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Digitale Fotografie contra Farbnegativfilm

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Inhalt

Einführung
Technik der digitalen Fotografie
Optik
Brennweite
Blende und Verschlußzeit
Auflösung
Empfindlichkeit
Weißabgleich
Speicherung
Display
Stromversorgung
Kostenrechnung Digitalkamera
Kostenrechnung Kleinbildnegativfilm
Schlußbemerkung

Einführung

Dieser Beitrag soll u. a. die Funktionsweise einer Digicam beschreiben, um dadurch anschließend die Auswahl eines digitalen Fotoapparates (Digicam) zu ermöglichen. Außerdem soll die Frage diskutiert werden, ob sich eine Digicam überhaupt lohnt und welche Kosten bei diesem Hobby entstehen. Beleuchtet wird dabei primär die laienhafte Gelegenheits-Schnappschuß-Fotografie, welche die Masse der Hobbyfotografen ausmacht. Diese Einstufung geschieht völlig wertfrei und nimmt nur als Ansatz, daß der Zielgruppe nur ein begrenztes Budget zur Verfügung steht und bereit ist Abstriche an die Qualität zu Gunsten von einfacher Bedienung hinzunehmen. Fotografen mit (semi-) professionellen Ansprüchen sind eher bereit wesentlich mehr Geld auszugeben, um ein Maximum an Leistungsfähigkeit zu bekommen.

Technik der digitalen Fotografie

Während die Technik der oft als analoge Fotografie bezeichneten Fotografie mit (Farb-) Negativfilmen relativ einfach und bekannt ist, bedarf die Technik der digitalen Fotografie einer kurzen Erläuterung, um spätere Funktionen und Kriterien zu verstehen.

Prinzipiell ist dabei jede Digicam folgendermaßen aufgebaut: Das vom zu fotografierenden Objekt reflektierte Licht fällt durch eine Linse (bzw. Linsengruppe) auf einen CCD-Chip (Charge Coupled Device). Dort erzeugt es je nach Helligkeit unterschiedliche analoge Spannungswerte, die von der anschließenden Elektronik in digitale Daten (Bildinformationen) umgewandelt werden. Diese werden auf einem Speichermedium gesichert und ggf. gleichzeitig auf einem Display (LCD) an der Rückseite der Kamera dargestellt.

Optik

Bereits der Linse bzw. der Linsengruppe kommt dabei eine zentrale Rolle zu, die zu oft unbeachtet bleibt. Je höherwertig die Linsen sind, desto bessere Bild lassen sich produzieren. Billige Linsen (oft aus Kunststoff) absorbieren einen hohen Lichtanteil und führen dazu, daß schwach beleuchtete Objekte schlechter abgebildet werden können, da wenig Licht auf den CCD-Chip einfällt.
Außerdem neigen einfache Linsen zu Verzerrungen und zur Vignettierung. Vor allem im Nahbereich und bei geometrischen Objekten fällt der Effekt, den man von extremen Weitwinkelobjektiven (so genannten Fish-Eyes) her kennt, störend auf.

Fish-Eye Effekt

Die Vignettenbildung (dabei handelt es sich um dunkle Abschattungen an den Bildkanten) macht sich vor allem bei einfarbigen Flächen im Weitwinkelbereich wie zum Beispiel Landschaftsaufnahmen mit Himmel unangenehm bemerkbar.

Vignettierung

Erst mit mehreren hintereinander liegenden Linsen wird ein optischer Zoom möglich. So lassen sich entferne Objekte mit der Telefunktion näher heranholen und größer (formatfüllender) abbilden. Mit der Weitwinkeleinstellung wird es möglich, auch ohne größeren Abstand naheliegende Objekte komplett abzubilden. Starke Weitwinkeleinstellungen führen aufgrund der optischen Gegebenheiten ebenfalls immer zu Verzerrungen (Fischaugencharakteristik). Eine zusätzliche Makroeinstellung erlaubt extrem nahe Detailfotografieen. Digitale Zooms sind hingegen nutzlos und lediglich als werbewirksame Zahlenspielerei anzusehen. Dazu wird nämlich ein Bildausschnitt nicht optisch variiert, sondern es wird lediglich anschließend in der Elektronik eine Ausschnittsvergrößerung vorgenommen. Die Kamera fotografiert dazu immer mit einem (ggf. variablen) Weitwinkel unter in Kaufnahme der einhergehenden Verzerrungen. Digital zoomen können Sie aus einer Weitwinkelaufnahme auch immer später noch mit Hilfe eines Bildbearbeitungsprogrammes. Dazu wird die Anzahl der Pixel hochgerechnet (interpoliert) und ein Ausschnitt gewählt, der dann ggf. noch mit einem Filter scharfgezeichnet wird.
Die folgenden Aufnahmen zeigen die verschiedenen Varianten. Die ersten drei Bilder wurden mit einer semiprofessionellen Ausrüstung aufgenommen und dann wurde anschließend der digitale Zoom im Grafikprogramm simuliert. Abgebildet sind lediglich stark komprimierte und verkleinerte Abbildungen der hochwertigen Originalaufnahmen.

Bild 1: Weitwinkel (der rote Ausschnitt wurde gezoomt)	Bild 2: Makro (2€ Münze)
Bild 3: Tele mit optischem Zoom	Bild 4: digitaler Zoom

Brennweite

Ein weiterer Punkt in Zusammenhang mit der Linse ist die Brennweite: Der Abstand des Linsenmittelpunktes bis zu dem Punkt, an dem sich die Strahlen bündeln, wird als Brennweite bezeichnet. Bei Objektiven wird diese in Milimetern angegeben und bestimmt damit dessen wesentlichste Eigenschaften. Je kürzer die Brennweite, um so breiter der Blickwinkel und um so kleiner der Abbildungsmassstab (Weitwinkelobjektive) und je länger die Brennweite, desto grösser die Abbildung eines Objektes auf dem Film (Teleobjektive). Die Normalbrennweite entspricht der Diagonalen des Aufnahmeformates. Bei einem Kleinbildnegativ ergibt sich eine Normalbrennweite von 43,2mm. Der Bildeindruck von Aufnahme und Objekt ist dann identisch und entspricht den normalen Sehgewohnheiten:

