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Wissenswertes über Digitalkameras


Etwa ab der Mitte der 80er Jahre wurden Digitalkameras vorwiegend von professionellen Fotografen im Bereich der Mode-, Mode- und Werbefotografie und dann ab der Mitte der 90er ebenso in der Reportagefotografie eingesetzt.
Die ersten serienreifen Modelle wurden von Apple (Apple QuickTake), von Casio (QV-Series), von der Firma Sony (Mavica) und von Canon (Ion) angeboten; Die Firmen Minolta (Dimage), Nikon (Coolpix) und Olympus (Camedia) sowie weitere folgten erst kurz darauf mit eigenen Produktreihen. Im Jahr 2002 stellte die Firma Kyocera erstmals eine digitale Spiegelreflexkamera (DSLR = Digital Single Lens Reflex) vor. Bei der Contax N Digital besaß der Sensor die volle Kleinbildgröße. Mittlerweile gibt es eine schier unüberschaubare Fülle an Digitalkamera-Modellen in sämtlichen Preisklassen und vielfältigen Ausstattungsstufen.
Für Amateurfotografen setzten sich die Digitalkameras ab dem Jahr 2000 durch und aufgrund der schnell fallenden Preise kamen sie sogleich auf größere Umsatzzahlen als ihre analogen Brüder und Schwestern, inzwischen haben alle namhaften Hersteller die Produktion von analogen Fotokameras gänzlich eingestellt.

Bauformen der Digitalkameras
Natürlich sind die aus der Fotografie mit Film bekannten Bauformen Kompakt- und Spiegelreflexkamera auch als digitale Kameras erhältlich.

Spiegelreflexkameras
Heutige digitale Spiegelreflexkameras unterscheiden sich rein äußerlich überhaupt nicht von ihren Vorgängern in der analaogen Fotografie. Wie bereits damals besitzen sie einen Verschluss, der verhindert, das das Licht auf den CCD fällt und einen zumeist teildurchlässigen Spiegel, damit im optischen Sucher das Bild auch zu sehen ist.
Der nahezu einzige Unterschied zwischen digitalen und analogen Spiegelreflaxkameras ist somit nur die Verwendung eines Aufnahmesensors (CCD) statt des Filmes und der sich an der Rückseite der Kamera befindliche Monitor zur umgehenden Bildbetrachtung und gegebenenfalls zur Löschung. So war es bis zur Einführung des sogenannten Liveviews bei den Spiegelreflexkameras. Bei dieser Art des Fotografierens wird der Spiegel schon vor der eigentlichen Aufnahme aus dem Lichtweg geklappt und gleichzeitig der Verschluss geöffnet. So fällt das Licht nun wie bei den digitalen Kompaktkameras direkt auf den CCD und der Monitor auf der Rückseite der Kamera zeigt das derzeit aktuelle Bild unmittelbar an. Dies aber leider mit all den Einschränkungen, die wir schon bei den Kompaktkameras bemängeln (recht langsame Scharfeinstellung und dadurch eine lange Auslösungeverzägerung gerade bei geringem Motivkontrast).
Generell wird zwischen zwischen Spiegelreflexkameras mit APS-C Aufnahmesenor (etwa 25,1mm×16,7mm beziehungsweise 23,4mm×15,6mm groß und mit einem Verlängerungsfaktor von 1,5 beziehungsweise 1,6), dem nur wenig größeren APS-H Sensor, der z.B. in der EOS 1D Mark IV eingebaut ist (mit etwa 27,9mm×18,6mm und einem Verlängerungsfaktor von 1,3) und der digitalen Vollformat-Spiegelreflexkameras mit dem vollen 24x36mm Kleinbildformat unterschieden.

