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Digitale Fotografie

ein Online-Workshop von Michael Hager © 2001-2004 Michael Hager, all rights reserved
Nachdruck und Weiterverbreitung, auch auszugsweise, nur nach Genehmigung

 

Konventionelle kontra digitale Fotografie Analog gegen Digital
Wer braucht welche Kamera? Die Optik ist entscheidend
Die Aufnahmeelemente CCD oder CMOS
Die Schwächen der Digitalkameras Chipgrößen und Brennweite
Wechselspeicher für Digitalkameras SmartMedia Speicherkarten
CompaktFlash Speicherkarten Multimedia-Card (MMC)
Security Digital Karte (SD-Karte) Sony Memory Stick
Wie viele Aufnahmen auf welche Karte? Hinweis zum Ausdruck:
Datenübertragung - Von der Kamera in den PC Twain-Treiber - bitte nicht!
Die Stromversorgung

 

Konventionelle kontra digitale Fotografie
Der Vergleich zwischen konventioneller und elektronischer Fotografie fördert neben den Unterschieden auch Gemeinsamkeiten zutage. In jedem Fall verfügt die Kamera über eine Blende und einen Verschluss, wodurch die Lichtmenge (Öffnen oder Schließen der Blende und unterschiedliche Verschlusszeiten) geregelt wird, die auf die Bildebene auftrifft.Durchgeschnittene Olympus Digitalkamera Bei beiden wird das Motiv über ein Objektiv auf der Bildebene abgebildet. Auch die Kameratechnik mit aktiven oder passivem Autofokus, automatischer Belichtung, Motivprogramm und eingebautem bzw. aufsetzbarem Blitz ist weitestgehend identisch. Im Fall der konventionellen Fotografie wird das Licht durch einen lichtempfindlichen Film aufgenommen, der im Labor entwickelt und durch Fixieren lichtunempfindlich gemacht wird. Dadurch wird er zum "Speichermedium" der Bilder, die nun für die Bildwiedergabe auf der Leinwand (Dia) oder zum Anfertigen von Bildern mittels Vergrößerer bzw. Printer vorbereitet sind. Bei Digitalkameras übernimmt ein Speicherchip die Aufgabe des Films. Der Aufnahmechip (CCD oder CMOS) besteht aus einer Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen, die Pixel genannt werden. Diese wandeln das Licht in elektronische Signale um. Hierzu später mehr. Die CPU und die interne Software der Digitalkameras wandeln nun die Signale um und speichern die Daten auf einem Speichermedium, das meist gewechselt werden kann.

 

 

Analog gegen Digital
Analog Digital
• ausgereifte Technik
• nur noch im Detail zu verbessern
• neues Medium,
• wird ständig verbessert
• Filme mit 12, 24 oder 36 Bildern
• schwarzweiß-, Farb-, Diafilme
• Speicherkarten von 8 MB bis 1 GB
• Farbe, SW, Sepia, Blauton, digitale Effekte
• sehr schnelle Bildfolgen möglich
• sofort einsatzbereit nach dem Einschalten
• Bildfolgen nur mit Pufferspeicher (Burst)
• meist nur max. 5 Bilder in Serie
• 2-5 Sekunden Vorlaufzeit
• Vergrößerungen bis 60x80 cm möglich • Vergrößerungen bis DIN A4 möglich
• geringer Stromverbrauch • hoher bis sehr hoher Stromverbrauch
• günstige Preise auch bei SLR • hoher Preis, insbesondere bei SLRs
• hohe Materialkosten (Filme)
• geringe Bilderkosten
• keine laufenden Kosten
• etwas höherer Bilderpreis
• leicht zu bedienen
• ausgereift
• oft umständliche Menüs
• meist aber einfache Bedienung
• Fehlbelichtungen möglich
• kritisch bei Blitzlichtaufnahmen
• kritisch bei Misch- oder Kunstlicht
• Bildergebnis sofort betrachtbar
• Weißabgleich automatisch und manuell
• Aufnahme kann gelöscht und ggf. wiederholt werden
• umfangreiches Objektivangebot bei SLR-Kameras • nur hochwertige Objektive verwendbar bei Digital-SLR
• sehr kleine Sucherkameras • kompakte Digitalkameras verfügbar
• umständliche Archivierung • unschlagbare Bildverwaltung/-archivierung

 


Wer braucht welche Kamera?
Analog Digital
• Diafotografen • Hobbyfotografen mit PC
• großformatige Bilder für Ausstellungen • Internet-Nutzer und E-Mail
• Action- und Sportfotografen • Experimentelle Fotografie
• große Ausrüstung mit vielen Objektiven • Bilder digital nach- und weiterverarbeiten
• Landschaftsfotografen mit Extrem-WW • Technik-Freaks
• Mittelformatfotografen • Bildjournalisten, Gutachter, Architekten

Diese Punkte gelten für Amateur-Digitalkameras. Es gibt auch semiprofessionelle und professionelle Digitalkameras, die durchaus für Action- und Sportfotografie verwendbar sind oder den Einsatz von Ultra-Weitwinkelobjektiven zulassen.
 

 

Die Optik ist entscheidend
Kommen wir noch einmal kurz auf die Objektive zurück, die ja bei beiden Methoden des Fotografieren für die Bildqualität ausschlaggebend sind.

Die Elektronik der Kamera und der Film können noch so gut sein - wenn die Optik nicht mitspielt, dann bekommt man auch keine detail- und kontrastreichen Bilder.

Da die CCDs in modernen Digitalkameras deutlich kleiner sind als ein Kleinbildnegativ, müssen die Objektive in Digitalkameras deutlich leistungsstärker sein, um das gleiche Bild auf der kleineren Fläche gleichgut abzubilden.

