Zusatz-Funktionen: Gratis-Software rüstet Kompaktkameras auf

Von Jobst-H Kehrhahn und Reiko Kaps

Belichtungsreihen, Raw-Format und HDR-Aufnahmen - das kostenlose Firmware-Add-on CHDK spendiert bestimmten Canon-Kompaktkameras viele interessante Funktionen, die völlig neue Möglichkeiten für Foto-Experimente eröffnen.

Kompaktkamera: In der Stratosphäre mit einer per CHDK modifizierten Canon fotografiert Zur Großansicht
Robert Harrison, robertharrison.org

Kompaktkamera: In der Stratosphäre mit einer per CHDK modifizierten Canon fotografiert

Eine Gruppe MIT-Studenten schickt eine Canon-A560-Digitalkamera in die Stratosphäre - verpackt in einem Styropor-Behälter, befestigt an einem mit Helium gefüllten Wetterballon und zur Aufnahmesteuerung ausgerüstet mit CHDK. Über 28 Kilometer Höhe erreicht die spektakulär billige, weil insgesamt nur 150 US-Dollar teure Selbstbau-Konstruktion. Dann hat sich der Ballon mangels Atmosphäre schließlich so weit ausgedehnt, dass er wie geplant platzt und seinen Rücksturz zur Erde antritt - samt Digicam und Handy, das als GPS-Empfänger dient.

Das Equipment überlebt, der Lohn fasziniert: Fantastische Bilder (space.1337arts.com), wie man sie sonst nur von millionenfach teureren Satellitenmissionen kennt. Eine kleine Sensation, die auch durch die amerikanische Presse ging: Fox, CNN und ABC News berichteten.

Ähnliche Projekte gab und gibt es eine ganze Reihe. So zum Beispiel das des Italieners Franceso Bonomi. Sein Ballon schaffte es bis in eine Höhe von über 33 Kilometern. Oder das des Briten Robert Harrison, dessen Kapsel sogar eine Höhe von über 35 Kilometern erreichte.

Alle Projekte haben zwei Dinge gemeinsam: Erstens nutzen sie eine ältere und damit billig zu ersteigernde Canon-Kompaktkamera. Und zweitens: Zur Aufnahmesteuerung war auf den Digitalkameras ein Firmware-Add-on namens CHDK installiert - das "Canon Hack Development Kit".

Diese frei von einer weltweiten Community ohne jedwede Unterstützung von Canon entwickelte kostenlose Software läuft mittlerweile auf über 70 Ixus- und Powershot-Modellen und erweitert sie um jede Menge neue Funktionen, die sonst nur DSLRs vorbehalten sind - Spiegelreflex-Feeling für Kompakte sozusagen. Und mehr: Denn mit diesen neuen Funktionen bekommt man nicht nur ein Werkzeug an die Hand, mit dem man die eine oder andere werkseitige Einstellung überlisten kann. Man bekommt vor allem eins: eine ganze Reihe neuer fotografischer Möglichkeiten, angefangen von der Raw-Fotografie bis hin zur Stereo-Fotografie (StereoDataMaker - eine Entwicklung, die auf CHDK basiert).

Sie sind relativ billig, einfach zu bedienen und haben viele nette Funktionen - die Ixus- und Powershot-Kompaktkameras von Canon. Allerdings fehlen ihnen im Gegensatz zu mancher Spiegelreflexkamera auch eine ganze Reihe Fähigkeiten, die semiprofessionelles Fotografieren erst möglich machen. CHDK schafft Abhilfe.

Rohdatenformat, HDR-Fotos und Belichtungsreihen - so rüstet CHDK Kompaktkameras auf.

