Lichtwellen in digitale Signale Halbleiterstrahlungsdetektoren in CCD- oder CMOS-Technik als Bildsensoren verwendet. Bei dieser Digitalisierung eines analogen Bildes handelt es sich um eine Bildwandlung, bei der eine Diskretisierung und eine Quantisierung durchgeführt werden. Die Diskretisierung zerlegt das Bild in Bildpunkte, die Quantisierung wandelt die Farbinformation in einen digitalen Wert um. Wenn du die Bilder danach auf den Rechner überträgst, hilft dir ein geordnetes Heimnetzwerk mit WLAN und LAN für die Ablage auf dem heimischen Rechner.

Was passiert mit Film, wenn du ihn scannen lässt?

Eine Übergangslösung zwischen analoger und digitaler Fotografie stellt die Fotografie mit dem klassischen Silberfilm dar, bei der anschließend das Negativ oder Positiv zunächst mit einem Scanner digitalisiert wird und dann das gespeicherte Bild digital weiterbearbeitet wird. Als kostengünstigere Variante können etwa seit 1999 sogenannte hochaufgelöste Scans gemeinsam mit der Filmentwicklung bestellt werden. Auf der gelieferten CD sind die Aufnahmen mit geringerer Auflösung im verlustbehafteten JPG-Format gespeichert. Die Qualität dieser Scans ist nur für die Betrachtung am Monitor geeignet, aber nicht für eine Weiterverarbeitung. Die digitale Fotografie im Überblick grenzt dieses Hybridverfahren klar von der Aufnahme mit Sensor ab. Die Wikipedia-Seite nennt keine aktuellen Preise für Speicherkarten.

Warum sieht ein JPEG anders aus als ein RAW?

Aufgrund der Architektur der Bildaufnehmer ist zwangsläufig eine Interpolation der Farb- und Helligkeitswerte notwendig, um ein Bild anzeigen zu können. Diese Berechnung wird als Demosaicing bezeichnet. Dazu kommen weitere bildverändernde Schritte, nämlich das Bestimmen des Weißabgleichs, die Erhöhung der Farbsättigung, das Anheben des Kontrasts, die Tonwertkorrektur, die Filterung mit Rauschreduktion, die Verbesserung des Schärfeeindrucks und gegebenenfalls eine verlustbehaftete Komprimierung. Das übernimmt die Kameraelektronik und die Firmware der Kamera, wenn eine JPEG-Bilddatei oder ein vergleichbares Dateiformat direkt auf die Speicherkarte gespeichert werden soll. Bei hochwertigen Kameras lässt sich diese kamerainterne Verarbeitung umgehen, indem die Metadaten und die bildgebenden Sensordaten direkt in einer sogenannten RAW-Datei abgespeichert werden. Es handelt sich um ein Rohdatenformat, das von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich aufgebaut ist und oft als digitales Negativ bezeichnet wird. Bei der RAW-Konversion als Teil der Nachbearbeitung am Rechner wird dann aus den Messwerten ein Bild interpoliert, und die Bearbeitungsschritte lassen sich bei Bedarf manuell steuern.

Reichen mehr Pixel für schärfere Bilder?