Abmessungen Kleinbild

Bei den CCD Bildsensoren einer Digitalkamera ist es ein wenig komplizierter: Die Chips sind meistens kleiner als ein Kleinbildnegativ. Die Größe wird mit der Chipdiagonalen in Zoll bemessen. Irritierenderweise entspricht ein Zoll dabei nicht den normalen 25,4mm, sondern wird aus historischen Gründen (dabei geht es um die nutzbare Diagonale einer 1"-Videoröhre) mit 1"=16mm umgerechnet. Ein typischer Digicam-CCD hat eine Diagonale von 1/2,5". Wenn das Seitenverhältnis bei 3:4 liegt, ergibt sich eine Abmessung von 3,84x5,12mm (1/2,5*16=6,4mm Diagonale; bei 3:4 ergibt sich daraus 0,6*6,4mm=3,84 und 0,8*6,4=5,12mm). Oft nutzen CCDs allerdings auch vom Kleinbildnegativformat abweichende Seitenverhältnisse.

CCD Abmessungen

Setzt man nun den CCD ins Verhältnis zum Negativfilm, ergibt sich ein Größenunterschied von Faktor 6,75 (43,2/6,4). Würde man das gleiche Objektiv für den Negativfilm und den CCD-Chip verwenden, kommt es zu einer sogenannten Brennweitenverlängerung um diesen Faktor: Der CCD nimmt nur einen kleinen Teil des Bildes auf und bildet diesen gewissermaßen mit einem Bildvergrößerungsfaktor so ab, als hätte man den Ausschnitt mit einer großen Brennweite (Tele) auf einen Negativfilm abgelichtet.

Vergleich Kleinbild/CCD: Brennweitenverlängerung

Auf die oben abgebildeten Bilder angwendet, würde auf dem Kleinbildnegativfilm das Bild 1 zu sehen sein, während der CCD in etwa den roten Ausschnitt aufnimmt und Bild 3 liefert. Die Digicam verfügte also über ein extremes Teleobjektiv und könnte keinerlei Weitwinkelaufnahmen erstellen. Da dies nicht erwünscht ist, verwendet man bei Digicams eine Optik mit einer Brennweite von ca. 5-16mm, was dann (bei diesem Beispiel mit der exemplarisch verwendeten CCD-Größe) einem Zoom im Kleinbildformat von 33,75-108mm (5*6,75; 16*6,75) entspricht. Da bei der Digicam die tatsächlich genutzte Brennweite der Optik direkt von der Größe des CCDs abhängt, hat die Angabe der Brennweite bei Digicams lediglich akademischen Wert, solange man nicht über die CCD-Abmessungen verfügt und selber rechnen will. Interessant ist deshalb lediglich die resultierende reale Brennweite, wie Sie einem Kleinbildnegativ entspricht.
Während im Amateurbereich die Brennweitenverlängerung nicht wesentlich ist, da die feste Optik an der Kamera so dimensioniert ist, daß sie einem üblichen Bereich für Kleinbildnegative entspricht, streben (semi-) professionelle Anwender eine möglichst kleine Brennweitenverlängerung an, da sie vor allem bei digitalen Spiegelreflexkameras ihre bereits vorhandenen Objektive aus der Kleinbildnegativwelt beibehalten möchten. Typische Verlängerungswerte liegen hier bei ca. 1,6. Das bisherige 35-80mm Allround-Zoom wird so zum 56-128mm Zoom. Um den Normalbereich (ca. 45mm) abzudecken, wird dann ein stärkeres 28mm Weitwinkelobjektiv benötigt.

Blende und Verschlußzeit

Die Blende sitzt zwischen Objektiv und Film bzw. CCD-Chip und bestimmt durch ihre variable Öffnungsgröße die Menge des einfallenden Lichtes. Eine kleine Blende wird durch eine große Blendenzahl angegeben und läßt durch die kleine Öffnung nur wenig Licht. Da ein Filmnegativ (und im Prinzip auch ein CCD-Chip) nur bei einer bestimmten Lichtmenge ein ideal belichtetes Bild aufnehmen kann, wird über die Blende der Lichteinfall optimiert. Bei starkem Sonnenlicht wird eine kleine Blende benutzt, damit nur wenig Licht einfällt. Hingegen wird in dunklen Umgebungen die Blende ganz geöffnet (kleine Blendenzahl), um so viel Licht wie möglich durchzulassen.

Neben der Steuerung der Lichtmenge hat die Blende aber auch noch aufgrund physikalischer Gesetze eine weitere Eigenart: abhängig von der Blende ändert sich die Tiefenschärfe. Darunter versteht man, welcher Bereich des Bildes scharf abgebildet wird. Bei geringer Tiefenschärfe ist nur das fokusierte Objekt scharf; näher und entfernter liegende Elemente sind unscharf. Bei hoher Tiefenschärfe werden sowohl nahe, als auch entfernte Elemente scharf abgebildet. Eine niedrige Tiefenschärfe erreicht man bei großen (geöffneten) Blenden (kleine Blendenzahl). Je kleiner (geschlossener) die Blende wird (große Blendenzahl), desto mehr Tiefenschärfe steht zur Verfügung. Dies kann sehr gut ausgenutzt werden, um zum Beispiel ein Objekt (z. B. eine Person vor einem Baum) zu betonen, in dem es vor dem unscharfen Hintergrund abgebildet wird (geringe Tiefenschärfe) oder um ein Objekt im Vordergrund ebenso scharf wie den Hintergrund einzustellen (z. B. Portrait vor einem weiter entfernen Haus um das Haus komplett zu erfassen).

geringe Tiefenschärfe (nur die fokusierte Kuh in der Mitte ist scharf)	hohe Tiefenschärfe (von vorne bis hinten ist alles scharf)