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 6 Beiträge
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1. Schreibgeschützt?
Gerdd 26.06.2010
Bleibt für mich nur eine Frage: Wenn die Speicherkarte für die Zusatz-Software schreibgeschützt sein muß, wo kommen dann all die vielen schönen Fotos hin, die man mit der gepimpten Kamera machen kann? So ganz nebenbei: Die anscheinend sehr unaufgeregte Haltung von Canon zu diesem Thema ist ja auch ein herber Schlag in die versammelten Gesichter bei Apple, oder? (Stichwort Zensur bei Apps auf iPods - und iPads?)
2. April April
don_tango 26.06.2010
"Im letzten Schritt setzt man den Schreibschutz der SD-Karte. Das war's: Künftig sollte CHDK bei jedem Kamerastart automatisch geladen werden." Guter Witz...
3. Schreibschutz
qvex22 26.06.2010
Zitat von GerddBleibt für mich nur eine Frage: Wenn die Speicherkarte für die Zusatz-Software schreibgeschützt sein muß, wo kommen dann all die vielen schönen Fotos hin, die man mit der gepimpten Kamera machen kann?
Auf die Speicherkarte. Der Schreibschutz wird ignoriert.
4. @gerdd
Hugo-Z-Hackenbush 27.06.2010
… So ganz nebenbei: Die anscheinend sehr unaufgeregte Haltung von Canon zu diesem Thema ist ja auch ein herber Schlag in die versammelten Gesichter bei Apple, oder? (Stichwort Zensur bei Apps auf iPods - und iPads?) … Wer googlen kann ist im Vorteil! http://www.wirklemms.de/chdk/forum/viewtopic.php?t=1773
5. .
dale_gribble 27.06.2010
Zitat von Hugo-Z-HackenbushWer googlen kann ist im Vorteil! http://www.wirklemms.de/chdk/forum/viewtopic.php?t=1773
Was hat das mit Canon zu tun?
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Ausgabe 03/2010

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Fototechnik-Fachbegriffe
Konrad Lischka
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Brennweite
Konrad Lischka
Die Brennweite gibt eine Entfernung innerhalb des Objektivs einer Kamera an. Genauer: Die Brennweite ist der in Millimetern angegebene Abstand zwischen der Mittelachse der Linse und der Stelle, wo das einfallende Licht auf Sensor oder Film trifft. Relevant ist das für die Bildgestaltung so: Je höher die Brennweite, desto näher wird das abgebildete Objekt herangezoomt.

Die Brennweite verändert auch die Bildwinkel der Aufnahme. Hier spielen aber auch die verschiedenen Aufnahmeformate (sprich: Wie groß ist das auf den Sensor der Kamera einfallende Bild?) eine Rolle. Deshalb geben Hersteller meistens die sogenannte kleinbildäquivalente Brennweite (Equiv.135) an.

Kleinbildbrennweiten werden mit Werten wie zum Beispiel 24-60 mm bei digitalen Kompaktkameras angeben. Wenn ein solches Objekt den Bereich zwischen 17 und 35 mm umfasst (siehe Foto: links 35 mm, rechts 28 mm), sind Weitwinkelaufnahmen möglich (hilfreich, um zum Beispiel Menschengruppen oder Bauwerke aus nicht allzu großer Entfernung aufzunehmen), ab 50 mm ist man schon im leichten Telebereich.
Blendenöffnung
Für eine Kamera ist die Blende, was die Iris für das Auge ist: Diese Öffnung hat eine veränderbare Größe, und je größer sie ist, desto mehr Licht fällt ein. Bei kompakten Digitalkameras kann die Blende manchmal, bei Spiegelreflexkameras meistens auf Wunsch manuell eingestellt werden. Angegeben wird sie dabei mit der sogenannten Blendenzahl (wie um Beispiel 8, 5,6 oder 2,8).

Je größer die Blendenzahl (oft angegeben mit f/Blendenzahl), umso kleiner ist die Blendenöffnung. Konkret: Bei der Blendenzahl 4 ist die Blendenöffnung doppelt so groß wie bei der nächst höheren Blendenzahl 5,6. Die Blendenzahlen beruhen auf einer mathematischen Formel, nach der sich die sogenannte Blendenreihe berechnet. Hier verkleinert sich von Stufe zu Stufe die Blendenöffnung (0,5 / 0,7 / 1 / 1,4 / 2,8 / 4 usw.

Mehr Licht durch eine große Blendenöffnung ermöglicht eine kürzere Verschlusszeit. Eine möglichst kurze Verschlusszeit ist nötig, um sich schnell bewegende Objekte möglichst scharf aufzunehmen. Wer zum Beispiel einzelne Szenen eines Basketballspiels einer nicht allzu hell beleuchteten Sporthalle aufnehmen will, kann eine kleinere Blendenzahl (also eine größere Blendenöffnung) wählen und dafür die Verschlusszeit verkürzen. Als Richtwert gilt dabei: Ein Stufe abwärts in der Blendenreihe erlaubt eine gleichzeitige Halbierung der Belichtungszeit.

