The ideal digital SLR

The ideal digital SLR (status as of December, 2005)

The functionality and image quality of existing digital SLR camera equals, without a doubt, the quality of analogue cameras. But there is still some room for improvements.

Live image
Some applications require a live image. For example, when a camera is mounted on a microscope or the “Wolfenbüttel Book Reflector”, it may not be possible to look through the viewfinder. Or, cameras capturing images of a scientific experiment may be located in another room for safety reasons. If a live image were available on the implemented pivoted LCD panel, as well as the video output of the camera, it would help tremendously. From there it is just a small step to enable the camera to provide video capture. Keeping the development in storage capacity of existing storage cards in mind this might replace some of the video cameras in scientific applications.
Other problems occur if the optical view finder is replaced by an electronic viewfinder. It is common knowledge that electronic viewfinders suffer from low resolution and bad visibility under bright lighting conditions. And there is also an issue of low refreshing frequencies, if the camera is set to a burst mode.

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Wortschöpfungen

ISO schützt vor Verwackelung nicht…

Liebe Kollegen,
nach dem Brennweitenverlängerungsfaktor, dem Digital-Zoom und dem Megapixelwahn ist seit der IFA ein neues “Unwort” im Umlauf.

Die Rede ist vom: “digitalen Bildstabilisator” oder gar dem “ISO-Verwackelungsschutz”.
Gemeint ist die Möglichkeit – die ja von kaum einer digitalen Kamera geboten wird und in der Fotografie bisher unbekannt war – eine höhere Empfindlichkeit (Verstärkung) einzustellen. So erreicht man kürzere Belichtungszeiten bei konstanter Blende und die Gefahr zu verwackeln wird geringer. Und das schon bei ISO 640!

Nun mal im Ernst. Diese Marketing Parole klingt so einleuchtend, dass jeder Hersteller sie für seine Werbung “ge(miss)brauchen” möchte.
Die Umbenennung einer Standardfunktionalität digitaler Kameras zu Marketingzwecken nützt dem Anwender nicht und schon gar nicht, wenn dieser Bezeichnung der seriös klingende Vorsatz ISO hinzugefügt wird, der in dieser Wortkreation gar nicht verwendet werden darf. Sollte diese Bezeichnung weiter die Runde machen, so wird es sicherlich zu entsprechenden Abmahnungen seitens des DIN bzw. der ISO kommen.
Verwenden Sie liebe Hersteller doch bitte den Begriff der höheren oder gesteigerten (Licht-)Empfindlichkeit, wenn Sie dieser Charakteristik Ihrer Kamera ein besonderes Augenmerk widmen wollen. Das zeugt von technischer Kompetenz und die Fachpresse wird bei nennenswert höheren Empfindlichkeiten gerne diesen Ball aufgreifen und dem unbedarften Anwender noch einmal den Zusammenhang zwischen Empfindlichkeit, Blende und Belichtungszeit verdeutlichen.

Ach übrigens: “Ich habe eine Kamera mit “digitaler Schärfedehnung”; ich kann die Blende einstellen.”

Nichts für ungut… ;)

Mit freundlichem Gruß
Dietmar Wueller

Erweiterungen von Kollegen und Mitarbeitern (to be continued…)

Wo wir gerade dabei sind:
Wie wär’s damit die JPEG Kompression als “digitale Speichererweiterung” oder den Ausschalter als “digitale Batterieleistungserhöhung” zu verkaufen?
(Christian Loebich, Image Engineering)

Könnte man im Rahmen dieser Argumentation die Kamera auch mit dem blauen Umweltengel auszeichnen? Immerhin hat sie die digitale Umweltschutztaste “Bilder löschen”, um die Produktion von Festplattenspeicher auf ein Minimum beschränken zu können – was das Ressourcen schont….

Viele Grüße
Harald Bauer, Sigma

Zwei blaue Engel wären angebracht, schließlich schützt die Löschtaste uns auch vor visueller Umweltverschmutzung durch misslungene Fotos. Aber vielleicht ist dieses Thema den Werbe- und PR-Agenturen ja zu heikel. Die Löschtaste in WORD scheinen viele ja auch nicht zu kennen.
Horst Gottfried

Hier noch ein paar Vorschläge:
intelligente Spracheingabe = Sprachnotizfunktion
Crash-Retention-System = Schultergurt
Memory Card Ejection System = Auswurfknopf für Speicherkarte
digitales Kamera-Navigationssystem = Einstellungsmenü
Power-Dock = Batterieschacht
optionale/autonome Stabilisierungseinheit = Stativ
mobiler Kameraassistent / mobiles Hilfesystem = Handbuch