Ein 2/3"-CCD-Chip besitzt ca. 1/4 der Fläche eines Kleinbildnegatives, d.h. statt der bei durchschnittlichen Kleinbildobjektiven üblichen 50 Linienpaare pro Millimeter (ein Kleinbildfilm kann theoretisch max. 100 Lp/mm auflösen) muss die Optik in der Digitalkamera 200 Lp/mm auflösen. Das Auflösevermögen eines Objektives ist die Fähigkeit, einzelne Punkte im Motiv detailgerecht und präzise wiederzugeben.

Ein Problem der Digitalkameras ist es, dass das Licht auf den Aufnahmesensor in einem möglichst senkrecht Winkel fallen muss. Ist der Einfallswinkel zu spitz, kommt es zu Lichtverlusten und schlechter Auflösung. Da starke Weitwinkelobjektive solch spitze Winkel liefern, werden sie bei Digitalkameras kaum eingesetzt.

Ein Auflösevermögen von 50 Lp/mm entspricht digital 100 Pixel/mm. Bei 50 Lp/mm ergibt dies also bei einem Kleinbildfilm (24x36mm) eine rechnerische Auflösung von rund 8,5 Millionen Pixel! Durchschnittliche Zoomobjektive lösen nur 40 Lp/mm auf, in diesem Fall sind dies also rechnerisch gut 5.5 Millionen Pixel. Erstklassige kostspielige Hochleistungsobjektive mit fester Brennweite erreichen max. 60 Lp/mm, bei diesen liegt die rechnerische Pixelzahl bei KB also bei gut 12 Millionen Pixel.

Aktuelle Amateur-Digitalkameras erreichen momentan 3,34 bzw. 4,3 Millionen Pixel, Profikameras sogar 6,1 Millionen Pixel. Digitalkameras sind somit theoretisch nicht mehr weit von der Kleinbildqualität entfernt und haben die Qualität von preiswerten SLR-Zoom bzw. den Objektiven in Kompaktkameras bereits erreicht oder gar überschritten.
 

 

Die Aufnahmeelemente: Pixel, CCD, RGB und CYM
Die Stärke der elektronischen Signale hängt von der Lichtmenge ab, die auf dem Pixel auftrifft. Damit ein Farbbild und nicht nur ein Schwarzweißbild entsteht, befindet sich über jedem Pixel ein Farbfilter. Dieser ist entweder rot/grün/blau (RGB) oder cyan/yellow (oder grün)/magenta (CYM).

Für Farben ist das menschliche Auge nicht so empfindlich wie für Helligkeiten. Das Helligkeitsempfinden ähnelt stark der Empfindlichkeitskurve eines grünen Pixel, daher kommen bei einem RGB-Chip die grünen Pixel doppelt so häufig vor wie die roten und blauen, und ein CYM-Sensor bekommt zusätzlich noch grüne Pixel dazu.

RGB-Sensoren besitzen eine bessere Farbwiedergabe, sind allerdings nicht so lichtempfindlich wie ein CYM-Sensor. Daher finden wir sie häufig in Kameras mit großen CCDs, z.B. in hochwertigen SLR-Digitalkameras.

CYM-Filter sind fast doppelt so lichtempfindlich wie ein RGB-Filter, aber nicht ganz so farbgetreu. Da bei den meisten Kameras kleine CCDs eingesetzt werden, finden wir in solchen Kameras CYM-Sensoren.
 

 

CCD oder CMOS
Zur Zeit wird der Siegeszug der Digitalkameras durch den hohen Preis gebremst.
Hierfür ist nicht nur die Optik, die deutlich hochwertiger sein muss als bei einer Kleinbildkamera, verantwortlich. Der Aufnahmesensor macht rund 40% der Produktionskosten aus und trägt somit einen großen Teil zum Preis einer Digitalkamera bei. Genau wie bei den Filtern, so gibt es auch bei den Aufnahmesensoren zwei Typen:

Der CCD-Sensor (Charged Coupled Device), entwickelt bereits 1969 von Georg Smith und Willard Boyle, wurde speziell für Foto- und Videoanwendungen geschaffen und ist in Sachen Bildqualität zur Zeit unerreicht. Leider ist er durch die hochwertigen, speziellen Fertigungseinrichtungen und den hohen Ausschuss bei der Produktion sehr teuer. Ein CCD arbeitet mit analogen Signalen, die in der Kamera durch einen Analog/Digital-Wandler digitalisiert werden. Anschließend folgt die Signalverarbeitung und das Speichern auf dem Datenträger. Der Vorteil der CCD-Sensoren ist die sehr geringe Neigung zu Bildrauschen und die daraus resultierende hohe Bildqualität.

Da der CCD-Sensor zuerst in der Videotechnik einsetzt wurde, gibt es auch heute noch Sensoren, die (wie bei den meisten Videokameras) im Halbbildverfahren arbeiten. Dabei werden abwechselnd die geraden oder ungeraden Zeilen des Sensors belichtet und ausgelesen. Anschließend werden die beiden Halbbilder elektronisch zu einem Vollbild zusammengesetzt. In modernen Digitalkameras arbeiten progressive CCDs, die alle Bildzeilen auf einmal einlesen und somit gleich ein Vollbild liefern. Dadurch lassen sich kürzere Belichtungszeiten realisieren und die "Sägezahneffekte" bei sich schnell bewegenden Motiven verhindern.
Der Spitzenreiter bei den CCD-Sensoren ist der KAF16801-Sensor von Kodak mit 16,8 Millionen Pixel, der allerdings nur in Profi-Studiokameras eingesetzt wird.