Wechselobjektive aus der analogen Fotografie beherrschen im Mittelfeld Blenden zwischen 2,8 und 22. Aufgrund physikalischer Gesetzte sind Teleobjektive lichtschwächer als Weitwinkelobjektive, weshalb ein Tele nicht so kleine Blendenzahlen erreicht, wie ein Weitwinkel (außer bei besonders hochwertigen und teuren Teleobjektiven). Aufgrund der verwendeten starken Weitwinkelobjektive bei Digitalkameras mit Brennweiten von 5-16mm, decken die meisten Digicams Blendenwerte zwischen 2,8 und 5,2 ab.
Da viele Fotografen nicht über die Funktion der Blende informiert sind und auch kein Interesse an den Möglichkeiten haben, verfügen die Kameras über eine Automatik, bei der die Blende zusammen mit der Verschlußzeit so gewählt wird, daß die meisten Aufnahmen mit mittleren Werten aufgenommen werden. Außerdem greift die Elektronik in die Bilddaten ein und zeichnet die Bilder nachträglich noch schärfer um den Tiefenschärfenefekt und Mängel in der Optik auszugleichen. Diese Funktion könnten Sie auch nachträglich in einem Bildbearbeitungsprogramm durchführen.

Die Verschlußzeit bestimmt, wie lange die Blende (und bei einer Spiegelreflexkamera auch Verschluß und Vorhang) geöffnet ist und wie lange dadurch Licht auf den Film bzw. den CCD-Chip einfällt. Je länger das Licht einfällt, desto höher ist die Gesamtlichtmenge, die den Film bzw. Chip belichtet. Bei wenig Umgebungslicht wird deshalb (neben der großen Blende) eine lange Belichtungszeit gewählt.
Bewegt sich das Objekt während der (langen) Belichtungszeit, dann kommt es zu Bewegungsunschärfe im Bild. Diese kann künstlerisch ausgenutzt werden (z. B. bei der Mitziehtechnik, bei der die Kamera mit der Bewegung mitgeführt wird, wodurch das Objekt scharf abgebildet wird und der Hintergrund verwischt oder bei verwischten Wasserläufen). In der Regel entstehen aber meistens unbeabsichtigte Verwackler, weil der Fotograf zittert (besonders bei der üblichen Fotografiertechnik mit Digicams, bei der die Kamera am ausgestreckten Arm gehalten wird, da man den Ausschnitt auf dem Display an der Geräterückseite sehen will) oder das zu fotografierende Objekt nicht stillhält.

Bewegungsunschärfe durch mitziehen

Die Lösung, einfach immer einer kurze Verschlußzeit zu wählen (Werte zwischen 2 Sekunden und 1/2000' sind sowohl in der analogen, als auch in der digitalen Welt üblich), hilft nur bedingt, da oft einfach nicht genug Licht vorhanden ist. Als Verwackelungssicher können Zeiten ab 1/125' angesehen werden, wenn der Fotograf eine halbwegs ruhige Hand hat. Für Teleaufnahmen werden noch kürzere Zeiten benötigt. Blitzlichtaufnahmen werden üblicherweise bei 1/60' oder 1/90' gemacht. Die meisten einfachen Kameras verfügen nur über eine Automatik, die Zeit und Blende so einstellt, daß ein brauchbare Aufahme entsteht. Verschiedene Motivprogramme ermöglichen minimale Eingriffe in die Automatik zu gunsten bestimmter Ergebnisse:

Programm	Ergebnis
Automatik	Blende und Zeit werden vollautomatisch gewählt. Oft wird eine mittlere Belichtungszeit von 1/60' angestrebt und eine kleine Blende um möglichst viel Tiefenschärfe zu erzielen. Wie bei allen Programmen wird dazu oft die Filmempfindlichkeit variiert.
Portrait	Möglichst große Blende (kleine Blendenzahl) um das fokusierte Objekt (Portrait) scharf vor dem unscharfem Hintergrund abzubilden. Um den großen Lichteinfall auszugleichen wird eine kurze Belichtungszeit notwendig
Panorama/Landschaft	Möglichst kleine Blende (große Blendenzahl) um Vorder- und Hintergrund scharf abzubilden. Es wird eine lange Belichtungszeit notwendig, da nur wenig Licht einfällt.
Nahaufnahme/Makro	Wenn technisch möglich, wird nur der Bildmittelpunkt fokussiert. Die Blende wird klein gewählt, um eine große Tiefenschärfe zu erreichen. Die Zeit wird entsprechend verlängert.
Sport	Es werden extrem kurze Belichtungszeiten angestrebt um sich schnell bewegende Objekte scharf abzubilden. Deshalb wird viel Licht benötig, was zu großen Blenden und geringer Tiefenschärfe führt.
Nachtaufnahme	Oft als Portraitfunktion bei wenig Licht konzipiert. Der Blitz wird ausgelöst um den Vordergrund zu belichten. Trotz einer langen Verschlußzeit (ca. 1/60') wird eine relativ große Blende benutzt, so daß auch der dunkle Hintergrund genügend belichtet wird.

Funktionen wie eine Zeitautomatik, bei eine feste Blende vorgegeben wird und die Zeit automatisch an die Lichtverhältnisse angepaßt wird, oder eine Blendenautomatik, bei der die Verschlußzeit vorgegeben und die Blende nachgeführt wird, sucht man im Amateurbereich meistens vergebens.
Wirklich unzumutbar sind die Verzögerungszeiten vieler Digicams. Vom Einschalten bis zur Auslösebereitschaft kann schon so viel Zeit vergehen, daß der festzuhaltende Moment längt vorbei ist. Ärgerlich, wenn dann auch noch der Autofokus langsam arbeitet und zwischen dem Drücken des Auslösers und der tatsächlichen Aufnahme weitere Zeit verstreicht. So sind Aufnahmen von bewegten Objekten fast unmöglich und das reinste Glücksspiel.