Beste Grüße aus Lübeck,
Yvan Boeres
Redaktion digitalkamera.de

Hallo Dietmar,
noch was für die Liste (wenn du magst):
Forgotten Memory Card Protection System = eingebauter Festspeicher
Avaliable Light Booster = eingebauter Blitz
Time / Date Recording Assistant = Zeit und Datum kann eingestellt werden
Picture Development Manager = interne JPEG-Algorithmen
Visual Mechanical Picture Creation Assistant = optischer Sucher
Visual Digital Picture Creation Assistant = LC-Display
Picture Window Resize Management System = Zoombereich
Single Hand Tipping Device = Auslöser

Grüße aus Minga,
Benno Hessler, Chip

Mein Fotorucksack heißt nicht Fotorucksack, sondern “Easy-to-Transport, wearable, partly flexible and colourful Multi Function Carrying- and Protection-System with full zipper security, innovative easy-to-use outer pockets and both-sidy fully adjustable Tragegurt-Length”!

Frank Isphording, INPHO

SLR im Fokus

Wie funktioniert der Autofokus von digitalen SLR Kameras? Ein Thema das den einen oder anderen sicherlich brennend interessiert insbesondere, weil es damit auch schon einmal Probleme gibt.

Im Gegensatz zur Fokussierung bei Consumerkameras können die Spiegelreflexkameras die präzise Fokussierung nicht über die Analyse eines Bildes vom eingebauten Sensor vornehmen, weil bei der Fokussierung der Verschluss der Kamera geschlossen ist und der Spiegel sich im Strahlengang befindet. Deshalb besitzen SLR (single lens reflection) Kameras extra Autofokussensoren. Diese Sensoren befinden sich hinter dem Spiegel im Boden der Kameras. Damit der Autofokus arbeiten kann, während der Benutzer durch den Sucher schaut, ist der Spiegel im Zentrum teildurchlässig und ein kleiner Spiegel dahinter lenkt das Licht auf die Autofokussensoren.

rays.jpg
Prinzip der digitalen SLR Kamera mit Autofokussensor

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Wie sicher sind digitale Daten? / Wie können Digitale Daten gesichert werden?

Wenn wir heute unsere Dias aus den 60er Jahren aus der Kiste holen, so sind die Farben vielleicht nicht mehr ganz frisch, aber das Motiv lässt sich noch gut erkennen. Haben wir aber 1980 unsere Daten auf eine 10“ Diskette gesichert, so finden sich heute fast keine Laufwerke und Computer mehr, um diese auszulesen.

Haltbarkeit von Datenträgern
Diese Aussagen sind zwar richtig, aber inzwischen hat sich diesbezüglich einiges geändert. So sind meine CDs, die ich Mitte der 80er gekauft habe, heute noch auf jedem CD Spieler abspielbar, sofern sie nicht mechanisch beschädigt wurden. Auch meine selbst gebrannten Scheiben von 1995 lassen sich noch problemlos lesen, wobei es zum Zeitpunkt der Erstellung auch Rohlinge von niederer Qualität gab, die sich vielleicht nicht mehr lesen lassen.
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d-SLR Vergleichstest

SLR Kameras im Praxistest

Das Testen digitaler Kameras im Labor ist ein Verfahren, dass mit einem geringen Zeitaufwand und hoher Reproduzierbarkeit die Qualität digitaler Kameras erfassen und in einen messbaren Zusammenhang stellen soll. Dieses erfolgt in unserem Testlabor seit vielen Jahren mit grossem Erfolg. Von Zeit zu Zeit ist es aber notwendig diese Verfahren anhand von Kontrollen mit Bildern aus dem täglichen Leben zu überprüfen, was wir in Auszügen mit drei Spiegelreflexkameras einer Canon EOS 20D, einer Nikon D70 und einer Fujifilm FinePix S3Pro vergleichend getan haben.
Beurteilt wurden die Bilder auf einem kalibrierten und profilierten Monitor der Spitzenklasse. Die Kameras wurden der Vergleichbarkeit wegen alle mit Einzelfeld Autofokus und Programmautomatik im sRGB Modus und der Standardeinstellung betrieben. (Bitte beachten Sie, dass zur eigenen Beurteilung der Bilder ebenfalls ein Öffnen in einem Colormanagement-fähigen Bildbearbeitungsprogramm z.B. Photoshop und ein sauber kalibrierter und profilierter Monitor erforderlich ist.) Es wurden bewusst keine Rohdaten aufgenommen sondern JPEG Bilder in höchster Qualität, weil nur wenige Anwender die Zeit für die Einzelbildbearbeitung aufbringen wollen und deshalb überwiegend mit Jpeg arbeiten. Alle Bilder wurden aus der Hand aufgenommen, um praxisnahe Bedingungen zu schaffen.
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Tinte zu Papier gebracht

