Bayer-Sensor

Die derzeit noch üblichen CCDs arbeiten fast alle mit einer Bayer-Matrix im Gegensatz zu den Foveon-X3-Sensoren. 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.

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 oder 3:2 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 Abmessungen 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 CCD-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 Abmessungen. In der Praxis liefern die Interpolationsalgorithmen für die größeren Abmessungen allerdings trotzdem bessere Ergebnisse, so dass man durchaus in der maximalen Auflösung fotografieren kann.

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