Auflösung

Einziges Verkaufsargument für viele Digicams scheint die Angabe der Anzahl der Bildpunkte zu sein. Je mehr Megapixel, desto besser. Allerdings stimmt das nur sehr bedingt und die physikalische Auflösung der CCDs läßt eigentlich keine direkten Rückschlüsse auf die Qualität der Bilder zu, denn viele andere Faktoren (Optik, Komprimierung, Berechnungsalgorithmen etc.) spielen ebenso eine wichtige Rolle. Obwohl mehr Pixel natürlich schon besser ist. Trotzdem ist der Abergalube nicht haltbar, daß eine 7 MPixel Kamera automatisch qualitativ hochwertige Fotos liefert, die auf ansehnliche Postergröße vergrößert werden können. Weniger Pixel und bessere Technik können mehr bringen. Waren Anfangs noch Kameras mit 1.000.000 Pixeln unerschwinglich, sind derzeit etwa 3-6 Megapixel üblich und nach oben gibt es in Zukunft wenig Grenzen.
Irreführend sind auffallend hohe Auflösungen bei Billigkameras. So wird die Jay-Cam i3750 beim Teleshopping und im Web vollmundig mit "bis zu 7,1 Megapixel" angepriesen. Was im Fernsehen aber dann nicht gesagt wird, ist der Umstand, das es sich dabei um einen interpolierten Wert handelt. Das bedeutet, die physikalisch vorhandenen lediglich 3,14 MPixel werden hochgerechnet. Vereinfachend könnte man beispielsweise jeden aufgenommenen Pixel einfach zweimal nebeneinander abspeichern - schon hätte man die Auflösung des gespeicherten Bildes verdoppelt (=> 6,24 MPixel). Dabei wird aber nur die Datei vergrößert und nicht mehr Details aufgenommen. Durch Interpolation lassen sich im Prinzip beliebige Auflösungen vorgaukeln, denn wieviele neue Pixel man aus den tatsächlich aufgenommenen "zaubert" unterliegt keiner Einschränkung. Deshalb ist die Angabe einer interpolierten maximalen Auflösung reine Augenwischerei.

Die derzeit noch üblichen CCDs arbeiten fast alle mit einer Bayer Matrix. Die lichtempfindlichen Zellen eines CCD-Sensors in der Digitalkamera erfassen nur Helligkeitswerte. Um Farbinformationen zu erhalten, wird vor jeder einzelnen Zellen ein winziger Farbfilter in einer der drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau aufgebracht. Die Filter sind normalerweise in der Anordnung R-G-R-G und in der nächsten Zeile G-B-G-B angebracht. Jedes CCD-Element liefert dementsprechend nur die Information für einen einzigen Farbanteil, so dass die benachbarten Pixel für die Errechnung der tatsächlichen Farbe per Farbinterpolation herangezogen werden müssen.

CCD mit Bayer Matrix

Bei der Farbinterpolation geht man von der Annahme aus, daß es zwischen zwei benachbarten Pixeln zu keinen erheblichen Farbunterschieden kommt. Da das menschliche Auge empfindlicher für Grüntöne ist, wird dem in der Matrix Rechnung getragen und es gibt 50% grüne Sensorpixel und je 25% Blaue und Rote. Ein Algorithmus zur Farbinterpolation benötigt je Bildpunkt im fertigen Foto die Information von drei beieinanderliegenden RGB-Pixeln und kann so in etwa 33% der CCD-Fläche ausnutzen um ein Bild zu berechnen. Ein CCD-Sensor mit 4 Megapixeln liefert also ein Foto, daß aus ca. 1,3 Millionen Farbpunkten besteht.
Aufgrund der unterschiedlichen Seitenververhältnisse von üblichen 4:3 (Fernsehnorm, Digicams) oder 3:2 (Kleinbildfotografie, professionelle Digicams) der CCDs ergeben sich unterschiedliche Auflösungen, in denen Fotos erstellt werden können.

Breite	Höhe	Pixelanzahl
320	240	76.800
640	480	307.200
1.024	768	786.432
1.280	960	1.228.800
1.600	1.200	1.920.000
2.048	1.536	3.145.728
2.272	1.704	3.871.488
2.560	1.920	4.915.200
3.072	2.048	6.291.456

Die aus der Anzahl der benötigten Pixel resultierende maximale Bildabmessung würde also bedeuten, daß eine 4-Megapixel-Kamera mit ca. 3,87 Mio. nutzbaren Pixeln auf dem CCD maximal ein Bild der Größe 1.280x960 liefern kann, da ja nur ca. 33% der vorhandenen Pixel in Bildpunkte umgesetzt werden können (3.871.488*33%=1.277.591). Tatsächlich geben die Hersteller aber immer größere Abmesungen an und ermöglichen auch das Speichern in diesen Dimensionen. Für eine 4-Megapixel-Kamera würde als größte Bildabmessung vermutlich 2.272x1.704 angegeben. Schließlich würde es schwerfallen, dem Käufer klarzumachen, warum seine Kamera aus dem (derzeit) oberen Mittelfeld nur so kleine Bilder speichern kann, wenn man mit 4 Mio. Pixeln doch eigentlich viel größere erzeugen kann. Das dafür dann aber ein viel größerer und teurer Chip notwendig wäre (11.731.781 Pixel), ist schwer in der Werbung zu vermitteln. Auch daß ein CCD physikalisch immer über mehr Pixel (am Rand) verfügt, als er tatsächlich nutzt, wird gerne verschwiegen. Die hohen Abmessungen, die technisch über den Leistungswerten des Chips liegen, werden ebensfalls durch Interpolation erzielt und sind im Prinzip überflüssig, da sie theoretisch nicht besser sind als die technisch maximal möglichen Amessungen. In der Praxis liefern die Interpolationsalgorithmen für die größeren Abmessungen allerdings trotzdem bessere Ergebnisse, so daß man durchaus in der maximalen Auflösung fotografieren kann.

Die Firma Foveon hat einen neuen CCD-Chip entwickelt, bei dem die drei Farbpixel nicht mehr nebeneinander liegen, sondern übereinander. So steht die physikalische Auflösung auch unmittelbar als Bildauflösung zur Verfügung.

Über die Leistungsfähigkeit von Kleinbildnegativen informiert die Seite von Roger N. Clark, der sich eingehend mit der Frage befaßt, wie viele Details man ablichten und scannen kann. Auf einer weiteren Seite beantwortet er auch noch die Frage, wieviel Megapixel ein Negativfilm aufweist.