Auf den ersten Blick scheint es einfach, die Anforderungen an einen Tintenstrahlausdruck zu formulieren. Ohne sichtbare Druckpunkte, auf kartonstarkem Papier, mit brillanten Farben und guter Schärfe sollen die Bilder als Fotos zum Leben erweckt werden.
Auf den zweiten Blick kommen eine Reihe weiterer Anforderungen hinzu. Schnelle Trocknung, hohe Druckgeschwindigkeiten, Wasserfestigkeit, lichtbeständige Farben, kein Vergilben und hohe Lagerungsbeständigkeit bei unterschiedlichen klimatischen Verhältnissen sind weitere Merkmale einer guten Papier-Tinten-Kombination.
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Speicherkarten

Wer digital fotografiert, benutzt keine Filme ein, sondern eine dieser nur wenige Zentimeter großen Speicherkarten. Ob CompactFlash-, SD-, MMC- Memory- tick oder xD-Karte, alle Typen sind ähnlich aufgebaut und basieren auf den gleichen Schlüsseltechnologien. Die einzige Ausnahme unter den Speicherkarten stellt das zu CompactFlash-Karten kompatible Microdrive dar, das eine rotierende Magnetplatte enthält – ähnlich einer Festplatte – statt der sonst üblichen „Flash-Memory“-Bausteine. Einen weiteren Sonderweg abseits der Karten ging Sony mit den Mavica-Kameras und deren eingebauten Disketten- oder CD-Laufwerken. Allerdings sind Disketten für die aktuellen Dateigrößen längst zu klein, und CDs führen zu unförmig großen Kameragehäusen, weswegen auch Sony längst die Cybershot-Linie mit Speicherkarten in den Mittelpunkt seiner Kameraaktivitäten stellt. Im Folgenden geht es denn auch ausschließlich um das Funktionsprinzip der Speicherkarten.

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Sensoren

Sensorwirrwarr CCD kontra CMOS

Einige Jahre ist es nun her, dass die CMOS Sensoren als lichtelektrische Wandler Einzug in Digitalkameras hielten. Ende der 90er Jahre lieferten sie eher schlechte Bilder. Heute hat sich das drastisch geändert und diese Sensoren werden unter anderem in professionellen Spiegelreflexkameras wie der Canon EOS 1D Serie und der Nikon D2 Serie eingesetzt.

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Rauschen

Die verschiedenen Arten des Rauschens:

Fixed Pattern noise
Aufgrund von Herstellungstoleranzen weist jedes Pixel eine etwas unterschiedliche Empfindlichkeit auf, was sich bei gleichmäßigen Flächen im Bild durch leichte Schwankungen von Pixel zu Pixel bemerkbar macht.

Photon shot noise
Bei gleicher Beleuchtung besteht eine statistische Abweichung in der Anzahl der dadurch erzeugten freien Elektronen. Dieses macht sich ebenfalls durch leichte Schwankungen von Pixel zu Pixel bemerkbar.

Dark current shot noise
Auch ohne Licht werden temperaturabhängig freie Elektronen in jedem Pixel erzeugt, die das Bild in den dunklen Bereich stören können.

Reset noise

Nach dem Auslesen des Verstärkers, der die Elektronen in elektrische Spannungen umsetzt, muss dieser zurückgesetzt werden, wobei eine gewisse Zahl von Elektronen erzeugt wird. Dieses kann bei CCD Sensoren durch eine geschickte Verschaltung, dem so genannten correlated double sampling korrigiert werden.

Thermal noise
Durch Temperatureinflüsse können an jedem elektronischen Baustein Störungen auftreten, die zusammengefasst als thermal noise bezeichnet werden.

Digitalkameras und Beugung

Beugung
Es gibt Phänomene in einigen Bereichen der Physik, die sich geometrisch nicht erklären lassen. Ein einfaches Beispiel ist, wenn eine Wasserwelle eine Hafeneinfahrt erreicht, Dann entsteht in der Hafeneinfahrt, wenn diese sehr schmal ist, eine Welle die aussieht, als wäre in der Einfahrt ein Stein ins Wasser geworfen worden. Sie können die Welle an Stellen im Hafen sehen, von denen aus Sie das Schiff, dass sie verursacht hat nicht sehen können.
Ähnlich ist es auch mit dem Licht. Wenn Sie sich das Licht als Teilchen vorstellen, das in Richtung auf die Blende einer Kamera abgeschossen wird. Dann sollte sich das Licht geradlinig ausbreiten und hinter der Blende auf den Sensor treffen. Das ist aber nicht der Fall. Das Licht fällt auch in Bereiche, an denen man es nicht finden dürfte, wenn es ein Teilchen wäre, das durch das Objektiv fliegt. Auch bei dem besten Objektiv entsteht deshalb ein so genanntes Beugungsscheibchen, das um so breitet ist, je kleiner die Blende wird.

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