Digitale Filter

In der digitalen Bildbearbeitung kann die Wirkung vieler optischer Filter durch so genannte Grafikfilter erzeugt werden.




Digitalkamera

Bei einer Digitalkamera gelangt Licht durch eine Linse, welche das Bild auf den Sensor wirft, in das Kameragehäuse. Vor dem Sensor durchläuft das Licht in der Regel einen Infrarot-, einen Tiefpass- sowie einen Farbfilter. In Kombination werden meist auch Mikrolinsen eingebaut, die das Licht auf die empfindlichen Bereiche des nachfolgenden Bildwandlers fokussieren. Hierbei handelt es sich um eine vollständig analoge Signalverarbeitung.

Das fotografische Bild entsteht in einer Digitalkamera in folgenden Schritten. Die mit * gekennzeichneten Punkte entfallen bei einer Speicherung im Rohdatenformat:
  1. Scharfstellung des Bildes
  2. Abschätzen einer sinnvollen Belichtungszeit und Blende
  3. optische Projektion durch das Objektiv
  4. optische Filterung durch Tiefpass, Infrarot- und RGB-Filter
  5. Wandlung der Lichtintensitäten in analoge elektrische Signale in diskreten Elementen
  6. Digitalisierung der Signale durch Analog-Digital-Wandlung
  7. Bildverarbeitung der Bilddatei:
    1. Umrechnung von Signalen in Helligkeiten
    2. * Farb-Rekonstruktion
    3. * Rauschunterdrückung
    4. * Entfernen bekannter Fehler des Bildaufnahmesystems (defekte Pixel, Übersprechen, Nachschärfen, Randabschattung)
  8. Komprimierung der Bilddatei
  9. Speicherung der Bilddatei.




Digitalzoom

Beim Digitalzoom handelt es sich im Gegensatz zu einem Zoomobjektiv um eine auf einem mathematischen Verfahren basierende Ausschnittvergrößerung durch eine Digitalkamera.

Für das zu speichernde Bild wird nur ein Teil der aktiven Bildsensorfläche und somit des optischen Bildfeldes des Objektivs genutzt, wodurch weniger Bildpunkte zur Verfügung stehen. Der Bildausschnitt wird anschließend oft durch die

Firmware wieder auf die nominelle Bildauflösung des Bildsensors hochgerechnet, wobei die fehlenden Bildpunkte aus den benachbarten vorhandenen Bildpunkten ermittelt werden müssen. Im einfachsten Fall geschieht dies durch das Kopieren eines benachbarten Bildpunktes. Durch Interpolation mehrerer benachbarter Bildpunkte werden bessere Ergebnisse erzielt, der rechnerische und somit zeitliche Aufwand bei der Berechnung ist jedoch zum Teil erheblich höher. Dies ist auch bei einwandfreier optischer Abbildung des verwendeten Objektivs mit einem Verlust an Auflösung und damit Bildqualität verbunden. Die Bilder wirken bei entsprechend vergrößerter Ansicht unscharf oder sogar gepixelt.

Kameras mit einer großen Zahl von Bildpunkten und von guter optischer Qualität können bei der Verwendung von Bildausschnitten auch ohne die anschließende Bildvergrößerung durch die Firmware – also mit verringerter Bildpunktzahl im gespeicherten Bild – einen Digitalzoom realisieren. Hierbei werden die Bilder zwar nicht unschärfer als der entsprechende Ausschnitt der Gesamtaufnahme, jedoch verringert sich die Größe des Bildausschnittes und die Anzahl der verwendeten Bildpunkte hierbei, und auch dieses Vorgehen ersetzt nicht die Verwendung eines Objektivs mit einer größeren Brennweite.

Der Digitalzoomfaktor berechnet sich aus dem Verhältnis der gesamten zur Verfügung stehenden Bilddiagonale zur tatsächlich genutzten Bilddiagonale.




Doppelbelichtung

Bei Doppel- und Mehrfachbelichtungen werden mehrere Realitätsebenen in einem Foto festgehalten. Ähnlich wie bei Langzeitbelichtungen verschwimmen die einzelnen Belichtungen ineinander. Die Bilder werden transparent.

Bei Doppelbelichtungen wird ein Bild auf das vorherige belichtet. Es wird also zweimal fotografiert, ohne den Film weiter zu transportieren. Falls der Hintergrund bei beiden Belichtungen derselbe ist und deckungsgleich wiedergegeben werden soll, so sollte die Kamera auf ein Stativ gestellt werden. Doppel- und Mehrfachbelichtungen können auch ohne Mithilfe von anderen alleine mit Selbstauslöser durchgeführt werden.

Ist der Hintergrund möglichst dunkel und die Person im Vordergrund gut angeleuchtet, so erhält man zwei klare Bilder in einem Foto. Ist der Hintergrund heller, lässt sich nicht vermeiden, dass die Person auf dem Bild leicht bis stark durchsichtig wird, was aber auch gezielt in die Bildgestaltung mit einbezogen werden kann.

Die Belichtungszeit wird in solchen Fällen folgendermaßen korrigiert: Aus der Summe der Teilbelichtungen muss der Wert erreicht werden, der für eine ganz normale Belichtung gemessen wird. Das heißt, bei zwei Belichtungen in einem Bild wird die Belichtungszeit für jede Teilbelichtung halbiert, bei drei gedrittelt usw.

Das Objektiv zur Hälfte abkleben (besser ist allerdings eine Maske mit einem vorgeschraubten Filter). Bei der Aufnahme wird die Kamera auf ein Stativ gestellt und zuerst die eine, dann die andere Hälfte belichtet. Dadurch entsteht ein klares Foto auf dem zum Beispiel ein und dieselbe Person zweimal zu sehen ist. Achtung: Die Hälften müssen exakt abgeklebt sein, sonst gibt es weiße Linien oder Überschneidungen. Die Kamera muss fest und verwacklungsfrei auf einem Stativ stehen. Das Motiv darf nicht über die Hälfte hinausreichen, sonst ist es später abgeschnitten.