Will man seine digitalen Fotos später auf echtem Fotopapier ausbelichten lassen, wird eine Mindestauflösung der Bilddateien benötigt, die je nach Labor und Abzugsgröße schwankt. Die meisten Labore veröffentlichen dazu Übersichtstabellen, in denen man die gerade noch akzeptable und die optimale Auflösung ablesen kann. Weiß man, mit welcher Auflösung der Laserbelichter arbeitet, kann man sich die optimale Auflösung der digitalen Bilder für die jeweilige Abzugsgröße auch selber ausrechnen, in dem man die Abmessung in Zoll umrechnet (durch 2,54 dividieren) und dann mit der Auflösung (in dpi) multipliziert. Für einige Nenngrößen wäre das dann z. B. bei einem Belichter mit 400dpi:

Bildformat	optimale Auflösung
9 x 13	1.416 x 2.048
10 x 15	1.576 x 2.364
13 x 18	2.048 x 2.836
20 x 30	3.148 x 4.724

Empfindlichkeit

In der analogen Fotografie stehen unterschiedlich empfindliche Filme zur Verfügung. Je empfindlicher ein Film, desto weniger Licht wird benötigt um eine Szene abzulichten. Üblicherweise wird die Empfindlichkeit eines Film in DIN/ASA oder ISO angegeben. ISO 100 gilt als Standardempfindlichkeit, wobei in letzter Zeit immer öfter 200er und sogar 400er vertrieben werden, da diese den Knipsgewohnheiten der breiten Masse gerechter werden. Nachteil der Filmempfindlichkeit ist, daß ein Film, je empfindlicher er wird, auch immer grobkörniger wird.
Der CCD-Chip einer Digitalkamera verfügt im Prinzip über eine feste Lichtempfindlichkeit. Je mehr Licht einfällt, desto größere Spannungswerte erzeugen die Sensoren. Um Szenen mit wenig Licht attraktiv wiederzugeben, wird die dann sehr kleine Spannung nachträglich mit einer Verstärkerelektronik erhöht. Bei Amatuerkameras geschieht dies automatisch, weshalb der Benutzer den Eindruck gewinnt, die Kamera kann auch in Dunkelheit gute Bilder machen. In (semi-) professionellen Geräten läßt sich der Signalverstärker gezielt einstellen um so eine Anlehnung an die Filmempfindlichkeiten von Negativen zu bekommen. Wird beispielsweise ISO 100 eingestellt, werden die Daten nicht zusätzlich verstärkt. Die nachträgliche Verstärkung hat nämlich einen gravierenden Nachteil: Die analogen Daten des CCDs liefern nicht nur die reinen Helligkeitsinformationen, sondern werden auch durch nicht zu vermeidendes Rauschen überlagert. Duch die Signalverstärkung wird auch das Rauschen verstärkt, welches sich dann als grau-bunte Muster (Artefakte) bemerkbar macht:

	geringes Farbrauschen bei ISO 100
	starkes Farbrauschen bei ISO 1600

Die Qualität der Kamera bemißt sich demnach nicht darin, bei wie wenig Licht noch Aufnahmen möglich sind, denn die Signalverstärkung läßt prinzipiell auch Aufnahmen in stockfinsterer Nacht zu. Die meisten Digicams beherrschen etwa vergleichsweise Werte von ISO 50-800. Entscheidender ist, wie stark das Bild dabei verrauscht wird, denn gute Signalverstärker bemühen sich, das Rauschen herauszufiltern. Da die Amateurkameras oft die Priorität auf die gewählten Motivprogramme legen, wird die Empfindlichkeit (respektive Signalverstärkung) meistens automatisch hoch eingestellt, was dann zwar zu gut belichteten (Nacht-) Aufnahmen führt, aber von entsprechend unschönem Farbrauschen begleitet wird. Da dies dem Laien nicht zugemutet werden soll, wird der Effekt kaschiert und ein Software-Filter entfernt das Rauschen, wodurch aber Details ebenfalls aus der Aufnahme herausgerechnet werden und das Foto unscharf wirkt.
Eine weitere Besonderheit ist, daß Kameras mit wenigen Pixeln lichtunempfindlicher sind. Erst ab ca. 7 MPixel wird die Lichtempfindlichkeit vertretbar und ermöglicht auch gute Bilder bei schlechtem Licht. Bei einfacheren Kameras sollte ein Stativ verwendet und die Lichtempfindlichkeit manuell auf einen ISO-Wert von 100 eingestellt werden.

Weißabgleich

Je nach Lichtquelle hat das abgestrahlte Licht einen anderen Farbton, da die Anteile der einzelnen Farben unterschiedlich sind. In ideal weißem (Sonnen-) Licht sind alle Farben von blau über grün bis rot vorhanden. Die Summe alle Farbabstufungen ergibt weiß, weshalb Sonnenlicht, wenn es durch ein Prisma geleitet wird, in das ganze Farbspektrum zerlegt wird.

idealisiertes Farbspektrum

Andere Lichtquellen enthalten eine andere Farbverteilung gegenüber dem Sonnenlicht. Bei kaltem Neonlicht ist der Blauanteil höher, bei warmem Kunstlicht (z. B. Glühbirne) ist der Rotanteil höher. Die Abbildung zeigt, die Farbanteile in Tageslicht und in Kunstlicht, bei dem der Blauanteil wesentlich niedriger ist, als der Rotanteil, weshalb dieses Kunstlicht uns wärmer erscheint.