Die Anzahl der Bildpunkte, Pixel genannt, wird vom Hersteller einerseits als rein technische Eigenschaft des Sensors und andererseits als nutzbare Pixelanzahl angegeben. Letztere entspricht üblicherweise der maximal möglichen Bildauflösung der Kamera. Beim meist verwendeten Sensor des Bayer-Typs handelt es sich um Pixel mit unterschiedlichen Farbfiltern, die nur für Ausschnitte des Lichtspektrums empfindlich sind. Die fehlenden Farbinformationen werden aus den umgebenden Pixeln interpoliert. Beim Bayer-Sensor hat die Hälfte der Pixel grüne und je ein Viertel blaue und rote Farbfilter. Varianten, bei denen die Hälfte der grünen Filter durch türkisfarbene ersetzt wurden, haben sich nicht durchgesetzt. Das gilt ebenso für den Xenia-Sensor, der Gelb, Cyan und Magenta verwendete. Bei abweichenden Anordnungen wie rechteckigen Pixeln bei der Nikon D1X oder diagonal angeordneten Pixeln beim Super-CCD-Sensor von Fujifilm werden die Bilder zwar mit der Pixelanzahl ausgegeben, die der tatsächlichen Anzahl entspricht, doch besteht keine eindeutige Relation von Sensorpixeln und Bildpixeln mehr. Super-CCD-Sensoren enthalten teilweise zusätzliche farbunempfindliche Pixel, die nicht zur Auflösung beitragen, sondern zur Erhöhung des Dynamikumfangs dienen. Von der Pixelanzahl her nicht unmittelbar vergleichbar sind die Foveon-X3-Sensoren, da dort die Flächen unterschiedlicher Farbempfindlichkeit übereinander angeordnet sind. Jedes Pixel hat volle Farbempfindlichkeit, das Interpolieren der Farben ist nicht nötig. Aus Marketinggründen wird die Zahl oft bereits verdreifacht angegeben. Zurzeit wird der Sensor nur von Kameras der Marke Sigma verwendet. Die Pixelanzahl allein erlaubt noch keine Aussage zur erreichbaren Auflösung, da auch die Qualität des Objektivs wichtig ist. Bei der Ausgabe im JPEG-Dateiformat wirkt sich zudem die Aufbereitung in der Kamera auf die Auflösung aus. Besonders bei Kompaktkameras und Mobiltelefonen bleibt die tatsächliche Auflösung oft deutlich hinter der theoretischen zurück, weil Sensoren klein sind und Objektive einfacher Bauart nur begrenzt abbilden. Die Auflösung digitaler Bilder ist nur eingeschränkt mit Filmnegativ oder Abzug zu vergleichen, weil es je nach Ausgabemedium zu Verlusten kommt. Bei üblichen Größen wie Druck bis Postkartengröße oder Vollbilddarstellung an Bildschirmen wird die heute erreichbare Auflösung bei Weitem nicht ausgenutzt. Bei der Digitalisierung gilt das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem. Die Abtastfrequenz muss größer als das Doppelte der maximalen Bildfrequenz sein, weil es sonst zu Moiré kommt und das Signal nicht wiederhergestellt werden kann. In der Praxis stellst du die Optik zur Vermeidung von Moiré leicht unscharf, was einer Tiefpassfilterung entspricht. Wenn die Pixelzahl des Sensors erhöht wird, muss die Optik neu angepasst werden, weil die höhere Zahl sonst nicht ausgenutzt werden kann. Ein Moiré-Filter im Strahlengang erlaubt die Nutzung passender Optiken. Beim Scannen gerasterter Bilder wählst du die Auflösung so groß, dass die feinsten Strukturen des Rasters dargestellt werden, dann folgt das Entrastern und das Herabsetzen der Auflösung.

Welches Dateiformat hält dein Archiv lesbar?

Die bei der Digitalfotografie entstehenden Bilder liegen als digitale Daten vor und werden in der Regel elektronisch, elektromagnetisch oder optisch gespeichert. Jedem Bild entspricht dabei in der Regel eine Datei in einem standardisierten Grafikformat. Aktuelle Digitalkameras verwenden JFIF mit JPEG-Komprimierung, besser ausgestattete Kameras auch das Rohdatenformat und TIFF. Bei Hybridverfahren wie der Kodak Photo CD entstehen ImagePacs. Beim Scannen analoger Vorlagen hast du meist freie Auswahl des Speicherformats. Für maximale Bildqualität in der Nachbearbeitung empfiehlt sich das Rohdatenformat. Früher wurden die Sensordaten unkomprimiert gespeichert, ab 2005 setzte sich infolge stärkerer Prozessoren die verlustfreie Kompression durch. Dieses Format benötigt deutlich mehr Speicherplatz und wird besonders im professionellen Umfeld verwendet. JPEG ist dagegen verlustbehaftet, kann aber je nach Kompressionsgrad sehr speichersparend und unter günstigen Umständen dem Original sehr nahe sein. JPEG2000 beherrscht die verlustlose Komprimierung und einen größeren Farbraum, wird aus Lizenzgründen aber kaum unterstützt. Du musst also bereits vor dem Fotografieren über Kompressionsgrad und Detailreichtum entscheiden. Entsprechend wählt der analog arbeitende Fotograf das Filmmaterial und wechselt es für eine andere Lichtempfindlichkeit oder Körnigkeit. Es gibt nach wie vor viele proprietäre Dateiformate, die ohne die entsprechende Software nicht mehr ohne Weiteres gelesen werden können. Rohdatenkritiker raten, diese in ein offenes oder verbreitetes Format wie Digital Negative zu konvertieren oder die damalige Bearbeitungssoftware aufzubewahren. Zu den Vorteilen der digitalen Speicherung gehört die Möglichkeit, umfangreiche Metainformationen in der Datei zu speichern. Diese Funktion ist im Exchangeable Image File Format standardisiert und wird zumindest mit Basisdaten von allen Digitalkameras realisiert. GPS-Positionsdaten bei der Aufnahme sind nur mit entsprechend ausgestatteten Kameras möglich, die in der Regel auf den Anschluss eines externen Empfängers angewiesen sind. Die Felder lassen sich auch manuell oder durch Programme füllen. Einige Kameras verfügen zusätzlich über einen integrierten Kompass, der die Blickrichtung speichert. Schon das Hybridsystem APS bot eingeschränkte Möglichkeiten, und bei Kleinbildkameras lassen sich Zeit, Datum und Bildnummer auf den Filmstreifen einfügen, wenn die Funktion vorhanden ist. Einige Kleinbild-Spiegelreflexkameras können zahlreiche Aufnahmeparameter speichern und in eine Textdatei ausgeben, doch die Verknüpfung mit gescannten Dateien ist nur manuell möglich. Bei Exif-Daten ist zu beachten, dass einige Programme diese bei Bearbeitung nicht erhalten, zum Beispiel ältere Versionen von Adobe Photoshop.

