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Januar 2014

Die digitale Revolution - Wer hat’s erfunden?

Die Digitaltechnik hat die Fotografie von Grund auf verändert und zahlreiche vor ihr als unerreichbar gehaltene Dimensionen erschlossen. Das Potenzial dieser neuen Technik war so gewaltig, dass zunächst nur wenige glauben wollten, dass hier ein Umbruch mit weltbewegendem Ausmaß losgetreten wurde. Die Umwälzungen betreffen nicht nur die Art und Weise, wie Fotos aufgezeichnet werden, sondern den ganzen Imaging-Workflow von der Bilderfassung über die Speicherung, die Bearbeitung, den Druck, die Aufbewahrung und das Teilen der Bilder.

Der Siegeszug dieser bahnbrechenden Technik hat, wie die meisten technischen Revolutionen, viele Väter. Bereits 1679 wurde das binäre Zahlensystem, die Basis aller digitalen Verfahren, von dem Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibniz entwickelt. Mitte des 19. Jahrhunderts hat es der Engländer George Boole durch ein rechnerisches System erweitert, das neben den Grundrechenoperationen die logischen Verknüpfungen „UND“, „ODER“ und „NEGATIV“ verwendete. Anders als das Dezimalsystem kommt das Dualsystem mit deutlich weniger Speicher- bzw. Steuerelementen aus. Beim Dezimalsystem waren für die elektrische oder mechanische Registrierung Schalter mit zehn möglichen Stellungen erforderlich. Binäre Systeme können mit nur zwei Schalterstellungen alle Rechnungen und logischen Verknüpfungen darstellen.

Im Jahr 1936 meldete der französische Mathematiker R. Valtat ein Patent für eine auf dem Binärsystem arbeitende Rechenmaschine an. Zu der Zeit arbeitete auch der deutsche Mathematiker Konrad Zuse an der Entwicklung einer programmgesteuerten Rechenmaschine. Beide gelten als die Vorläufer der heutigen Computertechnik, die selbst komplexeste Rechnungen in Bruchteilen von Sekunden durchführen kann. Eine der wichtigsten Voraussetzungen, Bilder durch Zahlencodes schnell und einfach darstellen zu können.

Die Geburt der digitalen Fotografie wird allgemein an dem Bau der ersten Digitalkamera in den Kodak Labors durch Steve Sasson und seinem Mitarbeiter, dem Techniker Jim Schueckler 1975 festgemacht. Die Voraussetzung für den Bau dieser Kamera lieferte aber der erste CCD-Bildsensor (Charge-Coupled-Device), den die Physiker Williard Boyle und George E. Smith in den Bell Labaratories entwickelt hatten. Sie wurden für ihre die Erfindung 2009 mit dem Nobelpreis für Physik geehrt.

Ursprünglich hatten die Wissenschaftler die Chips 1969 für den Einsatz als Datenspeicher entwickelt und dabei die Lichtempfindlichkeit der Elemente entdeckt. Ein erster CCD-Bildsensor wurde bereits 1970 gebaut und durch ständige Miniaturisierung in den folgenden Jahren zu einem Bauteil weiterentwickelt, das eine ausreichende Auflösung für TV-Kameras bot.

Der Kodak Mitarbeiter Steve Sasson verwendete für den Bau seines als erste Digitalkamera der Welt geltendes Versuchsmodell einen von dem amerikanischen Fairchild Konzern gefertigten CCD-Chip mit einer Auflösung von 100 × 100 Pixel. Mit einer Kamera im üblichen Sinne hatte dieses Spezialmodell mit 3,6 kg Gewicht, das für eine Aufnahme in Schwarzweiß ganze 23 Sekunden brauchte, noch wenig zu tun.

Aber eine ganz andere Entwicklung stellte die Weichen für den technologischen Paradigmenwechsel zur Digitalfotografie: Das rasante Fortschreiten der Digitaltechnik in den Informationstechnologien und in der Telekommunikation, für die nun mit der Digitaltechnik eine gemeinsame Basistechnologie entstand. Computer und Office Programme eroberten die Büro- und andere Arbeitswelten. Der Personal Computer hielt als Home Computer auch Einzug in die Privathaushalte.

Professionelle Bildbearbeitungs- und Layoutprogramme revolutionierten die Medienwelt. Die Geschichte der Scanner, mit denen Fotos elektronisch erfasst und zur Weiterverarbeitung in digitale Dateien umgewandelt wurden, geht bis in die 1920-er Jahre zurück. Als Väter dieser bahnbrechenden Entwicklung gelten der Amerikaner Russell Kirsch, der 1957 am National Institut of Standards and Technology (NIST) das Schwarzweißfoto seines Sohnes mit 176 × 176 quadratischen Pixeln erfasste, sowie der deutsche Erfinder Rudolf Hell aus Kiel, der das Telefax und den Hellschreiber sowie weitere Geräte für die elektronische Bild- und Datenerfassung, -bearbeitung und -übertragung erfunden hat.