Farbspektrum Tages- und Kunstlicht

Betrachtet man mit dem Auge ein weißes Blatt unter Tages- und Kunstlicht, gleicht das menschliche Gehirn (da ihm bewußt ist, das es ein weißes Blatt sieht) die verschobenen Farbanteile aus und das Blatt wird immer als weiß wahrgenommen. Fotografiert man das Blatt, findet kein Ausgleich statt und das ursprünglich weiße Blatt wird rot- oder blaustichig abgebildet. Um den Unterschied zwischen Tages- und Kunstlicht auszugleichen, gibt es bei der analogen Fotografie extra Filme für Tages- und für Kunstlicht, wobei im (Massen-) Handel fast ausschließlich Tageslichtfilme angeboten werden. Mit einem Tageslichtfilm wird das weiße Blatt bei Tageslicht weiß abgebildet. Um das weiße Blatt unter Kunstlicht farbecht wiederzugeben, benötigt man einen Kunstlichtfilm.
Da die meisten Fotografen keinen Kunstlichtfilm benutzen und auch für Innenaufnahmen Tageslichtfilme einsetzen, ist es praktisch, daß dort dann meistens (aufgrund der unzureichenden Ausleuchtung) der automatische Blitz aktiviert wird, der ein tageslichtähnliches Spektrum besitzt und so das vorhandene Kunstlicht überstrahlt und Richtung Tageslicht verschiebt. Alternativ kann man auch mit einem Blaufilter den i. d. R. überhöhten Rotanteil ausgleichen und so unter Kunstlicht auf Tageslichtfilm fotografieren. Ein KB12/LB-112/80B Filter gleicht zum Beispiel das Licht von Halogen- oder Quarzkolbenlampen, welches eine Farbtemperatur von 3.400K hat, aus

In der digitalen Fotografie gibt es keine verschiedenen Filme - der CCD-Chip nimmt immer das Lichtspektrum so auf, wie es einfällt. Die Elektronik muß die Farbtemperaturunterschiede per Software-Filter ausgleichen. Die meisten Amatuerkameras verfügen dazu über einen automatischen Weißabgleich, der anhand des Bildinhaltes die Farbtemperatur zu ermitteln versucht und dann den Blauanteil anhebt. Dabei benutzt die Elektronik ein Graubild als Referenzwert. Dieses Graubild wird beim Hersteller durch die Analyse von tausenden von typischen Standardfotos berechnet. Den meisten Kameras gelingen so gute Farbwerte für Tageslichtaufnahmen und etwas zu warme (rotstichige) Aufnahmen unter Kunstlicht. Bessere Resultate erzielt man, wenn die Kamera die Möglichkeit bietet, manuell die Beleuchtungsart auszuwählen. Allerdings muß man dann immer daran denken, die Einstellung an die aktuelle Lichtquelle anzupassen. Noch bessere Resultate liefert ein manueller Weißabgleich: Dazu wird eine weiße Fläche anvisiert bzw. fotografiert. Die Elektronik kann dann aus den ermittelten Meßwerten die gegenwärtige Farbtemperatur der Beleuchtung berechnen und durch die Software so ausgleichen, daß die Fläche als weiße Fläche abgebildet wird, so daß die folgenden Fotos, die unter diesen Lichtbedingungen mit dem ermittelten Weißabgleichswert aufgenommen werden, ohne Farbverfälschungen abgebildet werden.

Speicherung

Nach dem das digitale Foto aufgenommen wurde, muß es gespeichert werden. (Semi-) Professionelle Geräte können dazu die reinen Bildaten, wie Sie aus dem CCD-Chip nach der Analog-Digital-Wandlung kommen, als RAW speichern. Diese Daten können dann mit einer speziellen Software in Bilder umgewandelt werden. Vorteil ist, daß die beste Bildqualität erreicht wird. Alternativ bieten einige Modelle auch die Speicherung als TIFF. In der Regel werden die Bilddaten aber als JPEG gespeichert. Dadurch wird die Datenmenge extrem reduziert. Bei JPEG kann man die Stärke der Komprimierung wählen. Je niederiger die Komprimierung, desto größer wird die Datei. Bei starken Komprimierungen werden die Dateien zwar kleiner, es treten aber Artefakte in Form von blockförmigen Mustern und Farbsäumen auf. Die Kunst ist es jetzt, einen Mittelweg zwischen Qualitätsanspruch und Dateigröße zu finden. Bei den meisten Digicams kann man die Stärke der Komprimierung in zwei bis drei festen Stufen einstellen, wobei selten un- oder schwachkomprimierte Formate möglich sind, da dann die Speichermedien zu schnell voll wären. Es ist kein Qualitätsmerkmal, wenn man viele Bilder auf ein Speichermedium bekommt, da damit keine Aussage über die Qualitätseinbußen durch die Komprimierung möglich ist. Eher im Gegenteil: Je mehr Bilder man auf ein Medium quetscht, desto schlechter wird jedes Bild. Je nach Bildgröße, Bildinhalt und Komprimierungsgrad liegt die Dateigröße zwischen 0,5 und 2,5MB.

Artefakte bei JPEG

Auf welcher Form von Speichermedien die Bilder in der Kamera gesichert werden ist relativ unbedeutet. Die Kamera sollte lediglich über die Möglichkeit verfügen, Wechselspeicher in Form von Steckkarten etc. aufzunehmen, da Kameras, die lediglich über einen Festspeicher verfügen, die Bildanzahl stark einschränken und man immer wieder die Bilder über ein Kabel auf den PC übertragen muß. Günstige und große Speichermedien erlauben es dem Fotografen, mehrere zu besitzen, so daß man im Urlaub etc. ohne PC auskommt und einen vollen Speicher durch einen noch leeren austauschen kann. Ein interner Zwischenspeicher erlaubt es mehrere Fotos in Serie zu machen, bevor die Daten au das Speichermedium geschrieben werden müssen, was oft langsam von statten geht und die Kamera in der Zeit blockiert.
Die meisten Kameras ermöglichen den Direktanschluß über ein USB- oder Firewire-Kabel an den PC, so daß auch kein zusätzliches Lesegerät für die Speichermedien angeschafft werden muß, sondern die Karten aus der Kamera ausgelesen werden können, was allerdings länger als mit einem Lesegerät dauert. Es muß nur darauf geachtet werden, daß ein entsprechender USB- oder Firewire-Anschluß vorhanden ist.