Was bedeutet der kleine Sensor für deine Objektive?

Analoge Kameras und Systeme wurden über Jahrzehnte entwickelt und optimiert, bevor ihre Weiterentwicklung bei den marktführenden Herstellern eingestellt wurde. Die Bedienung der meisten analogen Kleinbildkameras war ähnlich, wobei Autofokus, Intervalometer und Belichtungsmessung je nach Hersteller deutlich variierten. Die Benutzung von Tasten und Menüsystemen bei Digitalkameras kann deutlich umfassender und komplexer sein und erfordert über die Fotochemie hinaus weiteres Wissen, weil viele digitale Kameras mehr Funktionen bieten als ihre mechanischen Vorgänger. Bei jedem Systemwechsel kannst du neue Dinge lernen, während die Grundlagen gleich bleiben, also Blende, Brennweite und Verschlusszeit. Die Kompatibilität der Modelle ist stark unterschiedlich, herstellerabhängig und modellreihenabhängig, und gerade bei einfacheren Modellen ohne Spiegelreflex ist sie oft nicht oder kaum gegeben. Einige Hersteller führten vollkommen neue digitale Kamerasysteme ein. Digitale Bilder lassen sich nicht nur mit reinen Digitalkameras oder durch Digitalisieren analoger Vorlagen anfertigen, sondern auch mit einer digitalen Kamerarückwand. Scanbacks funktionieren nach dem Prinzip eines Flachbettscanners, und es wird zwischen Single-Shot- und Multi-Shot-Verfahren unterschieden. Bei heutigen Digitalkameras sind meistens Bildsensoren mit einer gegenüber den klassischen Filmformaten geringeren Aufnahmefläche verbaut. Durch das kleinere Bildformat verkleinert sich bei vorgegebener Brennweite der Bildwinkel, und die Schärfentiefe wird bei vorgegebener Blendenzahl kleiner. Ein Objektiv mit einer Brennweite, das bei Kleinbildfilm als Normalobjektiv dient, hat bei kleinerem Sensor den Bildwinkel eines Teleobjektivs. Bei gleichem Bildwinkel und gleicher Blendenzahl vergrößert sich der Bereich der Schärfentiefe. Das Verhältnis von Normalbilddiagonale und tatsächlicher Diagonale des Sensors wird als Formatfaktor bezeichnet und steht in der Regel im Datenblatt der Kamera oder des Objektivs. Kompaktkameras nutzen oft einen Sensor mit dem Seitenverhältnis 1,33, also 4:3, und speichern die Bilder standardmäßig in diesem Format. Teilweise ist die Speicherung mit anderen Seitenverhältnissen durch einen Bildausschnitt möglich. Diese Praxis hatte historische Gründe, weil die ersten Digitalkameras auf vorhandene Sensoren angewiesen waren und 4:3 dem Seitenverhältnis der Computermonitore und der Fernsehnormen NTSC, PAL und SECAM entspricht. Digitale Kamerasysteme verwenden oft Sensoren mit 3:2, das dem Kleinbildfilm entspricht. Eine Ausnahme sind die Systeme Four-Thirds und Pentax-Q mit 4:3. Viele Kameras des Micro-Four-Thirds-Systems sowie einzelne Kompaktkameras erlauben die Auswahl verschiedener Seitenverhältnisse, wobei immer ein Ausschnitt aus einer Sensorfläche genutzt wird, die über den Bildkreis der Objektive hinausreicht. Dadurch verringert sich der Verlust durch reinen Beschnitt. Wenn du Bilder am großen Schirm prüfst, passt dazu der Fernsehempfang im Haus mit Satellit und Kabel als Hinweis zur Wiedergabe. Stelle vor dem nächsten Motiv Seitenverhältnis, JPEG-Stufe oder RAW sowie Weißabgleich ein und wandle die Rohdaten für das Archiv in ein offenes Format um.