Digitaler Bildsensor

Wenn das vom fotografierten Motiv reflektierte Licht durch Objektiv und Blende fällt, wird das Bild vom digitalen Bildsensor aufgenommen. Bei einem digitalen Bildsensor handelt es sich um den Computerchip im Inneren der Kamera, der aus Millionen einzelner Elemente besteht, die Licht erfassen können. Die lichtempfindlichen Elemente wandeln Lichtenergie auf Grundlage der Lichtintensität in Spannungswerte um. Anschließend werden die Spannungswerte von einem ADC-Chip (Analog-Digital-Wandler) in digitale Daten umgewandelt. Dieser Prozess wird als Analog-Digital-Umwandlung bezeichnet. Die digitalen Werte, die den Spannungswerten für jedes Element entsprechen, werden kombiniert und erzeugen so die Ton- und Farbwerte des Bildes.
Jedes lichtempfindliche Element auf einem digitalen Bildsensor verfügt entweder über einen roten, einen grünen oder einen blauen Filter, der einem Farbkanal in einem Pixel im aufgenommenen Bild entspricht. Es gibt entsprechend der Farbwahrnehmung des menschlichen Auges ungefähr doppelt so viele grüne Filter wie blaue und rote. Diese Farbanordnung wird auch als Farbfiltermatrix mit Bayer-Pattern bezeichnet. Mithilfe eines als Farbinterpolation bezeichneten Prozesses werden die zusätzlichen Farbwerte für jedes Element verlässlich erzeugt.

Gängige Typen digitaler Bildsensoren

In den meisten Fällen werden zwei Typen digitaler Bildsensoren verwendet: CCDSensoren (Charge Coupled Device) und CMOS-Sensoren (Complementary Metal Oxide Semiconductor). 

CCD

CCD-Sensoren wurden ursprünglich für Videokameras entwickelt. Sie nehmen das Bild Pixel für Pixel und Reihe für Reihe auf. Die Spannungsinformationen jedes Elements in der Reihe werden weitergeleitet, bevor mit der nächsten Reihe darunter fortgefahren wird. So ist jeweils nur eine Reihe aktiv. CCD-Sensoren wandeln die Spannungsinformationen nicht selbst in digitale Daten um. Die Kamera ist mit weiteren Schaltkreisen ausgestattet, die die Spannungsinformationen vor der Übertragung der Daten an das Speichergerät digitalisieren.

CMOS

CMOS-Sensoren können das gesamte Bild, das die lichtempfindlichen Elemente erfassen, auf einmal aufzeichnen. Dadurch werden höhere Datenübertragungsraten an das Speichergerät erzielt. Jedes einzelne Element verfügt über zusätzliche Schaltkreise, um die Spannungsinformationen in digitale Daten umzuwandeln. An jedem Element ist eine sehr kleine, farbige Mikrolinse angebracht, damit die Farbe des Lichts besser erkannt werden kann. In den letzten Jahren konnten Empfindlichkeit und Geschwindigkeit von CMOS-Sensoren verbessert werden. Inzwischen werden diese digitalen Bildsensoren in professionellen DSLR-Kameras am häufigsten eingesetzt.

Megapixel

Die Auflösung einer Kamera wird in Megapixeln gemessen. Diese Maßeinheit basiert auf der Anzahl der Millionen von Pixeln an Bildinformationen, die von den lichtempfindlichen Elementen auf dem digitalen Bildsensor erfasst werden können. Eine Kamera mit 15 Megapixeln ist also in der Lage, 15 Millionen Pixel an Informationen aufzunehmen.
 
ISO

Ursprünglich galt diese Bewertung (die von der ISO (International Standards Organization) festgelegt wurde) für Fotofilme. Je höher die ISO-Angabe, desto lichtempfindlicher ist ein Film. Filme mit höheren ISO-Bewertungen benötigen weniger Licht, um ein Bild aufzunehmen. Die ISO-Bewertung wurde für Digitalkameras neu definiert und gibt jetzt die Lichtempfindlichkeit des Bildsensors an. Die meisten DSLR-Kameras bieten ISO-Einstellungen zwischen 100 und 3200 ISO.
Leider können manche Kameras bei höheren ISO-Einstellungen (400 ISO und mehr) keine gleichbleibende Belichtung für jedes einzelne Pixel im Bild erzielen. Damit in einem solchen Fall die Empfindlichkeit des digitalen Bildsensors erhöht wird, verstärkt die Kamera die Spannung, die sie von jedem Element des Bildsensors erhält, bevor sie das Signal in einen digitalen Wert umwandelt. Bei der Verstärkung der Spannungssignale jedes Elements werden auch Fehler in undurchsichtigen dunklen Farben verstärkt.
Dies führt dazu, dass vereinzelte Pixel falsche helle Farbwerte aufweisen, was auch als digitales Rauschen bezeichnet wird. 
 

Speicherkarte

Nachdem der digitale Bildsensor das Bild aufgenommen hat, optimiert die Kamera das Bild mithilfe einer Reihe von Prozessen. Viele dieser Prozesse basieren auf den Kameraeinstellungen, die der Fotograf vor Aufnahme des Bilds festgelegt hat, etwa der ISO-Einstellung.
Nach der Bildverarbeitung speichert die Kamera die digitalen Informationen in einer Datei. Der Typ der erstellten digitalen Datei hängt dabei vom Hersteller der Kamera ab. Bevor die RAW-Datei der Kamera in einen standardisierten Dateityp umgewandelt wird (z. B. JPEG oder TIFF), enthält sie noch die digitalen Bilddaten. Nicht alle RAW-Dateien sind gleich, die vom digitalen Bildsensor und Prozessor Ihrer Kamera erzeugten Bilddateien werden in dieser Datei jedoch Bit für Bit beibehalten.
Sobald die Datei soweit verarbeitet ist, dass sie gespeichert werden kann, überträgt die Kamera die Datei vom Prozessor an die Speicherkarte. Es gibt verschiedene Typen von Speicherkarten, an alle werden die Informationen jedoch auf die gleiche Weise übertragen.