Der Vorteil der CMOS-Bildsensoren (Complementary Metal Oxid Semiconductors) ist, dass die Fertigung durch Standardprozesse deutlich günstiger ist. Jede Fertigungsanlage für Mikroprozessoren ist in der Lage, CMOS-Sensoren preiswert herzustellen.
Der Canon CMOS-Sensor in der D30 in Zahlen
Pixelzahl total 3,25 Mio.
Effektive Pixelzahl 3,11 Mio.
Sensorgröße 24,9 x 18,1 mm
Effektive Bildgröße 22,7 x 15,1 mm
Seitenverhältnis 2 : 3

Beim CMOS-Sensor befindet sich in jedem Pixel ein A/D-Wandler. Dadurch kann ein Teil der Signalumwandlung direkt im Pixel erfolgen, was eine deutlich höhere Auslesegeschwindigkeit und einen geringeren Stromverbrauch zur Folge hat. Entgegen dem CCD-Sensor, dessen Pixel sich nur zeilen- und spaltenweise auslesen lassen, kann bei einem CMOS-Sensor jeder Pixel einzeln angesteuert werden. Leider sind CMOS-Sensoren durch die langen Signalleitungen zur Ansteuerung der einzelnen Pixel anfällig gegen Rauschen. Das Rauschen wird bei höherer Pixelzahl stärker. Canon hat bei der D30 jetzt erstmalig einen CMOS-Sensor in einer hochwertigen Digital-SLR-Kamera eingesetzt. Durch spezielle von Canon entwickelte Komponenten zur Rauschunterdrückung in Verbindung mit der großen Sensorfläche zeigt die Kamera ein mit einem CCD-Sensor vergleichbares Bildrauschen und damit eine sehr gute Bildqualität.
 
  Vorteile Nachteile
CCD • geringes Rauschen • keine Logikintegration möglich
• Technologie ist ausgereift • hoher Leistungsverbrauch
• etabliert • zufallsadressierte Pixel nicht möglich
• Design existiert • erfordert nahezu perfekte Ladungstransfer-Effizienz
CMOS • Integration weiterer Systemkomponenten verringert die Systemkosten • Integration führt zu höherer Komplexität des Chips
• geringe Leistungsaufnahme • Farb-Technologie noch nicht ausgereift
• freier und zufälliger Zugriff auf alle Pixel möglich • Rauschkorrektur unbedingt erforderlich
 

 

Die Schwächen der Digitalkameras
Auf das Konto des CCD gehen auch die Schwächen der Digitalkameras, denn er trägt die Verantwortung für Rauschen, Blooming und den Moiré-Effekt.

Rauschen beschreibt die ungleichmäßige Darstellung gleichmäßiger Farb- und Weißflächen.
Das Hintergrundrauschen entsteht vorwiegend durch Ladungsträger, die durch Wärmeenergie ausgelöst werden.
Ist der Signalpegel des Bildes gering, z.B. in Schattenbereichen, so fällt auch das Rauschen stärker auf. Steigert man bei schlechten Lichtbedingungen die Empfindlichkeit des Sensors, dann wird das Signal verstärkt und das Rauschen nimmt stark zu.
Das Fixed-Pattern-Rauschen ist auf produktionsbedingte Schwankungen bei der Herstellung der CCD-Sensoren zurückzuführen.

Wenn durch zu lange Belichtungszeit oder eine zu hohe Helligkeit in einzelnen Pixels zu viele Ladungsträger ausgelöst werden, können die "Potenzialtöpfe" in denen diese Ladungen gesammelt werden, "überlaufen". Die Ladungsträger gelangen also in benachbarte Zellen und der Helligkeitswert dieser Zellen wird erhöht. Dieser Effekt wird als Blooming bezeichnet und macht sich durch ausgefressene Lichter bemerkbar.
Neuere CCDs vermeiden das Blooming durch spezielle Kurzschluss-Schaltungen. CMOS-Sensoren kennen kein Blooming.

Das Moiré wurde bislang noch nicht so richtig in den Griff bekommen. Überlagern sich feine Muster im Bild und die gitterförmige Struktur des CCD-Sensors, entstehen wellen- und linienartige Artefakte. In Profikameras wird dieser Effekt abgefangen, indem der CCD-Sensor während der Aufnahme in Schwingungen gebacht wird.
 

 

Chipgrößen und Brennweite
In einem Punkt unterscheiden sich die konventionelle und die digitale Fotografie sehr voneinander: Der Aufnahmechip heute üblicher Digitalkameras ist sehr viel kleiner als das Kleinbildnegativ (24x36mm). Als Größenangabe dient hier die Formatdiagonale, die in Zoll (1" = 2,54 cm) angegeben wird. Laut Hersteller besitzen die heutigen Digitalkameras CCDs von 1/3" und 2/3". Die effektiv nutzbare Aufnahmefläche ist allerdings etwas kleiner, so das die effektive Formatdiagonale 6 bis 12 mm beträgt.
In der Fotografie bedeutet die Formatdiagonale die Normalbrennweite. Daraus resultiert, dass bei unterschiedlichen Sensorgrößen auch die Normalbrennweiten unterschiedlich sein müssen.
Um die Brennweite einer Digitalkamera mit einer Kleinbildkamera vergleichen zu können gibt es eine einfache Formel:

Umrechungsfaktor (UF) = KB-Diagonale (ca. 43mm) / Sensordiagonale

 

z.B. 1/3 Zoll = Normalbrennweite 6mm = Umrechnungsfaktor 7,1

Eine Optik mit der Brennweite 6mm in einer Digitalkamera mit einem 1/3 Zoll CCD hat somit verglichen mit einer Kleinbildkamera die Brennweite 42,6mm.

CCD Größe Diagonale Umrechnungsfaktor
1/3 Zoll 6 mm 7,1
1/2 Zoll 9 mm 4,8
2/3 Zoll 12 mm 3,6


Ein 1/2"-CCD hat die Normalbrennweite von 9 mm und einen UF von 4,8. Ein 2/3"-CCD hat die Normalbrennweite 12 mm und einen UF von 3,6.

Der nicht mehr übliche 1/4"-CCD hat eine Diagonale von 1,5 mm und damit einen Umrechnungsfaktor von 9.5. In modernen 3,34 Mio Pixel Kameras arbeiten üblicherweise 1/1,8"-CCDs.