Kompaktkameras
Im Gegensatz zu den Spiegelreflexkameras, die sich vom Äußeren und vom Aufbau her nur wenig von den analogen Vorgängern unterscheiden werden digitale Kompaktkameras immer kompakter und kleiner. Einher geht damit auch eine deutliche Verkleinerung des CCDs also des Aufnahmesansors (Formatfaktor etwa 6-8 gegenüber digitlaler Spiegelreflexkameras). Auch der optische Sucher mußte größeren Displays zur besseren Bildgestaltung weichen.
Heutige ultrakleine digitale Kompaktkameras haben nicht einmal mehr die Abmessungen einer Zigarettenschachtel. Im Ruhezustand wird das Objektiv dabei vollständig im Kameragehäuse versenkt und automatisch verschlossen. Andere Kompaktkameras sind mit einen innenliegendem Objektiv ausgestattet: Dabei ist die Frontlinse starr im Gehäuse und das Licht wird mittels eines Prismas auf das senkrecht zur Aufnahmerichtung angeordnete Objektiv im Gehäuseinneren der Kamera gelenkt. Diese Bauform wird „Periskopobjektiv“ genannt und ermöglicht extrem flache und gleichzeitig auch besonders robuste Kameras, die teilweise sogar für Unterwasserfotografie geeignet sind und meist auch Stürze aus einer Höhe von 1,2 bis 1,5 Metern nicht übel nehmen.
Für die ambitionierteren Fotografen gibt es Kameras mit der klassischen Bauform ähnlich einer analogen Kompaktkamera, also mit einem vorstehendem Objektiv und einer Griffwulst zum sicheren Halten der Kamera. Die neuartigen Sonderbauformen, mit z.B. verdrehbaren Gehäusehälften wie die futuristisch anmutende Pentax Optio X oder diverse Coolpix-Modelle vin Nikon, haben sich nie richtig durchgesetzt.

Bridgekameras
Die sogenannten Bridgekameras sind eine Mischform zwischen Kompakt- und Spiegelreflexkamera mit nicht auswechselbarem Objektiv und zumeist elektronischem Sucher (EVF), der teilweise sehr feinauslösend ist und sehr stark an einen optischen Sucher der Spiegelreflexkameras erinnert. Nahezu alle Bridgekameras besitzen Objektive mit einem großen oder gar sehr großem Zoomfaktor, teilweise bis über 30fach. Da der Aufnahmesensor einer Bridgekamera nur ebenso klein ist wie bei einer Kompaktkameras ist dies sehr preiswert unf klein zu bauen. Somit bieten Bridgekameras also keineswegs mehr Bildqualität als eine übliche Kompaktkamera sondern einzig und allein zumeist die gleichen vielfälltigen Einstellmöglichkeiten einer Spiegelrefelxkamera und einen deutlich größeren optischen Zoombereich als die Kompaktmodelle.

System- oder EVIL-Kameras
Im Jahr 2008 wurde von der Firma Olympus im Kooperatrion mit Panasonic der Micro-Four-Thirds-Standard vorgestellt und er ermöglicht seitdem Kameras mit Wechselobjektiv, die allerdings keinen Schwingspiegel besitzen. Damit waren die als EVIL-Kameras (die Abkürzung für engl. electronic viewfinder interchangeable lens) bezeichnete Bauart gebohren. Kameras mit einem hochwertigem elektronischen Suchersystem und der Möglichkeit die Objektive zu wechseln. Anfang 2010 hat die Firma Samsung ein ähnliches System vorgestellt, allerdings werden dabei Sensoren in APS-C Größe einsetzt. Ebenso im Jahr 2010 erschien mir der NEX-Baureihe von Sony Kameras mit ebenfalls verkleinertem Aufnahmesensor und eigenem Objektiv-Bajonett als vierter Vertreter der EVIL-Kameras.
In Deutschland hat sich eher der Begriff Systemkamera für diese Baureihe durchgesetzt und der Marktanteil dieser Digitalkameragattung steigt stetig an.

