pv_information_22_2011
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7. September 2011 __________________________________________________________________________________________ Vom Pixel zum Punkt Welche Pixelzahl wird für welchen Verwendungszweck benötigt? pv 22/2011 __________________________________________________________________________________________ Wie viele Pixel braucht das Bild? So lautet immer wieder die Gretchenfrage der Digitalfotografie. Eine eindeutige Antwort darauf gibt es jedoch nicht. Es sei denn, die Größe und das Medium, mit denen ein Foto wiedergegeben werden soll, sind festgelegt. Daher müsste die Frage eher lauten: „Welche Pixelzahl wird für welchen Verwendungszweck benötigt?“. Es mag manchem merkwürdig erscheinen, dass Kompaktkameras der Einsteiger- und Mittelklasse der jüngsten Generation höhere Pixelzahlen aufweisen als jene im teureren Premiumsegment. 16 Megapixel, wie sie selbst bei Spiegelreflexkameras mit semiprofessionellem Anspruch zu finden sind, werden heute auch von preiswerten Kompakten geboten. Schon daran wird deutlich, dass die Pixelzahl ein zwar wichtiges, aber kein hinreichendes Kriterium für die Bildqualität ist. Die Pixelzahl, angegeben in Megapixel (Millionen Pixel), wird als Kenngröße für die Bildauflösung herangezogen. Sie gibt an, wie viele Bildpunkte der Sensor einer Digitalkamera erfassen kann. Sie sagt aber wenig über die Qualität des Bildpunktes oder den maximalen Vergrößerungsfaktor für eine hochwertige Darstellung des Bildes aus. Sensor- und Pixelgrößen sind daher wesentliche Voraussetzungen für eine hohe Bildqualität. Kleinere und größere Sensoren werden in weitgehend identischen Verfahren maschinell auf gleichgroßen Wafern, sprich Trägern, hergestellt. So lassen sich, unabhängig von ihrer Pixelzahl, mehr kleinere Sensoren in einem Produktionsablauf herstellen, wodurch wiederum die Stückkosten sinken. Umgekehrt werden von Verbrauchern und Kameraherstellern höhere Pixelzahlen auf kleineren Sensoren gefordert. In immer kürzer werdenden Zeitabständen begegnen die Sensorhersteller mit immer neuen Pixelrekorden auf kleinster Fläche erfolgreich dieser Herausforderung. …/2 Blatt 2 7. September 2011 Allerdings nicht unbedingt immer mit der zu erwartenden Auswirkung auf die Bildqualität. Denn um die hohe Auflösung der kleinen Sensoren auch voll nutzen zu können, sind entsprechend hochwertige Objektive erforderlich. Und um die mit steigenden Megapixeln ebenso steigenden Datenmengen in ausreichender Geschwindigkeit verarbeiten zu können, bedarf es entsprechender Prozessoren und der dazu erforderlichen Firm- und Software. Nur bei entsprechendem Fortschritt bei der Objektiv-, Software- und Prozessortechnik kann eine Qualitätssteigerung, wie sie ein höher auflösender Sensor erwarten lässt, auch im Ergebnis sichtbar werden. Andererseits setzt die Unterbringung einer höheren Anzahl von Pixeln auf dem gleichen Raum die Überwindung zahlreicher technologischer Grenzen voraus. Die kleineren Pixel sollten mindestens die gleiche Lichtempfindlichkeit aufweisen wie die größeren der Vorgängergeneration. Sie müssen trotz engerer Platzierung dazu in der Lage sein, Signal und Rauschen voneinander zu trennen. Intelligente Software hilft hier inzwischen immer effektiver, die Schwächen der einzelnen Komponenten durch Interpolation auszugleichen. Zunehmend geschieht das auch vereint: Physikalische Grenzen der Objektivkonstruktion, wie beispielsweise nicht senkrecht auf den Sensor fallenden Lichtstrahlen, werden einerseits durch eine spezielle Anordnung von Mikrolinsen auf dem Sensor umgelenkt und ihre abweichende Wirkung gleichzeitig rechnerisch kompensiert. Dem Ergebnis lässt sich dann nicht mehr ansehen, wie weit die Bildqualität letztlich dem Sensor, dem Objektiv oder der Software geschuldet ist. Ähnliches gilt für die Wiedergabe von Fotos. Ganz gleich, ob am Bildschirm, in der Projektion oder auf dem Papier: Nur selten gibt das Medium die gesamte im Datensatz enthaltene Information wieder. Verwirrung stiften zudem die unterschiedlichen Angaben zur Auflösung in dpi oder Pixel. Geht man von einer festgelegten Bildgröße aus, so macht es für den Bildeindruck einen erheblichen Unterschied, mit wie vielen Pixeln oder Bildpunkten diese gefüllt wird. Diese Bildpunkte …/3 Blatt 3 7. September 2011 werden in der Druckersprache als „dots“ bezeichnet. Die Auflösung eines gedruckten Bildes wird mit dpi (dots per inch = Punkte pro Zoll) beschrieben. Bildschirme und Digitalkameras haben im Allgemeinen eine Auflösung von 72 dpi, während für den hochwertigen Druck von Bildern üblicherweise 300 dpi als erforderlich angesehen werden. Bei dieser Dichte sind die Punkte so klein, dass sie das Auge nicht mehr als einzelne Punkte wahrnimmt, was allgemein als eine hohe Druckqualität empfunden wird. Ein Foto sollte zum Beispiel für den professionellen Zeitschriftendruck in der Größe von 25,4 x 25,4 cm (also 10 x 10 Zoll) eine Auflösung von 3.000 x 3.000 Pixel aufweisen. Für den Druck zu Bildbearbeitungsprogramme Hause oder erkennen Druckertreiber die meisten automatisch die Auflösung der Bilddatei und passen sie der gewünschten Bildgröße an. Das ist kein Problem, solange die Datei mehr Pixel enthält als für den Druck benötigt werden. Um ein größeres Bildformat mit der gleichen Zahl an Bildpunkten zu füllen, müssen die einzelnen Punkte größer gedruckt werden. Die Bildqualität sinkt demzufolge. Durch den Einsatz spezieller Software kann auch in solchen Fällen mithilfe intelligenter Algorithmen manchmal dennoch trotz einer zu geringen Auflösung der Bilddatei ein gutes Druckergebnis mit kaum wahrnehmbarer Qualitätsminderung erreicht werden. pv