Die Größe des Aufnahmesensors hat noch weitere Auswirkungen. Je kleiner der Aufnahmesensor, umso geringer ist der Pixelabstand, d.h. umso besser muss das Auflösevermögen des Objektives sein. Besitzt die Digitalkamera eine Optik mit geringem Auflösevermögen, so werden die Bilder trotz hoher Pixelzahl unscharf wiedergegeben, da einige Pixel nicht mit Informationen versorgt werden.

Durch den geringen Pixelabstand ist natürlich auch die Fläche der Pixel sehr gering. Je kleiner ein Pixel, um so lichtunempfindlicher ist er. Um nun die Lichtempfindlichkeit der Pixel zu steigern, wird eine geringe Grundspannung an den Pixel gelegt. Leider hat auch dies Nachteile, denn ab einer bestimmten Spannung reagieren die Pixel auch ohne Licht und fangen einige Elektronen nach dem Zufallsprinzip auf. Dieses Auffangen wird Grundrauschen genannt. Eine höhere Empfindlichkeit bewirkt also auch ein höheres Rauschen.
Die Lösung wären größere CCDs, aber dies geht leider zu Lasten des Portemonnaie.
 

 

Wechselspeicher für Digitalkameras
Die Zeiten, in denen Digitalkameras nur mit einem mehr oder minder großem internen Speicher ausgerüstet waren, sind schon lange passé. Heutige digitale Kameras verfügen zum überwiegenden Teil über Wechselspeicher. Der interne Speicher, so er denn noch vorhanden ist, dient nur noch zum Zwischenspeichern der Aufnahmen, um die Bildfolgezeit drastisch zu verkürzen (der sogenannte Burstmodus).
SmartMedia- und CompaktFlash-Karten gelten quasi als Standard, denn fast alle großen Kamerahersteller setzen auf diese beiden Formate. Nur Sony setzt eine Eigenentwicklung ein, den Memory-Stick.
Alle drei genannten Speicher basieren auf der Flash-Ram-Basis. Da sie ohne bewegliche Bauteile auskommen, sind sie gegen Erschütterungen unempfindlich.
Flashspeicher können Bytes einzeln adressieren und lesen, sind aber nicht in der Lage, die Daten zu überschreiben. Bei einer geplanten Änderung wird der komplette Datenblock durch einen Spannungsimpuls (dem Flash) gelöscht und dann kann dieser Bereich wieder zum Schreiben genutzt werden.
Flashspeicher hat eine mittlere Lebensdauer von ca. 100.000 Scheib- und Löschzyklen.

 

 

SmartMedia Speicherkarten
Die SmartMedia-Karte ist ein "Flash-Speicher", der mit 45x37x0,76 mm besonders klein und handlich ist, aber leider auch einige Schwächen hat. Die erste Generation der SmartMedia Karten hatte 1, 2 oder 4 MB Speicherkapazität und eine Spannung von 5 Volt. Die nächste, weitaus leistungsfähigere Generation hatte dann eine Spannung von 3,3 Volt und war somit in älteren Kameras nicht mehr einsetzbar. Ein ähnliches Hindernis tauchte beim Sprung von 8 MB auf 16 MB auf. Auch hier konnten einige Modelle die neuen Karten mit 16 MB Speicherplatz nicht mehr verarbeiten oder mussten beim Hersteller für ca. 100.-DM umgerüstet werden. Ähnliches passierte bei den Karten mit 32 MB und mit 64 MB. Die neuen Speicherkarten mit 128 MB sind dagegen in 90% der Kameras, die auch 64 MB verarbeiten können, einsetzbar. Das Problem bei SmartMedia ist, im Gegensatz zu CompaktFlash und MemoryStick, dass der Controller bzw. die Steuerungselektronik in der Kamera sitzt, da er auf der Karte keinen Platz findet. Die Vorteile der SmartMedia-Karten sind ihre geringen Abmessungen (die allerdings dazu führen kann, dass die Karten leicht zerbrechen) und der im Vergleich zur CompaktFlash und zum MemoryStick etwas günstigere Preis.

Im Vergleich zur CompaktFlash-Karte gibt es für die SmartMedia-Karte einen Diskettenadapter, der die Karten aufnehmen kann. Man schiebt nun den Adapter samt Karte in das Diskettenlaufwerk und kann die Karte wie eine Diskette benutzen. Außerdem ist die Datenübertragung von Adapter auf die Festplatte deutlich schneller als per serielles Kabel.

Auch ein PCMCIA-Adapter für SmartMedia ist lieferbar. Da dieser allerdings auch den Controller beinhaltet, kostet er etwa 3x soviel wie ein PCMCIA-Adapter für Compakt Flash Karten.
Ein Manko der SmartMedia-Karten ist, dass die Kontaktfläche offen liegt und dadurch mechanischen Beschädigungen und "Marmeladenfingern" schutzlos ausgeliefert ist.

SmartMediaKarten vertragen es gar nicht, wenn während des Zugriffs auf die Karte der Strom entzogen wird. Zieht man also ein SmartMediaKarte aus dem Kartenleser, während auf die Karte geschrieben oder von der Karte gelesen wird, so kann dies nicht nur die Daten löschen, sondern die Karte komplett zerstören.

SmartMedia-Karten werden in Digitalkameras der Firmen Agfa (außer CL30), Fuji, Olympus, Ricoh (nur in einigen Modellen) und Toshiba eingesetzt.

 

 

CompaktFlash Speicherkarten
Wie der Name schon vermuten lässt, auch die CF-Karte ist ein Flash-Speicher. Mit 42.8x36,4x3,3 mm Grösse ist sie deutlich dicker als eine SmartMedia-Karte. Dafür steckt sie in einer stabilen Kunststoffhülle, so dass die Kontaktflächen bestens geschützt sind und die Karte auch nicht zerbrechen kann.



