Wohin geht die Reise?

Die Kamerahersteller sind im Moment gebeutelt durch immer weiter einbrechende Verkaufszahlen, ein paar haben auch schon komplett aufgegeben(1). Mit weiteren Ausfällen rechnen Marktbeobachter schon seit einiger Zeit. Als Hauptursache wurde der Aufstieg der Smartphone-Kameras ausgemacht, die es in den letzten Jahren zu erstaunlicher Qualität gebracht haben.

Das ist es aber nicht alleine. Betrachtet man die Neuvorstellungen der letzten Jahre, kann man kaum mehr echte technologische Umbrüche erkennen. Das führt natürlich zu der Frage, wie es in den kommenden Jahren weitergeht. Ist noch mit echten Qualitätssprüngen zu rechnen, oder bewegen wir uns auf einen gesättigten Markt zu, in dem eine neue Kamera nicht aufgrund neuer Features angeschafft wird, sondern nur noch, weil die alte runtergefallen oder an Altersschwäche verstorben ist?

Um das beurteilen zu können, muss man die drei Themenfelder betrachten, die für den Fortschritt bei Digitalkameras entscheidend sind:

Bildsensoren

Beginnen wir mit dem Herzstück jeder Kamera, dem Bildsensor.

Hier gibt es ein paar einfache physikalische Grundsätze:

  • Je mehr Pixel ein Sensor hat, desto kleiner ist jeder einzelne und umso weniger Licht fällt darauf. Die Pixelgröße hängt aber natürlich zusätzlich auch von der Gesamtfläche des Sensors ab: Je kleiner, desto kleiner ist auch jeder Pixel.
  • Jeder Pixel bekommt eine gewisse Menge Licht ab und liefert ein dazu proportionales elektrisches Signal. Bei sehr wenig Licht und sehr kleinen Pixeln hängt das Signal von relativ wenigen Photonen ab. Ob innerhalb der Messzeit eines mehr oder weniger auf dem Sensorpixel landet, ist vom Zufall abhängig. Über den gesamten Sensor betrachtet entsteht aus all diesen Zufällen das sogenannte „Photonenrauschen“. Je kleiner das Pixel und je weniger Licht es abbekommt, desto größer ist der Einfluss dieses Rauschens. Der Sensor und die nachgelagerte Elektronik rauschen zwar ebenfalls (vergleichbar mit dem leisen Rauschen einer Stereoanlage, auch wenn gar keine Musik abgespielt wird), das haben die Hersteller in den letzten Jahren aber deutlich reduzieren können.
  • Je kleiner der Sensor, desto kleiner auch das Objektiv. Wird eine Kamera mit einer „kleinbildäquivalenten“ Brennweite von 1000mm angeboten, wäre das Objektiv bei einem Sensor in Kleinbildgröße einen glatten Meter lang. Dass so ein gewaltiges Tele in einer Kompaktkamera Platz findet, ist der Tatsache zu verdanken, dass der Sensor viel kleiner ist.

Die Hersteller tüfteln seit über zwei Jahrzehnten daran herum, aus den Sensoren das beste herauszuholen. Mal wird die Anordnung der Pixel modifiziert (SuperCCD), mal die Pixel „gestapelt“ (Foveon), verschiedene Technologien eingeführt (CCD, CMOS, NMOS), die Pixel mit kleinen Lupen versehen, die Pixelabstände reduziert, der Sensor von hinten belichtet und so weiter. Das hat sicherlich einiges gebracht. Aber das Potential kann heute als weitgehend ausgeschöpft gelten. Optimierungen bringen voraussichtlich noch wenige Prozent mehr Lichtausbeute, aber an der Physik kommt letzten Endes keiner vorbei: Wo keine Photonen sind, kann man auch keine messen.

Das Megapixel-Rennen früherer Jahre ist weitgehend vorbei. Bei High-End-Spiegelreflex-Modellen überbieten sich die Hersteller zwar noch mit immer neuen Höchstzahlen, aber in allen anderen Bereichen wurde das Optimum im Bereich zwischen 12 und 20 Megapixeln (Kompakt) bzw. 16 und 25 Megapixeln (DSLM/DSLR) gefunden.

Daher wird es wohl dabei bleiben: Große Sensoren benötigen große Objektive und haben ein geringes Bildrauschen. Außerdem kann man damit eine geringe Tiefenschärfe erreichen und so das fotografierte Objekt vor einem unscharfen Hintergrund freistellen. Kompakte Kameras haben eher kleine Sensoren, ein schlechteres Rauschverhalten und einen anderen Look der damit angefertigten Bilder.

