Anpassungsfähig

SuperCCD SR + SuperCCD HR = SuperCCD EXR

2008-09-22 Während Canon und Sony auf der Photokina stolz ihre "Vollformat-Pixelboliden" alias Alpha 900 und EOS 5D Mark II zeigen, zaubert Fujifilm die nächste SuperCCD-Generation aus dem Hut und kündigt damit ein hochinteressantes neues Sensorkonzept an, das die Vorteile der auflösungsstarken SuperCCD-HR-Sensoren mit denen der dynamikstarken SuperCCD-SR-Sensoren in einem CCD vereinigt. Wann der neue SuperCCD-EXR-Sensor den Einzug in neue Kameramodelle findet, ist zum aktuellen Zeitpunkt noch unklar (wir versuchen, noch auf der Photokina eine Antwort darauf zu bekommen), aber wenn dieser viel versprechende Bildsensor den von Fujifilm selbst gesetzten Erwartungen gerecht wird, steht eine kleine Revolution an, die die Vorurteile gegenüber kleinen Bildsensoren erschüttern dürfte.  (Yvan Boeres)

Fujifilm SuperCCD EXR [Foto: FujiFilm] Bisher musste man sich bei Fujifilm zwischen zwei Sensor-Technologien entscheiden. Auf der einen Seite hatte man die SuperCCD-HR-Sensoren, die auf möglichst hohe Auflösungen bzw. Pixelzahlen getrimmt waren; auf der anderen Seite gab es die SuperCCD-SR-Sensoren, die mit ihren S-Pixeln und R-Pixeln unterschiedlicher Größe extrem hohe Kontrastunterschiede bewältigen konnten. Die Kameras mit SuperCCD-HR-Sensoren waren eher im Kompaktdigitalkamerabereich angesiedelt, während die SuperCCD-SR-Sensoren eher bei den Bridge- und DSLR-Modellen anzutreffen waren. Gemeinsam hatten beide Sensor-Technologien die SuperCCD-typische achteckige Form der einzelnen Pixelelemente.

Mit dem heute auf der Photokina präsentierten SuperCCD-EXR-Sensor "verschmelzen" die SuperCCD-SR-Sensoren und SuperCCD-HR-Sensoren zu einem einzigen, hochanpassungsfähigen Bildsensor. Je nachdem, mit welchem Motiv bzw. mit welchen Aufnahmebedingungen man es zu tun hat, passt sich der Sensor den Gegebenheiten an. Der neue SuperCCD-EXR-Sensor liefert also auf Wunsch hohe Auflösungen, einen hohen Dynamikumfang und/oder hohe Empfindlichkeiten bei geringem Bildrauschen. Ein wahrer kleiner "Alleskönner"!

Braucht man zum Beispiel hohe Empfindlichkeiten mit möglichst geringem Bildrauschen, bündelt der SuperCCD-EXR-Sensor mehrere Pixel zu einem hochempfindlichen "Superpixel" zusammen. Die – im Fachjargon auch unter dem Namen "Binning" bekannte – Pixelbündelung ist an sich nichts Neues, und es gibt vor allem bei den Kompaktdigitalkameras zahlreiche Kameramodelle, die auf diese Art und Weise Lichtempfindlichkeitsstufen-Einstellungen im dreistelligen Bereich (z. B. ISO 1.600, 3.200 oder 6.400) bei verringerter Auflösung (als direkte Folge der Pixelbündelung) erreichen, doch die damit verbundene Bildqualität ist meist nicht wirklich überzeugend. Fujifilm zufolge gibt es auch einen Grund für die dürftige Bildqualität: Bei der Bündelung einzelner Pixel entlang der horizontalen und vertikalen Achse wird die typische Anordnung der Farbfilter-Elemente (in einem so genannten "Bayer-Array") durch die Trennung gleichfarbiger Pixel aufgelöst – was eine starke Falschfarben-Bildung zur Folge hat. Die versuchen die Hersteller zwar bei der elektronischen Bildaufbereitung in der Kamera zu unterdrücken, aber das zieht seinerseits einen mehr oder weniger starken Schärfeverlust nach sich. Fujifilm hat das Problem beim SuperCCD-EXR-Sensor durch eine neue Anordnung des Farbfilter-Arrays gelöst. Hier sind die einzelnen rot-, grün- und blauempfindlichen Pixel (R-, G- und B-Pixel) so angeordnet, dass jeweils zwei Pixel sozusagen gleicher Farbe schräg untereinander stehen und miteinander verbunden werden können (siehe Bild). Das verdoppelt nicht nur die lichtempfindliche Fläche der einzelnen Pixelelemente, sondern verkürzt auch noch den Abstand zwischen zwei Pixeln gleicher Farbe. Das Resultat soll eine hohe Empfindlichkeit bei sehr geringem Bildrauschen (vor allem dem so genannten "Dunkelrauschen") und gleichzeitig hoher Bildschärfe (aufgrund der quasi nicht vorhanden Falschfarben-Bildung) sein.