Ein weiterer Vorteil der CompaktFlash-Karten ist die Verfügbarkeit von Karten mit großer Speicherkapazität. Auch für CF-Karten gibt es PCMCIA-Adapter (und das sogar sehr preiswert), so dass die Karte auch über ein Notebook oder ein ATA-Lesegerät ausgelesen werden kann. Ein Disketten-Adapter ist allerdings nicht verfügbar.



Das einzige Manko der CF-Karten ist ihr etwas höherer Preis im Vergleich zu einer SmartMedia-Karte. Da in der CF-Karte auch der Controller mit eingebaut ist, ist der leicht höhere Preis gegenüber einer SmartMedia-Karte auch nachvollziehbar. Da die Steuerelektronik immer auf der Karte ist, passen alle CF-Karten in jede Kamera mit einem CF-Slot, d.h. auch neueste Karten mit hoher Kapazität passen in "uralte" Kameras.

Von IBM gibt es das sogenannte Microdrive, eine CF-Karte Typ II, die etwas dicker als eine reguläre CF-Karte Typ I ist und damit nur in einige wenige Kameras paßt (z.B. Casio QV-3000, Canon S20 und G1). Das Microdrive ist die kleinste Festplatte der Welt (42,8x36,3x5 mm); momentan sind 340 MB, 500 MB und 1 GB lieferbar. Mit nur 16 g sind die IBM Microdrives nicht nur die kleinsten, sondern auch die leichtesten Festplatten der Welt.

Hinzu kommt, dass die Microdrive-Festplatten mit bis zu 59,9 MB/s andere Speichermedien deutlich übertreffen. Ein PCMCIA-Adapter gewährleistet die Kompatibilität zu PC-Card Typ II Slots.

Der Wermutstropfen ist der recht hohe Stromverbrauch. Die Leistungsaufnahme reicht von 59 mW (1 GB Microdrive) im Standby-Modus bis zu 990 mW (340 MB Microdrive) beim Schreiben.
Das Microdrive ist lange nicht so schockempfindlich wie eine gewöhnliche Festplatte, aber ein "Restrisiko" gegen Erschütterungen und Vibrationen bleibt bestehen.

 

 

Multimedia-Card (MMC)
Diese Speicherkarten wurden und werden meist in digitalen Videokameras als Bildspeicher eingesetzt und mehr und mehr durch die SD-Karte abgelöst.
Entwickelt wurde dieser Kartentyp vor gut 3 Jahren und sie finden MMC-Karten auch in Handys, Organizern und in MP3-Playern. Aber auch hochmoderne Digitalkameras, wie die Minolta Dimage X oder die neuen Kameras von Panasonic können auf MMC speichern!
Der Vorteil von MMC: Klein und robust - und damit eigentlich wie geschaffen für den Einsatz in kompakten Gehäusen. Doch trotz dieser Vorteile wird der MultiMediaKarte der grosse Durchbruch verwehrt bleiben, denn sie wird bereits heute weitestgehend durch die genauso kleine, aber deutlich schneller lesende und speichernde SD-Karte ersetzt.
Z.Zt. gibt es MMC-Karten mit max. 128 MB und es ist sehr unwahrscheinlich, das noch Karten mit mehr Kapazität gebaut werden.

Da die MMC-Karte nur ein paar Millimeter flacher ist als eine SD-Karte und im Moment noch etwas preiswerter zu haben ist, wird sie gern von preisbewußten Fotografen, denen es nicht auf eine schneller Speicherung ihrer Bilder ankommt gekauft.
 

 

Security Digital Karte (SD-Karte)
Die Secure-Digital-Memory-Karte, kurz SD-Karte genannt, ist nahezu baugleich mit der MMC. Allerdings ist sie ein klein wenig (0,7mm) höher und auch in der Technik offenbaren sich Unterschiede: so verfügt die SD-Karte über einen Kopierschutz für Copyright-geschützte Daten, über einen Schreibschutz gegen unbeabsichtigtes Löschen und sie hat 2 Datenleitungen mehr als eine MMC, was zu einer Verdoppelung der Übertragungsgeschwindigkeit führt (der wichtigste Vorteil für Digitalfotografen).

Alle führenden Digitalkamera-Hersteller sehen in der leistungsstarken SD-Karte das Speichermedium der Zukunft, auch wenn erst im Laufe des Jahres 2002 eine SD-Karte mit 256 MB auf den Markt kommt und wir bis zum Anfang der Jahres 2003 auf eine 512 MB fassende SD-Karte waren müssen. Rein theoretisch sind bei einer SD Größen bis zu 6 GB möglich!
Auch Handy- und PDA-Hersteller wie Nokia, Siemans und Casio setzen auf die SD-Karte, die problemlos in einer Digitalkamera und parallel dazu in einem Organizer oder einem MP3-Player eingesetzt werden kann.

Mittlerweile gibt es eine Menge Hersteller, die bereits Digitalkameras mit SD-Karten-Slot gefertigt haben, so z.B. Kodak, Minolta, Konica, Kyocera, Panasonic und Casio und im Jahr 2002 wird sich die Zahl dieser Kameras sehr wahrscheinlich verdoppeln. Daher ist davon auszugehen, dass die Kosten für eine SD-Karte, die momentan ca. 10-20% über den Preisen einer vergleichbaren CF-Karte liegen, im Laufe des Jahres sinken werden und die SD-Karte sich zum Ende des Jahres auch preislich auf dem Level der CF-Karten bewegen wird.

Im Gegensatz zur Compakt-Flash-Karte ermöglicht die SD-Karte wesentlich kompaktere Gehäuse bei gleicher Kartenkapazität und kleine, kompakte Digitalkameras liegen gerade voll im Trend. Der Siegeszug der SD-Karte scheint unaufhaltsam.
 

