Rubrik: Grundlagenwissen

Pixelmanie oder "Was ist Auflösung?"

2004-03-22 Wenn man die Werbung der einzelnen Digitalkamera-Hersteller anschaut, könnte man meinen, die Auflösung digitaler Kameras wird allein durch die Anzahl der Pixel bestimmt. Weit gefehlt, denn die Auflösung hängt von mehreren Faktoren ab und nicht allein von der Anzahl der Pixel. Viel mehr haben Objektiv, die Größe der Pixel und die Bildverarbeitung mindestens einen genauso großen Einfluss auf die Auflösung.  (Michael Guthmann)

  

Aufnahme eines Siemenssterns
  

Das Objektiv steht in der Entstehungskette an erster Stelle. Das allein ist schon Grund genug, dass ihm eine wichtige Rolle im Prozess zufällt. Strukturen, die durch das Objektiv nicht übertragen werden können, kann selbst ein Sensor mit noch so guten Eigenschaften nicht aufzeichnen. Dadurch wirken Bilder oft kontrastarm und unscharf. Überträgt ein Objektiv dagegen Strukturen, die zu fein für die Auflösung eines Sensors sind, kann es zu Moiré-Erscheinungen kommen. Diese entstehen durch die regelmäßige Struktur des Sensors, die eine Wechselwirkung mit der aufgenommenen Struktur des Motivs eingehen (mehr dazu im später erscheinenden Fototipp "Moiré"). Beide Varianten vermindern die Bildqualität und sind somit unerwünscht.

Eine ebenso wichtige Rolle bei der Auflösung spielt der Sensor. Ausschlaggebend ist dabei allerdings nicht allein die Anzahl der Pixel, sondern auch die Größe der Pixel spielt eine entscheidende Rolle. Ein Pixel kann nur Strukturen unterscheiden, die größer sind als der Abstand zweier Pixel zueinander. Über feinere Strukturen wird ein Mittelwert errechnet, d. h. die Strukturen werden nicht mehr als Struktur, sondern als eine Farbfläche dargestellt. Ein Streifenmuster mit schwarzen und weißen Streifen wird im Extremfall zu einer grauen Fläche. Die Anzahl der Pixel dagegen ist eher dafür verantwortlich, wie groß ein Bild ausgegeben werden kann, ohne das Bild interpolieren zu müssen. So kann ein Bild von einer 4-Megapixel-Kamera größer gedruckt werden, als das einer 3-Megapixel-Kamera. Dennoch kann die 3-Megapixel-Kamera feine Strukturen eventuell besser darstellen als die 4-Megapixel-Kamera.

Der Einfluss von Objektiv und Sensor auf die Auflösung einer digitalen Kamera ist sicher vielen weitestgehend bekannt, da die Zusammenhänge von Objektiv und Aufnahmemedium schon aus der analogen Fotografie bekannt sind. Was allerdings bei Betrachtung der Auflösung sehr häufig vergessen wird, ist die nach der Aufnahme vom Hersteller vorgenommene Bildverarbeitung, die ebenfalls einen sehr großen Einfluss auf die Auflösung einer digitalen Kamera hat. Speziell bei Kameras der Consumer-Klasse werden viele Unzulänglichkeiten der Sensoren durch die anschließende Bildverarbeitung in der Kamera korrigiert. Hierdurch können allerdings Strukturen sehr schnell verloren gehen oder es entstehen durch Scharfzeichnung neue Strukturen, die im Original gar nicht vorhanden sind. Ein Beispiel ist der Kampf gegen das Rauschen. Algorithmen, die das Rauschen nachträglich minimieren, haben oft die schlechte Eigenschaft, neben dem wirklichen Rauschen auch feine Strukturen in dunklen Bereichen als Rauschen zu erkennen und ebenfalls zu entfernen.

Die Ausführungen zeigen, nicht allein die Pixelanzahl, sondern das Gesamtsystem ist für die Auflösung einer digitalen Kamera verantwortlich. Deshalb, und weil man bei Consumer-Kameras keine Information über die einzelnen Komponenten bekommt, ist es wichtig, das Gesamtssystem zu testen und zu beurteilen. Dies gelingt dem erfahrenen Betrachter ganz gut mit Hilfe standardisierter Testfotos, wie sie von den meisten Magazinen verwendet werden. Spezielle Messverfahren (z. B. DCTau) ermitteln darüber hinaus sogar konkrete Zahlenwerte, mit denen sich verschiedene Kameramodelle – sogar über Auflösungsklassen hinweg – gut miteinander vergleichen lassen.


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Hier stellen wir für unsere Leser einige Hintergrund-Artikel mit Tipp-Charakter zusammen.

Zusammenfassung

Verantwortlich für die Auflösung, d. h. für die Abbildung möglichst feiner Strukturen, sind nicht allein die Anzahl der Pixel einer digitalen Kamera, sondern ebenso das Objektiv, die Pixelgröße und die Bildverarbeitung. Strukturen, die über das Objektiv nicht übertragen werden, können vom Sensor nicht aufgezeichnet werden. Verantwortlich für die Wiedergabe möglichst feiner Strukturen ist beim Sensor die Pixelgröße und nicht die Pixelanzahl. Am Ende der Aufnahmekette können Algorithmen zur Rauschminderung feinen Strukturen im Bild schaden.