Fujifilm SuperCCD EXR [Foto: FujiFilm] Um beim SuperCCD-EXR einen hohen Dynamikumfang zu erreichen, greift Fujifilm ebenfalls in die technologische Trickkiste. Bei den bisherigen SuperCCDs gab es zwei unterschiedliche Ansätze, um die Dynamik zu erhöhen. Der SuperCCD-SR rechnete die Bildinformationen zweier unterschiedlich großer (und demnach anders empfindlicher) Pixelelemente zu einem Bild mit bis zu vier Mal höherem Dynamikumfang zusammen: die kleinen, gering empfindlichen R-Pixel und die großen, höher empfindlichen S-Pixel. Im Gegensatz dazu wies der SuperCCD-HR gleich große Pixel auf; die Erweiterung des Dynamikumfang erfolgte wie bei anderen Kameras durch eine elektronische Schattenaufhellung bzw. durch Manipulationen an der so genannten Tonwertkurve (die Schatten wurden aufgehellt, das dadurch verstärkte Rauschen in den dunkleren Bildpartien wurde durch eine stärkere Rauschunterdrückung z. T. kompensiert, und der Kontrast wurde in den hellsten Bildpartien verringert, um "ausgefressene" Lichter zu verhindern). Der SuperCCD-EXR hat mit dem SuperCCD-SR das Zusammenrechnen zweier Bildsignale unterschiedlicher Empfindlichkeit und mit dem SuperCCD-HR die einheitliche Pixelgröße gemeinsam. Durch die Steuerung der Zeit, in der ein Pixel dem Licht ausgesetzt wird, ist der SuperCCD-EXR in der Lage, mit nur einer Pixelsorte ein niedrigempfindliches und ein hochempfindliches Bildsignal quasi gleichzeitig zu erzeugen (so genannte "Dual Exposure Control"-Technologie) und so wie der SuperCCD-SR in einer Art "Doppelbelichtung" ein Bild mit erweitertem Dynamikumfang zu erzeugen. Dieser soll noch höher ausfallen als zuvor!

Darüber hinaus soll der SuperCCD-EXR noch höchste Auflösungen garantieren. Technische Details gibt Fujifilm nicht dazu bekannt, doch der SuperCCD-EXR soll trotz Fähigkeit zur Pixelbündelung und trotz "Dual Exposure Control"-Technologie durch sein neues Pixel- und Farbfilter-Design in der Lage sein, zusammen mit einem neuen Real-Photo-Prozessor neuester Generation an die Auflösung bzw. Bildqualität bisheriger 12-Megapixel-SuperCCDs herankommen. Das mag zwar im Vergleich zu den über 20 Megapixeln aktuellster "Vollformat"-DSLRs nach wenig aussehen, aber der SuperCCD-EXR-Sensor dürfte Digitalkameras mit kleinerem Bildsensor einen ordentlichen Bildqualitäts-"Kick" geben. Mehr dazu, sobald wir auch mehr zum Thema SuperCCD-EXR erfahren.

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