 

Sony Memory Stick
Sony setzt bei den neuen DSC-Modellen auf eine eigene Karte, den Memory Stick, der sich bislang nur in Sony Produkten nutzen läßt.


Der Stick ist 50x1,5x2,8 mm groß und kann nicht nur Bilder, sondern auch Filme, Texte und Tonaufnahmen zwischen Sony Geräten hin und her transportieren. Sony plant, sich mit der Musikindustrie auf ein Authentisierungssystem und einen Kopierschutz zu einigen, damit der MemoryStick auch für Musikaufnahmen verwendet werden kann, ohne dass es Probleme mit dem Urheberrecht gibt.

Zur Zeit gibt es den Stick mit 4 bis 64 MB Speicherkapazität. Sony hat aber bereits Memory Sticks mit 128 MB auf der PMA 2001 vorgestellt und will diese kurz nach der Cebit im April 2001 ausliefern.

Wie die CompaktFlash-Karte steckt auch der Stick in einer stabilen Kunststoffhülle, die die Kontakte schützt und ein Verbiegen sehr erschwert. Auch für den Memory Stick gibt es einen PCMCIA-Adapter und einen Diskettenadapter (siehe bei der SmartMedia-Karte). Relativ neu ist eine optische Maus mit integriertem MemoryStick-Lesegerät. Der Stick hat auch einen integrierten Controller, der gewährleistet, dass neue Sticks in alte Kameras passen. Anders als bei der CF-Karte, die die Daten über eine ATA-Schnittstelle überträgt, werden die Daten beim MemoryStick via serieller Schnittstelle weitergeleitet. Dadurch erreicht der Stick eine Datentranferrate von lediglich 190 bis 315 kb pro Sekunde (CF und SmartMedia erreichen dagegen 500 kb bis1 MB pro Sekunde und das Microdrive sogar bis zu 4,2 MB pro Sekunde). Zusammen mit der Firma Lexar arbeitet Sony aber bereits an einem Highspeed-Stick.

Bei den Sony-Digitalkameras der Mavica-Baureihe verwendet Sony als Speicher normale 3,5"-Disketten. Dies macht die Datenübertragung zum PC ausgesprochen einfach, da wohl jeder ein Diskettenlaufwerk in seinem PC hat. Da aber eine Diskette nur 1,44 MB Speicherplatz hat, passen nur 1-2 hochauflösende Bilder auf ein Medium. Sony versucht dieses Manko durch eine (zu) starke Komprimierung auszugleichen, wodurch die Aufnahmen leider nicht die Qualität erreichen, die die Kameras von Haus aus hergeben könnten.

Bei der Mavica CD-1000 geht Sony einen ganz neuen Weg, indem als Speicher eine einmal beschreibbare 8 cm-CD eingesetzt wird. Diese MiniCD nimmt 156 MB Daten auf und kann von jedem CD-Rom gelesen werden.

Eine Weiterentwicklung der CD-1000 wird auf der Cebit 2001 vorgestellt: die Sony CD-200 und CD-300. Diese beiden Kameras arbeiten mit einer 5 cm grossen wiederbeschreibbaren CD-RW mit 156 MB, die bis zu 1000x neu beschrieben werden kann. Durch die Reduzierung des CD-Durchmessers werden auch die Kameras kleiner. Außerdem wird die Kamera von Windows 98/2000 als CD-Brenner erkannt und kann somit als transportabler Brenner eingesetzt werden.

 

 

Wie viele Aufnahmen auf welche Karte?
Viele Kamerahersteller legen Ihren Kameras Speicherkarten mit geringer Kapazität bei. Auf diese Karten passen dann nicht allzu viele Bilder, so dass der Besitzer mehr oder weniger gezwungen wird, sich eine zweite (größere) Speicherkarte zu kaufen.

Wie viele Bilder passen denn nun auf eine Speicherkarte? Nun, dies ist abhängig von der Auflösung der Kamera, dem Speicherplatz auf der Karte, dem Dateiformat in dem die Bilder abgespeichert werden, dem Komprimierungsfaktor und der Farbtiefe.

 

Moderne Digitalkameras speichern die Bilder als komprimierte JPEG-Dateien, bei den meisten Kameras lässt sich der Komprimierungsfaktor ändern. Wählt man einen höheren Faktor, dann werden die Dateien kleiner, d.h. es passen mehr Aufnahmen auf eine Speicherkarte. Allerdings kann es dann passieren, das Bildinformationen verloren gehen oder sogenannte Artefakte entstehen, die hässlich aussehen.

Will man also die bestmögliche Qualität erzielen, dann sollte man die Komprimierung nicht zu stark einstellen.

Heutige Kameras speichern ein spezielles JPEG-Format, welches auch noch sogenannte EXIF-Infos mitspeichert. Im EXIF-Format (entwickelt von der Japanese Electronics Industriy Development Association) werden zusätzliche Informationen wie z.B. Umstände der Bildaufnahme, Farbcodierungsinfos, Töne, GPS-Infos, Verschluß-Zeit, Blende, Entfernung, Blitzinfos, usw. abgespeichert. Der Inhalt der EXIF-Infos hängt von der verwendten Kamera und dem verwendeten Bildbearbeitungsprogamm ab.

Aufnahmen für die professionelle Weiterverarbeitung für Hochglanzprospekte oder Kataloge sollten als verlustfreie TIFF-Dateien abgespeichert werden. Der Nachteil: der Speicherbedarf ist trotzt LZW-Kompression enorm. Eine Aufnahme einer modernen 3,34 MB Digitalkamera benötigt als TIFF-Datei locker bis zu 8 MB.