Bildpunkte und Auflösung
Bei den heutigen Kompaktkameras ist die Anzahl der Bildpunkte (Pixel) bereits mehr als ausreichend. Heute stellt nicht mehr eine geringe Pixelanzahl den Flaschenhals hinsichtlich der Auflösung dar und somit ist die Pixelanzahl schon länger nicht mehr das wichtigste Kriterium bei der Beurteilung der Qualität einer Kamera. Zum Glück stellt sich das Käuferbewusstsein und endlich auch das Marketing der Hersteller auf diese Tatsache ein. Es ist nun einmal so, dass eine höhere Auflösung nicht zwangsläufig zu einem höheren Schärfeeindruck führt. Viel wichtiger ist die Größe der einzelnen Bildpunkte und damit eine der Pixelzahl angemessene Gesamtfläche des Bildsensors. Eine typische Kompaktkamera aus dem Jahr 2008 mit 8 Millionen Pixel auf einem sogenannten 1/2,5-Sensor hat eine Gesamtsensorgröße von 5,8×4,3 mm², dies führt zu etwa 1,7 µm großen Pixeln. Nun wird aber allein durch die Beugung eines Objektives mit typischer größter Blende von 2.8 ein Lichtpunkt auf ein Beugungsscheibchen von zirka 3µm Durchmesser abgebildet. Dies bedeutet, dass bei der kleinen Sensorgrößen einer Kompaktkamera ein Lichtpunkt nie nur ein einzelnes Pixel belichten kann. Und dies selbst wenn wir von einem Objektiv ohne Abbildungsfehler ausgehen, wobei leider hier bei billigen Kameras sehr häufig gespart wird. Dahingegen sind bei einem doch deutlich größerem Sensor einer digitalen Spiegelreflexkamera die physikalisch sinnvollen Grenzen bei der Pixelgröße derzeit noch längst nicht erreicht.
Das Bildrauschen stellt ein zusätzliches Problem der kleinen Sensoren, bzw. kleiner Pixel, dar. Die kleinen Pixel erzeugen ein geringes Nutzsignal, dieses nun dann entsprechend verstärkt werden und dies widerum führt zu höherem Rauschen. Dem soll die softwareseitige Rauschunterdrückung entgegen wirken, dabei wir allerdings lediglich das aufgenommene Bild retouschiert und neben dem Rauschen werden dabei auch feine Strukturen ebenfalls geglättet, da eine Rauschunterdrückung wie ein Tiefpassfilter funktioniert. Durch den Trend zu immer mehr Pixeln werden die zu verarbeitenden Bilddateien unnötig groß, das Dunkelstromverhalten wird dadurch negativ beeinflusst und die Datenübertragung sowie das Kopieren der Bilder werden spürbar verlangsamt.
Ein gesundes menschliches Auge kann Helligkeitsunterschiede von etwa einer Bogenminute bei guten Lichtverhältnissen erfassen. Bei einem normalen Sehwinkel von circa 50° für die Bilddiagonale kann also somit eine Anzahl von zirka 4 Millionen Bildpunkten unterschieden werden. Ist ein Bild größer, kann nur noch ein Ausschnitt und nicht mehr das vollständige Bild erfasst werden. Ist dass Bild kleiner, so reichen sogar deutlich weniger Bildpunkte aus, ohne dass es zu Einschränkungen bei der wahrgenommenen Auflösung kommt.
Bei den meisten Bildsensoren, die in den heutigen Kameras eingesetzt werden handelt es sich um Bayer-Sensoren, die in jedem Bildpunkt nur eine einzige Primärfarbe darstellen können. Durch Interpolation der benachbarten Bildpunkte werden in diem Fall die fehlenen Farben ermittelt und sie tragen daher nicht zu einer entsprechenden Auflösung mit bei. Da die Auflösung der Bilder nur einen geringen Anteil am Schärfeeindruck haben ist dies nich zwangsläufig nachteilig. Damit erklärt sich auch, warum eine hochwertig qualitative Wiedergabe von digitalen Bildern – etwa auf Projektionsbildwänden oder mit einem Großbildschirm – trotz der vergleichsweise geringen Auflösung von einer Million Pixeln möglich ist.