Gleichzeitig beeinflusst die Größe der Blendenöffnung die sogenannte Schärfentiefe. Grundregel: Je kleiner die Blendenzahl (und je größer somit die Blendenöffnung), desto geringer die Schärfentiefe. Geringe Schärfentiefe bedeutet: Das Motiv im Vordergrund ist scharf, der Hintergrund ist unscharf. Große Schärfentiefe bedeutet, dass die Partien im Vorder- und Hintergrund scharf auf dem Bild erscheinen.
Verschluss-/ Belichtungszeit
Wie lange die Blende geöffnet ist, wie lange also Licht auf den Sensor der Kamera fällt, gibt die Belichtungszeit an. Je länger diese Verschlusszeit ist, desto mehr Licht fällt auf den Sensor.

Diese Verschlusszeit wird meistens in Sekundenbruchteilen angegeben. 1/1000 ist zum Beispiel eine tausendstel Sekunde. Bei Kompaktkameras kann die Verschlusszeit manchmal, bei Spiegelreflexkameras immer auch manuell eingestellt werden. Angeben wird sie in Zeitstufen (wie 0,5"; 1/4; 1/8; 1/15; 1/30; 1/60; 1/125 usw.). Je größer die Zeitstufe, umso länger ist der Verschluss geöffnet.

Bei einer kurzen Verschlusszeit erscheinen auf dem Bild sich schnell bewegende Objekte scharf, bei längeren Verschlusszeiten wirken sie verwischt, das ist die sogenannte Bewegungsunschärfe. Verwendet man bei solchen Aufnahmen mit längeren Belichtungszeiten kein Stativ oder zumindest eine feste Unterlage für die Kamera, verwackeln die Aufnahmen oft durch die Bewegung der Hand. Ruht die Kamera auf einer festen Unterlage, kann man mit längeren Belichtungszeiten zum Beispiel Autos auf Fotos verwischt erscheinen lassen, während alle statischen Objekte in der Umgebung scharf erscheinen.

Bei sehr kurzen Belichtungszeiten ist eine starke Beleuchtung oder eine entsprechend große Blendenöffnung nötig, um ausreichende Belichtung zu gewährleisten. Grundregel: Stellt man eine Zeitstufe größer ein, kann man eine Blendenzahl weniger einstellen.
Schärfentiefe
Konrad Lischka
Schärfentiefe meint den Bereich in einer bestimmten Entfernung der Kamera, der auf dem Foto als scharf erscheint - je größten dieser Entfernungsbereich ist, umso größer ist die Schärfentiefe.

Konkret: Geringe Schärfentiefe bedeutet, dass das Motiv im Vordergrund scharf, der Hintergrund aber unscharf ist. Große Schärfentiefe bedeutet: Die Partien im Vorder- und Hintergrund erscheinen auf dem Bild scharf. Die Schärfentiefe eines Bildes hängt unter anderem von der Größe der Blendenöffnung ab, aber auch von der Brennweite des Objektivs und dem Bildformat beziehungsweise der Sensorgröße.
Sensorgröße
Die Größe des Fotosensors einer Digitalkamera beeinflusst neben anderen Faktoren die Qualität der Fotos. Angegeben wird die Größe oft in Standardgrößen wie 1/2,3 Zoll oder 1/1,7 Zoll. Diese Größen sind von einem Format für TV-Kameras aus den fünfziger Jahren übernommen, haben keinen direkten Zusammenhang mit der Oberfläche des Sensors.

Einige Beispiele für Sensorgrößen:

- 1/2,3", z.B. Pentax Q: 0,28 cm²
- 1/1,7", z.B. Canon G12, Canon S100: 0,43 cm²
- 2/3", z.B. Fujifilm X10:0,58 cm²
- 1", z.B. Nikon J1, Sony RX100: 1,16 cm²
- 4/3", z.B. Panasonic GF3: 2,25 cm²
- Canon G1X: 2,62 cm²
- Canon APS-C, z.B. 7D: 3,32 cm²
- Nikon DX, z.B. Nikon D90: 3,72 cm²
- Sony APS-C, z.B. Nex-5n: 3,81 cm²
- Kleinbild-Vollformat, z.B. Canon 5D Mark II, Nikon D700, Sony A900: 8,64 cm²
- Mittelformat, z.B. Pentax 645D: 17,28 cm²