Die nachfolgende Tabelle gibt die Anzahl der Aufnahmen im JPEG-Format bei geringster Kompression und höchster Farbtiefe (24 bit) an :

Auflösung Pixel (ca.) 8 MB - Karte 16 MB - Karte 32 MB - Karte
640x480 300.000 52 106 215
1024x768 800.000 20 42 86
1280x960 1,3 Mio 13 28 58
1600x1200 2,1 Mio 8 17 35
2048x1536 3,3 Mio 5 1 21

Die Aufnahmeanzahl kann bedingt durch die Anzahl der Farben in einem Bild leicht schwanken, da ein Bild mit wenig Farbe deutlich weniger Platz benötigt als ein "buntes" Bild.

 

Hinweis zum Ausdruck:
Die Auflösung bestimmt die maximale Größe des Bildes, wenn es um den Ausdruck geht.

Ein Bild mit einer Auflösung von 640x480 Pixel kann bei 300dpi gerade mal 5,4 cm breit und 4 cm hoch werden. Um ein etwa 20x30 cm grosses DIN A4 Bild mit 300 dpi auszudrucken, benötigt man demnach ein Bild mit der Auflösung 3543x2362 Pixel. Diese Werte gelten für einen Ausdruck per Tintenstrahler oder Sublimationsdrucker. Ein Laserbelichter, wie ihn Dienstleister der Fotobranche einsetzten benötigt für ein 20x30 cm großes Foto eine Aufnahme mit einer Auflösung von 1770x1180 Pixel, d.h. eine Digitalkamera mit 2,1 Mio Pixel und einer Auflösung von 1600x1200 Pixel reicht völlig aus.

Hier die Formel zur Berechnung der Bildgröße :

 

Horizontale o. vertikale Auflösung / Druckerauflösung (dpi) x 2,54 = Bildbreite/-höhe (cm)

 

Datenübertragung - Von der Kamera in den PC
Nun haben wir die Aufnahmen gemacht und die Bilder auf der Speicherkarte. Wie bekommen wir die nun zum Bearbeiten oder Ausdrucken in den PC?


In den Anfangszeiten der digitalen Fotografie wurden die Bilder per serieller Schnittstelle von der Kamera in den PC übertragen (einige wenige verwendeten die etwas schnellere parallele Verbindung). Die Art der Übertragung ist mit Abstand die langsamste. Für 8 MB benötigt man sage und schreibe 12-14 Minuten.

Da Zeit Geld ist, entwickelte die Industrie sogenannte Kartenlesegeräte, die die Speicherkarten aufnehmen und an die parallele Schnittstelle angeschlossen werden. Die Spannungsversorgung der Geräte erfolgt mittels Weichen-Adapter über die Tastaturschnittstelle. Die Lesegeräte bekommen einen Laufwerkbuchstaben und werden als Wechseldatenträger erkannt. Das Übertagen von 8 MB dauert so nur noch 8-10 Minuten und ist wesentlich komfortabler, da die Kamera nicht mehr mit dem PC verbunden werden muss und man mit einer zweiten Karte weiter fotografieren kann, während die erste ausgelesen wird.

Noch einfacher geht es mit einem sogenannten Diskettenadapter. Dieses Gerät ist für Smartmedia und Memorysticks verfügbar, wird einfach in das 3,5"-Laufwerk geschoben und wie eine normale Diskette gehandhabt. Die Übertragungszeit entspricht der eines parallelen Lesegerätes. Zur Stromversorgung werden 2 Lithium 2016 Batterien verwendet, die im Dauerbetrieb ca. 3 Stunden halten. Damit die Batterien sich nicht entleeren, wird der Adapter durch eine ausgeklügelte Stromsparautomatik gesteuert.

Mit Entwicklung der USB-Schnittstelle erschienen auch die ersten Kameras mit einem USB-Ausgang, die Lesegeräte wurden von parallel auf USB umgestellt. Einige Digitalkameras (Fuji und Sony) werden per USB nun als Wechseldatenträger erkannt, die Übertragung geht genau so einfach wie mit einem Kartenlesegerät. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist enorm schnell: 8 MB werden in gut 10 Sekunden zum PC geschickt.


Das USB-Lesegrät wird nun nur noch von Fotografen eingesetzt, die die Kamera nicht mit dem PC verbinden wollen oder mit großen Datenmengen hantieren und während der Übertragung weiter mit der Kamera arbeiten möchten. Ein USB-Lesegerät benötigt keine eigene Stromversorgung, da dies über die USB-Schnittstelle geregelt wird.




Eine Besonderheit kommt (mal wieder) von der Firma Sony: eine Maus (optisch!) mit integriertem MemoryStick-Lesegerät - nicht nur für Freaks, sondern für alle Inhaber von Sony Digitalkameras der DSC-Serie interessant.
Für Inhaber mehrerer Digitalkameras mit verschiedenen Speichermedien gibt es Dual- oder 3fach-Lesegeräte, die CompaktFlash, SmartMedia und sogar PCMCIA-Karten (für Notebook-Inhaber) aufnehmen.

Für Notebookbesitzer gibt es auch PCMCIA-Adapter, die die gängigen Speicherkarten aufnehmen, damit sie einfach und schnell eingelesen werden können.
Wichtig: Formatieren Sie einen Digitalen Speicher nicht mit dem PC oder MAC in Ihrem Kartenlesegerät. Der Computer kann mehr Formate lesen und schreiben als Ihre Digitalkamera und formatiert den Speicher evtl. mit mehr Blöcken und anderen Verzeichnisgrößen, so daß Ihre Kamera die Speicherkarte u.U. nicht mehr erkennt und diese damit unbrauchbar ist.
 

 

Twain-Treiber - bitte nicht!
Bei einige Digitalkameras liegt ein sogenannter TWAIN-Treiber für diverse Grafikprogramnme bei. Dies ist manchmal recht nützlich, allerdings werden in vielen Fällen die JPG-Bilder von der Kamera dekomprimiert und im Progamm neu gespeichert. Daduch gehen die EXIF-Info (Infos der Aufnahmedaten) und einiges an Bildqualität verloren. Daher ist es immer vorzuziehen, die Bilddateien ohne Twain-Traiber direkt von der Kamera in das Bildbearbeitungsprogramm einzulesen.
Diverse Firmen bieten auch bereits Freeware-Progamme (z.B. der Ulead Photo Explorer mit dem Digitalkamera-Assistenten) an, mit denen die Dateien bequem und ohne Bild- und Datenverlust via USB oder Kartenlesegerät eingelesen werden können.

