Digitalkamera-Technik: So funktioniert eine Digitalkamera

Momente und Erinnerungen für die Ewigkeit bewahren ist ein Hauptmotiv der Fotografie. Mit digitalen Fotokameras ist das viel leichter und vor allem kostengünstiger. Nie wieder Filme kaufen, heißt die Devise. Aber was ersetzt den Film und wie entsteht überhaupt das Foto in einer Digitalkamera? Die Antworten darauf und noch viel mehr gibt es in diesem Artikel.

Sensor und Pixel

Eine Digitalkamera ist ein Fotoapparat, der nach dem gleichen Prinzip funktioniert wie eine Kamera mit Film: Durch das Objektiv der Kamera fällt Licht. Die Menge an Licht wird durch die Blende im Objektiv und den Verschluss in der Kamera begrenzt. Das einfallende Licht projeziert ein Bild der Umgebung in die Kamera, das jedoch bei der Digitalkamera nicht auf einen Film, sondern auf einen Sensor trifft. In aktuellen Digitalkameras werden entweder CCD- oder CMOS-Sensoren verwendet. Ihre Fläche ist in der Regel kleiner als die des Kleinbild-Films. Die Sensorform ist ein Rechteck.

CCD steht für "charged coupled device" und bedeutet auf Deutsch "ladungsgekoppeltes Bauteil". CMOS steht für "complementary metal oxide semiconductor" und bedeutet auf Deutsch "komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter". CMOS-Sensoren für die Digitalfotografie heißen "Active Pixel Sensor" (Aktiv-Pixel-Sensor), kurz APS. CMOS-Sensoren verbrauchen weniger Strom und können schneller ausgelesen werden. CCD-Sensoren hingegen produzieren weniger Störungen im Bild, sogenanntes Bildrauschen, und können Licht etwas effizienter nutzen.

Farbenblinde Pixel

Die Menge an Ladung, die an jedem Pixel entsteht, kann einer bestimmten Lichtintensität genau zugeordnet werden. So entstehen für das Foto helle Bildpunkte bei viel Licht und dunkle Bildpunkte bei wenig Licht. Da die Sensorpixel nur helligkeitsempfindlich sind und nicht die Farbe des Lichts erfassen können, würde ein Schwarz-Weiß-Foto entstehen. Damit die Kamera Farbfotos aufzeichnen kann, gibt es mehrere technische Lösungen. Hier soll jedoch nur das am häufigsten verwendete Prinzip zur Sprache kommen: das Bayer-Filter.

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