Display

Die meisten Digicams verfügen über einen optischen Durchsichtsucher ähnlich der von Kompaktkameras. Der Vorteil des Suchers ist, daß er sehr hell ist und sich das Motiv gut betrachten läßt. Da der Sucher aber oberhalb der Objektives angebracht ist, stimmt der Sucherausschnitt vor allem im Nahbereich nicht exakt mit dem Aufnahmebereich überein, was oft durch einen dünnen Rahmen kenntlich gemacht wird. Zusätzlich besitzen die meisten Kameras ein LCD (Liquid Crystal Display). In diesem Zusammenhang wird der Begriff TFT (Thin Film Transistor) geradezu inflationär benutzt. TFT ist eine bestimmte Technik von LCDs. Aktive TFT LCDs sind besonders hochwertig, da sie eine gute Farbwiedergabe und Leuchtstärke haben. Verbreitet sind aber oft passive (D)STN LCDs ((Dual-scan) SuperTwisted Nematic). Die Displays sind alle eher winzig und dienen der Konfiguration und groben Bildbetrachtung vor, während und nach der Aufnahme. Aufgrund der kleinen Abmessungen, geringen Auflösung, schlechten Farbwiedergabe und schwachen Helligkeit gerade bei Sonnenlicht, eignen sie sich aber nur bedingt zur Bildbetrachtung. Oft verfügen die Displays (bzw. die Elektronik zur Displaysteuerung) über eine Zoomfunktion, mit der das aufgenommene Foto ausschnittsweise vergrößert betrachtet werden kann, um Farbe, Schärfe usw. besser beurteilen zu können.

Stromversorgung

Die Energieversorgung hat zwar nichts mit der eigentlichen Aufnahmefunktion zu tun, ist aber immens wichtig, damit überhaupt Aufnahmen möglich sind. Am besten sind Systemakkus in Li-Ion-Ausführung. Diese bieten am längsten genügend Power und lassen sich wieder aufladen ohne zu Memoryeffekten zu neigen, wie ihre NiCd-Kollegen. Alternativ können einige Kameras auch statt des speziellen Akkus eine übliche Fotobatterie aufnehmen, was im Notfall, bei vergessenem Nachladen des Akkus, praktisch sein kann. Handelsübliche Batterien in Mignon- oder Microausführung (auch als AA bzw. AAA bezeichnet) sind zwar praktisch, da man überall Ersatz kaufen kann, doch auf Dauer recht teuer und nur schlecht durch einfache Akkus zu ersetzen, da diese zu wenig Ladungskapazität haben.

Kostenrechnung Digitalkamera

Als Entschiedungshilfe pro digitale Fotografie werden immer die gleichen Argumente aufgeführt:

• bequem und handlich
• Auswahl der Fotos im LCD und Löschen von schlechten Aufnahmen
• keine Laborwartezeit für die Entwicklung
• günstig, da kein Filmkauf und kein Labor

Neben dem zugegebenermaßen hohen Funfaktor einer Digicam sind die meisten Argumente aber haltlos bzw. nur bedingt richtig und individuell anders zu bewerten. Vor allem der angeblich günstige Preis, da man ja keine Laborkosten mehr hat, bedarf einer genauen Betrachtung: Dazu gehört nicht nur die einmalige Anschaffung, sondern die komplette Ausstattung und auch der Ausdruck der Fotos, da man diese wohl kaum auf dem PC seinen Bekannten vorführen will etc. Im Prinzip gehört zu den Kosten sogar die (anteilige) Anschaffung des PCs samt Monitor, Drucker und Software. Da eine Digicam ohne PC aber eigentlich keinen Sinn macht, da man dann keine Bildbearbeitungsfunktionen nutzen kann und alle Fotos in einem Labor ausbelichten und auf CD brennen muß um sie zu archivieren, wird der PC als vorhanden angenommen.

Einmalige Anschaffungskosten:

Objekt	Preis/€
Mittlere 4 Megapixel Kamera mit Zubehör nach Lieferumfang	600,-
zusätzliche Speicherkarte 128MB	70,-
Summe	670,-

Bei der digitalen Fotografie hat man den Vorteil, daß man alle schlechten Aufnahmen aussortieren kann und dann nur die wirklich guten ausdruckt oder in einem Fotolabor auf hochwertiges Fotopapier ausbelichten lassen kann. Dieser Umstand macht es natürlich schwer, einzuschätzen, wieviele Fotos man aufnimmt und dann doch löscht. Auch fotografieren die meisten Anwender mit diesem Bewußtsein entsprechend ziellos und knipsen wesentlich mehr, als sie es mit einer analogen Kamera tun würden. Wieviele Fotos man also aufnimmt und ausdruckt ist individuell unterschiedlich. Ich setzte hier deshalb eigene (eher zu hoch angesetzte) Schätzwerte an. Im Jahr nimmt man ca. 1.000 brauchbare Fotos auf, von denen ca. 300 es Wert sind, ausgedruckt zu werden. Da man sich bei der Fotografie auf Negativfilm jedes Foto gründlicher überlegt, als bei digitalen Aufnahmen, gibt es nur einen geringen Ausschuß aufgrund von schlechter Motivwahl und Fotografierfehlern.
Will man die Fotos selber ausdrucken, benötigt man einen guten Farbtintendrucker und spezielles Fotopapier. Auf ein DIN A4 Papier gehen zwei Bilder mit den Standardabmessungen 10x15cm. Will man Papierkosten sparen, können auch vier Bilder à 9x13 ausgedruckt werden. Wieviel Tinte pro Blatt verbraucht wird, ist schwer zu bestimmen und hängt stark vom Drucker ab. HP gibt für eine 23ml Dreikammer-Farbdruckpatrone (CMY, je Farbe 7,6ml Tinte) 100 Fotodrucke an. Ein anderer Test erzielt in etwa ähnliche Werte für vollflächige Farbdrucke. Es lassen sich also 200 Fotos à 10x15 ausdrucken. Bei durchschnittlichen Druckpatronenpreisen von €30,- bedeutet das Tintenkosten pro Bild von €0,15. Gutes Fotoglossypapier (125g/m²) kostet im 10er-Pack etwa €12,-. Pro Blatt also €1,2 und pro Bild €0,6.