 

 

Die Stromversorgung
Ein heikles Thema bei Digitalkameras ist der Stromverbrauch.
Bedingt durch die recht stromhungrigen LCD-Bildschirme, die Speicherkarten, den CCD, das meist motorische Zoom und den eingebauten Blitz "fressen" Digitalkameras geradezu Batterien.
Aus diesem Grund sollte man auf jeden Fall leistungsstarke NiMh-Akkus mit mind. 1500mAh verwenden. Diese haben gegenüber NiCD-Akkus, den Vorteil, dass sie eine deutlich höhere Kapazität und dafür keinen Memory-Effekt haben. Dies bedeutet, die NiMh-Akkus müssen nicht vor jedem Laden entladen werden, damit sie die volle Kapazität haben.

Als Aufladestation sollte für die NiMh-Akkus ein Ladegerät mit Microprozessor und kein zeitgesteuertes günstiges Ladegerät verwendet werden. Nur bei einem Microprozessor-gesteuertem Ladegerät werden die Akkus schonend geladen und halten deutlich länger als bei einem zeitgesteuertem Gerät. Spitzengeräte, wie z.B. die Hähnel Rapid-Power-Station, laden nicht nur extrem schnell (1800mAh in 90 Minuten) sondern besitzen für jeden Ladeschacht einen extra Microprozessor, so dass die Akkus je nach (Ent)Ladezustand und maximaler Kapazität optimal und schonend geladen werden können.

Vom Gebrauch "normaler" Batterien, einschließlich der leistungsstarken Alkaline-Batterien, sollte man absehen.

Diese Batterien haben meist nach 10-15 Bilder keine ausreichende Ampereleistung mehr und die Digitalkamera schaltet sich aus. In einem Taschenrechner, einem Gameboy oder gar einem Walkman laufen die Batterien dann aber noch recht lange.
Dies liegt daran, dass heutige Digitalkamera bis zu 1200mAh zum Betrieb benötigen. Ein Wert den selbst Alkaline-Batterien nach kurzem Gebrauch nicht mehr erreichen.
Wichtig für Besitzer von NiMh-Akkus: Dieser Akkutyp zeichnet sich durch eine hohe und schnelle Selbstentladung aus. Daher sollte man diese Akkus nie längere Zeit ungenutzt liegen lassen, sondern regelmäßig pflegen: aufladen und kurz benutzen. Liegen NiMh-Akkus zu lange ungenutzt, dann reduziert sich die max. Leistung immer mehr bis hin zur gefürchteten Tiefentladung und dann ist der Ofen aus.

Viele moderne Digitalkameras können mittlerweile nicht mehr mit herkömmlichen Mignon-Akkus betrieben werden, sondern benötigen einen speziellen Lithium-Ionen-Akku. Diese Li-Ionen-Akkus haben zwischen 600 und 1800mAh und zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer aus, da die Spannung immer konstant bleibt und erst gegen Ende eines Lebens-Zyklus rapide absingt. Zudem sind Li-Ion-Akkus gegen niedrige Temperaturen fast resistent und sind daher für Aufnahmen im Winter hervorragend geeignet! Auch die Selbstentladung ist bei Li-Ion nahezu Null, so dass der Akku auch mal länger ungenutzt liegen kann und kaum Pflege benötigt. Wie schon die NiMh-Akkus, so haben auch Li-Ion-Akkus keinen Memory-Effekt und müssen nicht entladen werden.

Sollte man mit einem Li-Ion-Akku einmal überraschenderweise ohne Strom dastehen, dann erweist sich ein Feature von Li-Ionen-Akkus als wahrer Segen: dieser Akkutyp ist nach bereits 20 Minuten zu 75% geladen, so dass der Akku sehr schnell mal eben auf eine recht hohe Kapazität geladen werden kann, denn in den bis zur Vollaufladung verbleibenden restlichen 100 Minuten werden nur noch die letzten 25% in den Akku geladen. Dieses Wissen rettet dann so manchem ein schönes Foto - sofern eine Steckdose zur hand ist und man sein Aufladegerät nicht im Hotel vergessen hat :-).

Ein Netzteil ist wichtig für alle Besitzer einer Digitalkamera, die sich kein Kartenlesegerät angeschafft haben. Denn die Übertragung der Bilder von der Kamera in den PC via USB, serieller oder paralleler Schnittstelle geht zu Lasten der Batterien oder Akkus. Bricht der Strom dann während der Übertragung der Bilder von der Kamera zum PC überraschenderweise zusammen, dann kann es passieren, das Bilder verloren gegangen sind und in Extremfällen kann die Karte in der Kamera in Mitleidenschaft gezogen werden. Daher sollte für die Datenübertragung aus Sicherheitsgründen immer ein Netzteil oder ein Kartenlesegerät verwendet werden.
Beim Netzteil ist darauf zu achten, dass dieses mindestens 1000mAh (besser 1200mAh) bei der Nennsapnnung der Kamera (meist 6V) besitzt und das es sich um ein stabilisiertes Netzteil handelt. Mit einem nicht stabilisierten Importmodell aus dem nächsten Baumarkt kann man die Kamera oder das Display der Kamera zerstören!

Von diversen Herstellern gibt es mittlerweile auch Ladegeräte für den Zigarettenanzünder und dies sowohl für Mignon-NiMh-Akkus wie für alle gängigen Li-Ion-Akkus. Für Fotografen, die viel unterwegs sind ein durchaus sinnvolles Zubehörteil.