Ein Problem bei der Sensorgröße entsteht, wenn auf der gleichen Fläche immer mehr Fotodioden untergebracht werden. Sprich: Eine digitale Kompaktkamera mit derselben Auflösung (gemessen in Megapixel) wie eine Spiegelreflexkamera bringt dieselbe Menge an Fotodioden auf einer kleineren Oberfläche unter. Eine Folge: Auf der kleinen Fläche erreicht weniger Licht jede einzelne der Fotodioden, das Signal muss daher verstärkt werden, was wiederum mehr Störungen, das sogenannte Bildrauschen, mit sich bringt.
Lichtempfindlichkeit / ISO-Wert
Konrad Lischka
Wie lichtempfindlich Filmmaterial ist, wird unter anderem mit den sogenannten ISO-Werten angegeben. Ein Film mit ISO 200 ist doppelt so lichtempfindlich wie ein ISO-100-Film, bei ISO 400 verdoppelt sich die Lichtempfindlichkeit gegenüber ISO 200 und so weiter.

Bei Digitalkameras haben die Hersteller diese Skala übernommen, um die Empfindlichkeit anzugeben. Wenn in einem dämmrigen Umfeld die Verschlusszeit wegen Verwacklungsgefahr nicht stark genug erhöht werden kann und eine allzu große Blendenöffnung wegen des Verlusts an Schärfentiefe nicht erwünscht ist, kann die Empfindlichkeit erhöht werden, um eine ausreichende Belichtung zu gewährleisten. Hebt man die ISO-Stufe um einen Schritt an, kann die Verschlusszeit zum Beispiel um einen Schritt vermindert werden.

Bei Digitalkameras verstärkt die Software das auf dem Sensor eingehende Signal. Dabei verstärkt die auch die Störungen, das sogenannte Bildrauschen nimmt zu.
Megapixel
Der Megapixel-Wert gibt die Auflösung einer Digitalkamera an, also wie viele Bildpunkte der Sensor erfasst. Ein Megapixel entspricht einer Million Bildpunkte. Aus der Pixelmenge resultiert die Rasterung beim Druck der Fotos - je höher die Auflösung, desto größer können die Fotos gedruckt werden, ohne dass die Pixel sichtbar werden.

Laut Kodak genügt für einen Ausdruck in A4-Format (20x30 cm) in guter Qualität eine Auflösung von 1920 x 1280 Pixeln (2,4 Megapixel), für optimale Qualität ist eine Auflösung von 2160 x 1440 Pixeln (3,1 Megapixel) nötig.

Eine digitale Kompaktkamera mit derselben Auflösung wie eine Spiegelreflexkamera bringt dieselbe Menge an Bildpunkten auf einer kleineren Sensoroberfläche unter. Eine Folge: Auf der kleinen Fläche erreicht weniger Licht jeden einzelnen der Bildpunkte, das Signal muss daher verstärkt werden, was wiederum mehr Störungen durch das sogenannte Bildrauschen mit sich bringt.
Bildrauschen
Konrad Lischka
Die Ursache für das Bildrauschen sind physikalische Effekte auf dem Bildsensor und den dort untergebrachten Fotodioden, vor allem den sogenannten Dunkelstrom. Wie stark diese Effekte im Foto sichtbar (siehe Foto mit 1600 ISO) sind, hängt von mehren Faktoren ab:

- Bei gleicher Auflösung rauschen Sensoren mit kleinerer Oberfläche stärker als größere.

- Je stärker die Lichtempfindlichkeit der Kamera eingestellt ist, umso stärker ist das Rauschen, da das vom Sensor eingehende Signal verstärkt wird - einschließlich der Störungen.

- Je wärmer der Sensor ist, umso stärker ist das Bildrauschen.

Digitalkameras nutzen diverse Software-Routinen, um das Bildrauschen schon beim Abspeichern einer Aufnahme herauszurechnen. Die Hersteller nutzen verschiedene Verfahren mit unterschiedlichen Ergebnissen. Manchmal beeinträchtigt die Rauschunterdrückung wiederum die Schärfe eines Bildes sichtbar.

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