7 TECHNOLOGIES:DIRECT IMAGE SENSOR A Color Sensor Delivering Pictures with Unique Purity

Die Evolution der Farbfotografie

Im Jahre 1907 setzten die Brüder Lumière aus Frankreich die Welt in Erstaunen, indem sie das erste kommerzielle Verfahren der Farbfotografie vorstellten. Der als Autochrom benannte Prozess basierte auf einem Filter, der aus einem Kornraster in den Farben rot, blau und grün (den primären Farben des Lichtes) bestand. Der Filter wurde über einen Glasteller ausgebreitet, und die Farben wurden horizontal aufgezeichnet. Mit den eingefärbten Stärkekörnchen aus Kartoffeln war dieser frühe RGB-Filter nach heutigen Standards ziemlich grob gestaltet. Dennoch wirken die Farbfotografien, die dabei erzeugt wurden, erstaunlich lebhaft, wenn man bedenkt, dass sie vor über hundert Jahren aufgenommen wurden.

In späteren Jahren wurde die Farbfilmfotografie durch die Methode, drei Schichten lichtempfindlichen Materials vertikal übereinander anzuordnen, entwickelt. Prozesse, die eine horizontale Ausrichtung hatten, wie im Autochrom-Verfahren, wurde nicht weiter verfolgt. Aber die Zeit ändert alles, und nun, nachdem die Digitalfotografie den Film als etablierte Technik nahezu abgelöst hat, gewinnt die horizontal ausgerichtete Farbbearbeitung wiederum als Standardverfahren an Bedeutung.

Herkömmliche Digitalkameras verwenden monochrome Sensoren

Abgesehen von der SD-Serie und DP-Serie von Sigma verwenden fast alle Digitalkameras monochrome Sensoren, die ausschließlich in der Lage sind, die Lichtintensität einzufangen. Da diese Bildsensoren keine Farben erkennen können, wird ein mosaikartiger Filter mit den Primärfarben Rot, Grün und Blau vorgeschaltet, der die Farbinformationen darstellt. Allerdings hat jede lichtempfindliche Fotodiode lediglich einen einfarbigen Filter, was bedeutet, dass jedes Pixel nur eine Farbe aufzeichnen kann, und die Daten für die anderen zwei Farben verworfen werden.

Bis zu diesem Punkt werden wie im Autochrome-Verfahren, die RGB-farbigen "Partikel" oder Pixel, aus denen sich das Bild zusammensetzt, ohne Modifikationen erfasst. Ab hier greift ein Farbinterpolationsprozess, der auch als Demosaicing bezeichnet wird, in die Bildverarbeitung ein und ersetzt die durch die einzelnen Pixel verloren gegangenen Farben. Dieser Interpolationsprozess besteht grundsätzlich darin, die fehlenden Farben durch Analysierung der benachbarten Pixel zu errechnen und sie an den entsprechenden Stellen einzufügen.

Die Nachbearbeitung eines Bildes führt zu einem Verlust von Details

Diese Methode wurde über einen langen Zeitraum kontinuierlich verbessert und ist bis zu einem gewissen Grad ausgereift, sodass die Farbinterpolation inzwischen verhältnismäßig genau ausgeführt wird. Jedoch gehen durch die Interpolation zu benachbarten Pixel feine Farbnuancen des ursprünglichen Motives verloren.

Die Farbfilter herkömmlicher Digitalkameras erzeugen bei der Farbinterpolation sogenannte Farbartefakte, also Farben, die im ursprünglichen Motiv nicht vorkommen. Dies ist, wenn das Motiv zu viele Details enthält (hochfrequente Bereiche), auf die Funktion des Farbfilters (allgemein ein Bayer-Filter) zurückzuführen, welcher versucht, die Farbaufteilung zu regulieren.

Neben dem Bayer-Farbfilter befindet sich bei herkömmlichen Digitalkameras ein weiterer Filter, der sogenannte optische Tiefpassfilter, im Strahlengang zwischen dem Objektiv und dem Bildsensor. Der optische Tiefpassfilter soll das Auftreten von Farbartefakten verhindern. Seine Aufgabe ist es, hochfrequente Anteile ab einem bestimmten Schwellenwert auszufiltern, bevor diese den Sensor erreichen. Farbartefakte können auf diese Weise zwar effektiv vermieden werden, jedoch verschlechtert sich dadurch die Farbauflösung des Bildes.

Der Foveon X3® erfasst das gewisse Etwas

Wenn Sie ein Bild, das mit einer Digitalkamera entstanden ist, genauer betrachten, haben Sie daran etwas – in gewisser Weise – unnatürliches bemerkt? Die Konturen könnten kräftig hervorgehoben sein und das Bild relativ nuanciert wirken, wenn da nicht eindeutig etwas verkehrt wäre. Richtig?

Aufnahmen, die mit der Sigma SD und DP-Reihe aufgenommen wurden, vermitteln einen Bildeindruck, den wir mit "emotionaler Qualität" bezeichnen. Diese Empfindung basiert auf dem Niveau der Bildqualität, wie sie nur der Foveon X3 ® Direktbildsensor liefern kann. Eine Bildqualität, die spielend in ihrer Klarheit und Vollkommenheit herkömmliche Digitalkameras übertrifft. Dieses Qualitätsniveau gibt das gewisse Etwas wieder, das bei der Aufnahme in der Luft lag. Nur mit einem System der direkten Farberfassung kann auf die Farbinterpolation und auf den optischen Tiefpassfilter in der Bildverarbeitung verzichtet werden.

Neben dem Bayer-Farbfilter befindet sich bei herkömmlichen Digitalkameras ein weiterer Filter, der sogenannte optische Tiefpassfilter, im Strahlengang zwischen dem Objektiv und dem Bildsensor. Der optische Tiefpassfilter soll das Auftreten von Farbartefakten verhindern. Seine Aufgabe ist es, hochfrequente Anteile ab einem bestimmten Schwellenwert auszufiltern, bevor diese den Sensor erreichen. Farbartefakte können auf diese Weise zwar effektiv vermieden werden, jedoch verschlechtert sich dadurch die Farbauflösung des Bildes.

Dem ursprünglich vorhandenen Licht und den Farben wird weder etwas hinzugefügt noch enwas weggelassen.

Der Foveon X3® Direktbildsensor der DP's nutzt die Eigenschaften des Siliziums, dass die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts unterschiedlich tief in den Sensor eindringen lässt. Das versetzt den Direktbildsensor in die Lage, erstmals alle Farben mit den vollständigen RGB-Komponenten sofort an jeder Pixelposition festzuhalten. Kein Farbfilter ist dafür erforderlich. Die Farben werden wie bei aktuellen, mit Farbfilm arbeitenden Kameras direkt erfasst.

Weil eine Interpolation oder ein Tiefpassfilter nicht erforderlich sind, erzeugt der Foveon X3® Bilder, die von Beginn an scharf sind. Deshalb wird die Schärfebearbeitung, um Kanten kräftiger zu betonen und Konturen hervorzuheben, in der späteren Bildverarbeitung auf ein Minimum reduziert. Das ist der Grund, weshalb Tester die mit dem Foveon X3® aufgenommenen Bilder als wahrhaftig detailreich sowie scharfanmutend bewertet haben und ihm eine sehr natürliche und hohe Bildqualität assistiert haben.

SIGMA DP2x SPEZIELLEN INHALTEN

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