Objektive

Das gilt allerdings zunächst nur für das Bild, das der Sensor liefert. Dieses wird jedoch von einem leistungsfähigen Prozessor in der Kamera bearbeitet, bevor es als Datei auf der Speicherkarte landet. Dazu aber später mehr. Zunächst soll die zweite optische Komponente betrachtet werden, die für die Bildqualität fast noch wichtiger ist als der Sensor: Das Objektiv.

Objektive sind eine Wissenschaft für sich und bei weitem komplizierter, als man sich das als Laie vorstellt. Dahinter steckt die unangenehme Eigenschaft von Linsen, dass Licht verschiedener Wellenlängen verschieden stark zu brechen. Bei einem Objektiv aus nur einer Linse hätte also jede Farbe ihre eigene Schärfeebene und die anderen wären unscharf. Farbsäume an Kanten und eine generelle Unschärfe wären die Folge.

Was also tun? Eine zweite Linse mit anderem Brechungsindex kann Abhilfe schaffen. Hat sie die richtige Form und Position, gleicht sie den verschiedenen Brechungsindex aus und es entsteht ein scharfes Bild. Aber dummerweise nur in einem bestimmten Entfernungsbereich. Will man das verbessern, kommt noch eine dritte, vierte, fünfte Linse hinzu. Falls das Objektiv auch noch zoomen können soll, wird der Fall noch ungleich komplizierter. Hochwertige Objektive sind ein komplexes Zusammenspiel von bis zu 20 Linsen.

Und doch ist jedes Objektiv ein Kompromiss aus dem technisch möglichen unter Berücksichtigung des Preises, den das Resultat kosten darf. Zu analogen Zeiten war die Entwicklung eines Objektivs eine Leistung, die der Intuition und Erfahrung der Forscher oblag und das Resultat endloser Testreihen. Heute kann mit Computermodellen ein Objektiv durchgerechnet werden, bevor die erste Linse dafür angefertigt wird. Die Hersteller können dadurch viel Geld sparen und trotzdem hochoptimierte Objektive auf den Markt bringen.

Trotzdem scheint auch dieses Feld inzwischen ausgereizt. Wirklich umwerfende Neuigkeiten sind hier nicht mehr zu erwarten. Allerdings gibt es eine spektakuläre Entwicklung bei den Zoom-Objektiven. Früher galt der Grundsatz, dass ein Zoomobjektiv mit steigendem Zoomfaktor entweder exorbitant teuer wird, oder wahlweise an Schärfe, Verzeichnungen oder Farbsäumen leidet. Inzwischen scheint die Regel nicht mehr zu gelten: Für DSLR- oder DSLM-Kameras gibt es ausgezeichnete und doch preiswerte Zehnfach-Zoom-Objektive und bei Kleinbildkameras überbieten sich die Hersteller mit immer phantastischeren Zoomfaktoren von jenseits der 50.

Kamerainterne Bildbearbeitung

Das hat allerdings weniger mit optischen Errungenschaften zu tun, sondern eher mit Software. Und damit wären wir beim dritten und gleichzeitig spannendsten Bereich, der Bildbearbeitung in der Kamera.

Die gab es schon seit den Anfangstagen der Digitalfotografie, diente aber zunächst vor allem dazu, aus dem Sensorbild eines zu machen, mit dem ein PC etwas anfangen kann. Bei sehr frühen Modellen wurde diese Aufgabe an den PC delegiert und es ist bei hochwertigeren Kameras immer noch möglich. Man spricht dabei von „RAW-Aufnahmen“. Weitaus häufiger werden aber die als „jpg“ gespeicherten Bilder verwendet, die die Kamera berechnet hat.

In den letzten Jahren wurde vor allem an den dabei verwendeten Algorithmen gefeilt. Das Ziel ist ein gefälliges Aussehen der fertigen Bilder. Gleichzeitig wird aber auch versucht, die Defizite des optischen Systems der Kamera, also von Objektiv und Sensor, herauszurechnen. Wenn die Kamera weiß, dass das Objektiv bei einer bestimmten Brennweite das Motiv auf eine bestimmte Art verzerrt, kann sie das restlos korrigieren. Fehlende Schärfe kann zwar nicht herbeigezaubert werden, aber durch Schärfungsalgorithmen kann zumindest der Eindruck knackig scharfer Aufnahmen erzeugt werden. Bleibt als größtes Problem das Rauschen des Sensors. Auch dafür gibt es hochwirksame Algorithmen, die aber dummerweise auch feine Bilddetails wegoptimieren, was viele Strukturen verschwinden lässt. Die Herausforderung besteht also darin, im Bild Rauschen und Strukturen auseinanderzuhalten, das eine zu entfernen und das andere bestehen zu lassen. Ohne Frage haben die Hersteller in diesem Bereich großartiges geleistet. Trotzdem sieht ein stark optimiertes Bild bei genauer Betrachtung immer irgendwie künstlich aus. Hier ist am ehesten noch mit größeren Entwicklungssprüngen zu rechnen.