Das Suchersystem der Digitalkameras
Die digitalen Kameras verfügen über die unterschiedlichen Suchersysteme, die allesamt eine Gestaltung des Bildes vor der Aufnahme ermöglichen. Wir unterscheiden grundsätzlich zwischen optischen und elektronischen Suchern.
Optische Sucher arbeiten wie bei den herkömmlichen analogen Kameras entweder mit einem Spiegelreflexsuchersystem oder als Durchsichtsucher, wobei nur wenige digitale Kompaktsucherkameras einen hochwertigen Messsucher besitzen oder besser besessen haben. Heutzutage gibt es so gut wie keine kompakten Digitalkameras mit einem optischem Sucher mehr. Fast alle digitalen Kompaktkameras werden mittlerweile ohne optischen Sucher angeboten und sind ausschließlich mit einer elektronischen Anzeige ausgestattet, die alllerdings nun auch so hell und leuchtstark ist, dass sie selbst bei Sonne noch sehr gut zu erkennen ist.
Die elektronischen Sucher nutzen entweder direkt das Signal des Kamerasensors oder, wie bei einigen Spiegelreflexkonstruktionen der Firmen Olympus und Panasonic, einen zusätzlich eingebauten Sensor. Die Anzeige erfolgt dabei auf einem auf der Kamerarückseite angebrachten Display, zusätzlich kann auch ein zweiter Monitor im Gehäuse integriert sein, der dann mit einem herkömmlichen Suchereinblick kombiniert ist.
So gut wie alle elektronischen Sucher zeigen weitestgehend exakt den Bildausschnitt, der beim Auslösen der Kamera auch gespeichert würde. Wegen des kleinen Formats und der meist relativ geringen Auflösung der Monitore ich allerdings eine genaue Beurteilung des Schärfeverlaufs und der tatsächlichen Bildschärfe nicht unbedingt einfach. Eine digitale Sucherlupe kann hier Abhilfe schaffen. Umfangreiche Statusinformationen oder beispielsweise Gitterlinien zur exakten Kameraausrichtung können zumeist zusätzlich in einem elektronischen Sucher eingeblendet werden. Kameras der neusten Generation haben nun schon elektronische Sucher mit mehr als einer Million Bildpunkten und kommen damit einem optischen Sucher schon recht nah.
Durch den Aufbau elektronischer Sucher ist es erforderlich, dass der Aufnahmesensor, außer bei einigen Sonderkonstruktionen, permanent aktiv sein muss. Dies führt zu einer Erwärmung von Kamera und Aufnahmesensor und vergleichsweise hohem Stromverbrauch, was sich widerum recht ungünstig auf das Bildrauschen auswirken kann. Dies gilt ebenso für die meisten Kameras in Spiegelreflexbauweise, wenn dort die LiveView-Funktion genutzt wird. Spiegelreflexkameras, die herkömmlich betrieben werden, zeigen diesen Effekt nur bei Langzeitbelichtungen, da bei diesen Kameras der Aufnahmesensor nur während der eigentlichen Aufnahme aktiv ist.

Geschwindigkeit
4 Charakteristische Merkmale bestimmen die Arbeitsgeschwindigkeit einer Digitalkamera:
Zum einen die Zeitspanne, die die digitale Kamera nach dem Einschalten benötigt, um bereit zu sein eine Fotografie anfertigen zu können, die sogenannte Einschaltgeschwindigkeit oder auch Aufnahmebereitschaft;
Dann die Zeitspanne, die der Autofokus zur Scharfstellung benötigt, also die Scharfeinstell- oder auch Fokusiergeschwindigkeit.
Die Zeitspanne, die zwischen Drücken des Auslösers und tatsächlicher Bildaufzeichnung verstreicht wird Auslöseverzögerung genannt;
Und die Zeitspanne nach einer Aufnahme, nach der die Kamera das nächste Bild anfertigen könnte ist die Bildfolgegeschwindigkeit. Die maximale Bildfrequenz der Digitalkamera steht in direktem Zusammenhang dazu.
Die meisten digitale Kompaktkameras sind - trotz einer rasanten Geschwindikeit der technischen Weiterentwicklung - deutlich langsamer als ihre Äquivalente im analogen Kleinbildbereich. Insbesondere die Bildfolgezeiten brechen oft nach nur wenigen Aufnahmen massiv ein, während früher bei den motorisierten Kleinbildkameras über den gesamten Film hinweg die gleiche Geschwindigkeit erreicht wurde.
Auslöseverzögerung und Bildfolgezeit sind dagegen bei hochwertigen digitalen Kameras durchaus vergleichbar mit ihren analogen Pendants. So gibt es mittlerweile Spiegelreflexkameras mit 7 bis 10 Bildern pro Sekunde in bester Qualität für weit unter 1000 Euro. Etwas was vor 2 Jahren noch undenkbar erschien.
Generell läßt sich sagen, dass neuere Koompaktkameras meist immer schneller sind als ihre Vorgänger und heutige Spiegelreflexkameras jenseits der Einsteigerklasse scho sogar deutlich schnellere Bildfolgen zulassen als ihre analogen Vorgänger.