Druckkosten:

Medium	Preis/€
Papier je 10x15	0,60
Tinte je Bild	0,15
Kosten je Bild	0,75
Gesamtkosten für 300 Bilder	225,00

Alternativ können Sie die Fotos auch in einem Fotolabor ausbelichten lassen. Die meisten Anbieter nehmen die Daten entweder auf dem Speichermedium der Digitalkamera oder einer CD an. Oft können Sie die Bilder auch per Internet zumL abor schicken. Pro Auftrag wird meistens ein Grundpreis fällig. Läßt man die Kosten für CD brennen oder die Internetübertragung außer Acht und geht davon aus, daß die 300 Bilder pro Jahr auf 20 Aufträge verteilt werden, entstehen folgende Kosten:

Belichtungskosten:

Vorgang	Preis/€
Grundgebühr je Auftrag	1,50
Je Abzug 10x15	0,25
20 Aufträge	30,00
300 Bilder	75,00
Kosten je Bild	0,35
Gesamtkosten für 300 Bilder	105,00

Laborabzüge sind also wesentlich billiger bei erheblich besserer Qualität (echtes Fotopapier), machen den Vorteil, daß man bei Digitalkameras nicht mehr aufs Labor warten muß aber teilweise wieder zu nichte.

Ein einzelnes Foto kostes also im ersten Jahr satte €2,98 ([670+225]/300) bzw. €2,58 ([670+105]/300). Geht man von einer Lebensdauer der Kamera von acht Jahren aus, da diese dann entweder kaputt oder wahrscheinlicher durch ein neues Modell ersetzt wird, ergibt sich ein Durchschnittspreis pro Bild von €1,03 (670+[225*8]/[300*8]) bzw. €0,63 (670+[105*8]/[300*8]).

Folgende Tabelle ermöglicht Ihnen eine individuelle Kostenberechnung. Tragen Sie einfach Ihre Schätzwerte ein und lesen Sie die Kosten ab:

Kaufpreis Kamera:
Kaufpreis Speicherkarte:
Anschaffungskosten:
Anzahl Bilder (Ausdruck):
Format:	9 x 13 10 x 15
Preis je Blatt Papier A4:
Anschaffungspreis CMY Farbpatrone:
Anzahl vollfarbiger A4 Drucke/Patrone:
A4 Papierbedarf:
Papierkosten/Bild:
Tintenkosten/Bild:
Druckkosten/Bild:
Lebensdauer Kamera:
Preis pro Bild:

Kostenrechnung Kleinbildnegativfilm

Ausgehend von den gleichen Annahmen, wie bei der digitalen Kamera (1.000 Fotos pro Jahr bei 300 genutzten) ergibt sich folgendes Kostenprofil:

Einmalige Anschaffungskosten:

Objekt	Preis/€
Mittlere Kompaktkamera mit Zubehör nach Lieferumfang	150,-

Für 1.000 Aufnahmen werden 42 Filme à 24 Bilder oder 28 Filme à 36 Bilder benötigt. Da meistens unterschiedliche Filme benutzt werden und diese auch nicht komplett belichtet werden, da man gelegentlich vorzeitig an den Fotos interessiert ist, wird davon ausgegangen, daß 35 Filme à 36 Aufnahmen benutzt werden, zumal der Filmpreis bei 24 und 36 Aufnahmen sehr ähnlich ist und es nur bei den späteren Laborkosten entscheidend wird, wie viele Filme man verknipst hat.

Kosten für Fotoarbeiten (1.000 Fotos)

Vorgang	Einzelpreis/€	Gesamtpreis/€
Kleinbild-Farbnegativfilme, 36 Aufnahmen, ISO 200	3,00	105,00
Entwicklungsgebühr	2,00	70,00
Abzug 10x15	0,14	140,00
Kosten je Bild		0,32
Gesamtkosten für 1.000 Bilder		315,00

Obwohl die Entwicklungskosten fast so hoch sind, wie bei den kostengünstigen Laborabzügen einer Digitalkamera, sind sie wesentlich billiger als selbstgedruckte Bilder. Außerdem hat man hier den Vorteil, daß bereits alle Fotos als Abzug vorliegen und nicht nur die vorher ausgewählten. Unter der gleichen Annahme, daß die Kamera ebenfalls acht Jahre benutzt wird, ergibt sich ein Preis pro Bild von €0,33 für alle 8.000 Bilder (150+[315*8]/[1000*8]). Geht man davon aus, daß ja nur 300 gute Bilder pro Jahr aus den 1.000 aufgenommenen übrigbleiben, ergibt sich ein Preis pro Bild von €1,11 (150+[315*8]/[300*8]).

Schlußbemerkung

Vergleicht man die Kosten von digitaler und analoger Fotografie, ist die analoge Fotografie im Prinzip billiger. Lediglich, wenn man wirklich nur 300 Bilder pro Jahr gebrauchen will und die anderen Abzüge gar nicht verwendet, ist die digitale Fotografie etwas preiswerter und gewinnt an Vorsprung, wenn man die Abzüge immer im Labor anfertigen läßt, wodurch aber wieder der Vorteil der schnellen Verfügbarkeit verloren geht. Nicht verschweigen darf man aber, daß eine Mittelklasse Kleinbildkamera wesentlich brilliantere, schärfere und hochwertigere Fotos liefert, als das jede Mittelklasse Digicam kann. Ist bei digitalen Bildern in dieser Klasse mit 10x15 das Auflösungsvermögen (vor allem aufgrund der JPEG-Komprimierung) bereits erreicht, können von Kleinbildnegativen durchaus Vergrößerungen bis zu 20x30 angefertigt werden.

Davon unberührt bleibt die Faszination einer Digicam, da man mit ihr wesentlich mehr Fotos regelrecht verknipsen kann ohne Reuhe zeigen zu müssen. Dadurch erhalten vor allem Fotoanfänger die Möglichkeit, eigene Erfahrungen zu sammeln und das Motiv gleich zu bewerten und sich Gedanken über Bildgestaltung und Motivwahl zu machen, so daß aus dem reinen Knipsen dann Fotografieren wird und die immer gleiche Bilderflut, die auf der Festplatte landet und dort schnell unbeachtet bleibt, eingedämmt wird.