Dabei hilft natürlich, wenn die Prozessoren in den Kameras immer leistungsfähiger werden. Das müssen sie auch, allerdings aus einem ganz anderen Grund: Fast jede Kamera kann auch Videofilme erzeugen. Was früher bei VGA-Auflösung oder sogar weniger keine große Herausforderung war, wird spätestens bei 4K-Auslösungen eine gewaltige Rechenaufgabe. Schließlich müssen jede Sekunde mehrere Dutzend Bilder mit ca. 8 Megapixel ausgelesen, optimiert, zu einer Videodatei zusammengefügt und gespeichert werden.

Was diesbezüglich in den kommenden Jahren kommen wird, kann man bei den aktuellsten Smartphones bereits begutachten. Software leistet dort bereits vieles, was das optische System zwangsläufig nicht mitbringt. Viele dieser Softwareschmankerln haben den Weg in Kompakt- und Systemkameras bereits gefunden: Fokussierung per Touchscreen, Geolokalisierung, Schwenkpanoramen. Weitere werden folgen, beispielsweise das künstliche Freistellen von Objekten oder simulierte Lichtfeldaufnahmen. Generell wird die Bildqualität durch Softwareeingriffe immer besser, bis hin zu simulierter DSLR-Qualität bei Bridgekameras. Solche Bilder sind dann aber kein Abbild mehr der Wirklichkeit, sondern eher eine kreative Leistung von Softwareingenieuren ausgehend von einem immer lausigeren Sensorsignal.

Verbesserungspotential beim Autofokus

Ein Aspekt fehlt bisher noch in der Betrachtung: Die automatische Scharfstellung des Objektivs. Hier gibt es zwei konkurrierende Verfahren, den bei Kompakt- und Systemkameras verwendeten Kontrast-AF und den bisher Spiegelreflexkameras vorbehaltenen Phasen-AF. Letzterer ist deutlich schneller, erforderte bislang aber einen eigenen AF-Sensor unabhängig vom Bildsensor. Über einen Spiegel wurde das Bild beim Fokussieren auf den AF-Sensor (und den Sucher) gelenkt, bei der Aufnahme dann durch Wegklappen des Spiegels auf den Bildsensor.

Das Verfahren funktioniert so natürlich nicht, wenn die Kamera gar keinen Spiegel hat. Und auch DSLR-Modelle können den Phasen-AF nicht nutzen, sobald der Fotograf den Live-View nutzt.

Inzwischen gibt es eine neue Entwicklung, bei der der Bildsensor parallel auch als AF-Sensor genutzt werden kann. Im Moment ist diese Technik erst bei wenigen Systemkameras - und kurioserweise bei einzelnen Smartphones zu finden.

Es ist damit zu rechnen, dass in den kommenden Jahren einerseits die Leistung von Kontrast-AF-Systemen weiter gesteigert wird und andererseits der Ein-Sensor-Phasen-AF in immer mehr Kameras einziehen wird. Letzteres könnte - ähnliche Leistungen vorausgesetzt - die DSLR-Kameras so in Bedrängnis bringen, dass auch sie am Ende zugunsten von DSLMs vom Markt verschwinden.

Kurz zusammengefasst

Die Weiterentwicklung bei Digitalkameras aller Arten verläuft deutlich langsamer als in der Vergangenheit. Das liegt einerseits daran, dass häufig die Grenze des zu erträglichen Preisen machbaren fast erreicht ist. Und andererseits daran, dass die stark gesunkenen Verkaufszahlen auch die Budgets für Forschung und Entwicklung bei den Herstellern schrumpfen lassen.

Die kommenden Jahre werden also eine moderate Weiterentwicklung der bereits existierenden Kameratypen bringen, wobei einfache Kompaktkameras ganz aussterben werden. Bei den übrigen Typen wird es noch zoomstärkere Objektive geben, deren optische Defizite die Kameraelektronik herausrechnet. Abgesehen davon wird vor allem an der Kamerasoftware optimiert. Man kann daher befürchten, dass die Konsumenten deutlich länger als bisher bei der bereits vorhandenen Kamera bleiben werden und dadurch die Verkaufszahlen noch weiter einbrechen werden.

Aus Konsumentensicht kann man daraus zwei Schlüsse ziehen: Entweder man kauft fleißig jedes neue Modell, um den notleidenden Herstellern die Weiterentwicklung zu finanzieren und ihnen das Überleben zu sichern. Oder man kauft gebraucht und günstig jene Kameras, welche die Kunden der ersten Kategorie bereitwillig abgeben und die kaum schlechter sind als die aktuellen Modelle.