Energieversorgung
Heutige Digitalkameras brauchen lange nicht so viel Strom wie die Digitalkameras der ersten Stunden, doch immer noch bei weitem mehr Energie als vergleichbare analoge Fotokameras. Gerade der nahezu ständige Gebrauch des eingebauten Displays und die Verwendung des ebenfalls eingebauten Blitzgerätes sind sie größten Stromfresser. Die Digitalkameras benötigt daher eine moderne Stromversorgung, die in den meisten Fällen über einen hochwertigen Lithium-Ion-Akku gewährleistet wird oder werden sollte.
Von der Verwendung herkömmlicher Batterien ist abzuraten, auch wenn auf den ersten Blick die sofortige und überall gewährleistete Verfügbarkeit verlockend erscheint. Auf lange Sicht sind Li-Ion-Akkus sogar preiswerter. zudem besitzen sie eine deutlich höhere Kapazität, sind viel schneller aufgeladen, Platzsparend und leichtgewichtig und es fließt auch bei Minusgraden noch Strom.
Die Kapazität des Akkus bestimmt – in Verbindung mit der Leistungsaufnahme der Kameraelektronik und deren Stromsparfunktionen – die maximale Betriebsdauer der Kamera, bis ein Akkuwechsel nötig wird. Ein durchschnittlicher NiMh-Akku der Baugröße AA mit einer hohen Kapazität von 2600mAh versorgt eine moderne digitale Kamera mit Energie zum Aufnehmen von rund 280 Bildern, ein deutlich kleinerer, leichterer Li-Ion-Akku dagegen kommt auf bis zu 1200 Aufnahmen bis er wieder geladen werden muss.

Bewegtbild oder Videos
Mittlerweile biten die meisten Digitalkameras die Möglichkeit auch Videos aufzunehmen, allerdings aufgrund der notwendigen Bildwiederholrate nur in niedrigerer Auflösung als die Stzandbilder, die die Kameraa aufnimmt. Die Auflösung lag früher zumeist unter der einer gängigen Videokamera, doch teilweise werden aber nun auch Kameras mit HD-Auflösungen bis Full HD (also 1920 × 1080) Pixel angeboten.
Früher wurden die Videos meist im rechenzeitsparenden, jedoch speicherfressenden MotionJPEG-Format gespeichert. Moderne Kameras verfügen heute aber bereits über hochwirksame Kompressionsformate wie MPEG4 und H.264. Natürlich können Sie jedes Format nach dem Übertragen auf den Rechner mit einem Konvertierungsprogramm in ein effektiveres Format umgewandeln.
Im Jahr 2008 wurden die Nikon D90 und die Canon EOS 5D Mark II veröffentlicht und seitdem ist es auch mit Spiegelrefelxkameras möglich Videosequenzen aufzuzeichnen. Neuere Kameras wie die Nikon D3s oder die Canon EOS 600D können mittlerweile auch Full-HD-Videos in 1024p aufzeichnen.
Insbesondere die Systemkameras, wie zum Beispiel die Panasonic GH2, stehen im Gegensatz zu den Spiegelreflexkameras mit Videofunktion modernen Camcordern in nichts nach und weisen mit einem deutlich größeren Sensor sogar noch einen Vorteil auf.
 



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