(1) Von den einstmals großen Kameraherstellern haben inzwischen folgende aufgegeben: Agfa, Kodak, Casio, Epson, Hewlett Packard, Hitachi, Konica-Minolta, Kyocera, Samsung, Sanyo und Toshiba

Kommentare (3)

  • Bruno Deimel
    Bruno Deimel
    am 22.01.2018
    Hallo
    Ich persönlich habe noch nie eine neue kamera gekauft. Der Wertverlust ist mir zu hoch. Bis vor einem halben Jahr noch bei weitwinkeligen Landschaftsaufnahmen die ältere Kodak DCS pro N benutzt, jetzt eine Nikon D700. Sonst eine Fujifilm S5pro oder wenn es schneller gehen muss eine Olympus OMD E-M5 . Meistens benutze ich allerdings doch wegen der Größe eine Sony Nex7.
    Alle diese Kameras habe ich gebraucht günstig erworben und bin damit als Hobbyfotograf voll zufrieden.
    Ob eine Kamera 8 oder 10 Bilder pro sec. - 12 oder 30mil. Pixel hat (will keine Tapete draus machen) und manchen Schnickschnack ist mir schon bald zuviel. (Kann daran liegen, dass ich schon älter bin und mit der analogen Zeit groß geworden bin.)

    Viele Grüße, und Dank für diese Seite, wo ich doch öfters reinschaue : Bruno
  • Detlef Bodart
    Detlef Bodart
    am 26.03.2018
    Eine Art von Kamera steht noch aus. Schwer zu erklären warum: Die Digitale Stereokamera. In der äußeren Form eines Feldstechers mit Dachkantprismen. Aufgenommen wird das, was jedes Auge durch sein Okular sieht. Wiedergegeben wird genau das mit der Auflösung eines Digitalsuchers. Da ohne Ersatz durch Telefone ein lohnendes Produkt für das alle Bauteile verfügbar sind. \\ Dr.Bodart in Schleswig.
  • Karsten Osten
    Karsten Osten
    am 25.05.2018
    Hallo und guten Tag Allerseits.
    Auch ich habe analog angefangen. In den frühen 90ern mit einer Revueflex und div. Porst Linsen. Dann folgten Nikon der F-Serie. Am ende wurde eine komplette Sammlung rund um eine F70 ( div. Objektive Speedlite etc.) gegen eine Olympus 2500cl "eingetauscht ". Für damalige Verhältnisse ziemlich teuer und schon im gefühlten "High End" Bereich. Wenn ich die Bilder heute so anschaue, nicht übel,aber das Bildrauschen war doch ganz schön hoch. Wegen des grossen Gehäuses gab ich dann irgendwann meiner damaligen "Lebensabschnitt Gefährtin"nach und eine Kompakte von Pentax wurde stattdessen angeschafft. Den Megapixelzahlen folgend ,gab es dann immer wieder mal eine neue Kompakte. Den Sprung zur DSLR habe ich dann erst viele Jahre (nach der Beziehung) später vollzogen. Mit einer EOS 1100D. Nagelneu auf und auf Raten. Mit ihr habe ich fotografieren neu entdeckt. Bis zum Ende der Laufzeit hatte ich dann schon gut 12000 neue Fotos auf der Festplatte. Dann wurde der Hunger nach höher,schneller,weiter wieder geweckt.Die nächste "Neue" wurde dann aber gebrauchte 700d. Der Vorbesitzer hatte schon 2 gute Linsen dabei,ebenso einen guten Rucksack und ein festes Stativ. Um 2 weitere Objektive erweitert und einen prima Blitz,welcher ungenutzt im Rucksack liegt,nutze ich die Kamera jetzt tatsächlich schon 3 Jahre. Bei meinem Sohn(11 Jahre jetzt) sieht's schon wieder anders aus. Er teilt mein Hobby und hat schon diverse Kompakte durch. Alle gut gebraucht erworben und nie ganz das richtige. Jetzt hat er in kurzer Zeit von mir Eine 400d, 450d, 550d und eine 100d bekommen. Die100d hat er in einem Video gesehen und findet sie wegen des Touchscreens und der vielen Programme zur Aufnahme toll. Alle Kameras sind gebraucht gewesen. Aber wie das so ist,auf jedes Modell kommt ein mehr oder weniger hoherAufschlag! Ich selbst werde jetzt aber bei meiner Kamera noch eine Weile bleiben. Zwar lockt das Vollformat in Gestalt eine 6d,aber die muss dann noch ein wenig warten .

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