Bevor es für digitale Kameras ein massentaugliches Konzept gab, waren Scanner zur Erfassung von Bildern und ihre elektronische Übertragung in der Medienbranche und im Bildjournalismus längst etabliert. Auch für die Ausarbeitung der Papierabzüge von Negativen und speziell von Diapositiven, zeigte die digitale Bildbearbeitung sehr schnell ihre Stärken. Der Versand von Bilddaten zunächst über analoge und später über digitale Telefonleitungen war lange übliche Praxis, bevor digital fotografiert wurde.

Es hat lange gedauert, bevor der Chip den Film ersetzen konnte. Der Schmalfilm war von der Magnetaufzeichnung auf Band und Kassette bereits Geschichte, als Sony als führendes Unternehmen der Unterhaltungselektronik 1981 mit seiner Mavica (Magnetic Video Camera), die ein Videostandbild auf 2-Zoll-Disketten aufzeichnete, zum ersten Mal die Welt der filmbasierten Fotografie wach rüttelte. Weitere fünf Jahre entwickelte die Fotobranche Aufzeichnungsgeräte für dieses als Still Video bezeichnete Verfahren. Die Wiedergabe der Aufnahmen erfolgte auf dem Fernsehgerät. Es dauerte weitere 15 Jahre, bis Sony 1997 seine erste digitale Mavica auf den Markt brachte. Ein wesentlicher Durchbruch für die digitalen Bildtechniken waren Computer auf Basis von Betriebssystemen mit grafischer Oberfläche Mitte der 1980-er Jahre. Xerox und Apple waren hier die Schrittmacher – zunächst beide auf dem professionellen und Apple schließlich auch für Anwendungen im Home-Office. PC-Hersteller wie Atari oder Commodore erreichten nicht zuletzt auch wegen der immer beliebter werdenden Computerspiele traumhafte Verkaufszahlen.

Die 1980-er Jahre waren geprägt von zahlreichen Versuchen, die neuen digitalen Möglichkeiten auch für die Fotografie zu nutzen. Was im Büroalltag, in der Musikszene und anderen Audiogeräten sowie schließlich auch bei Video rasant Einzug gehalten hat, fasste in der Fotografie zunächst nur im professionellen Bereich Fuß. Das lag sicherlich nicht zuletzt auch an den hohen Preisen der wenigen Geräte im Angebot.

Umso schneller setze sich die digitale Bildbearbeitung am Computer durch. Das Desktop Publishing Programm „Page Maker“ und die Bildbearbeitungssoftware „Photo Styler“ aus dem Softwarehaus Aldus, das später in Adobe aufging und mit Indesign bzw. Photoshop seine Fortsetzung fand, eroberte die Druckvorstufe. Photo Impact, Picture Publisher Paint Shop Pro oder Corel und Quark Express veränderten die Welt der Druckvorstufe.

Erst in den 1990-er Jahren begann der Durchbruch der Digitalkameras. Zehn Jahre nach Vorstellung der Sony Mavica brachte Kodak die DCS, eine professionelle Digitalkamera auf der Basis einer modifizierten Nikon F3 Profikamera heraus. Die Kamera hatte anstelle des Kameradeckels zur Filmabdeckung ein Rückteil mit integriertem 1,3 Megapixel Sensor. Gespeichert wurden die Schwarzweißbilder auf einem separaten, über die Schulter zu tragendem Speichereinheit. Spätere DCS-Modelle, die Serie wurde bis 2005 gebaut, erhielten zur Bildspeicherung integrierte Festplattenlaufwerke und schließlich PCMCIA-Flashspeicherkarten. Erst ab 1994 machten miniaturisierte Flash-Speicher, wie die auch heute noch erhältliche CF-Speicherkarte, den Bau kompakter Digitalkamera mit Wechselspeicher möglich.

Mitte der 1990-er Jahre hatte der chemische Film seinen Höhepunkt erreicht. Komfort, Qualität und das Preis-Leistungs-Verhältnis waren im Vergleich zu den ersten digitalen Aufnahmegeräten unschlagbar. Dennoch zeichnete sich der Siegeszug der Digitalfotografie bereits ab. Zu offensichtlich waren die Vorteile für die der anfängliche Qualitätsmangel gern in Kauf genommen wurde. Der Vorzug der sofortigen Verfügbarkeit der Bilder ohne Zusatzkosten für Entwicklung und Abzüge wog für immer mehr Verbraucher die Zugeständnisse einer gerade als „gut genug“ empfundenen Bildqualität auf.

Vor noch nicht einmal zwanzig Jahren, nämlich 1995, kam dann als erste kompakte, digitale Consumerkamera die Casio QV-10 auf den Markt. Sie verzichtete auf einen Sucher und verwendete ein Display mit LiveView für die Wahl des Bildausschnitts. Eine konstruktive Besonderheit war das schwenkbare Objektiv, wie es später auch Nikon für seine ersten kompakten Digitalkameras nutzte.

Kodak trieb die digitalen Bildtechniken nicht nur im professionellen Bereich voran. Anfang der 1990-er wollte man damit auch den Massenmarkt bedienen. Mit der 1992 vorgestellten Photo CD präsentierte das Unternehmen ein digitales System zur Digitalisierung und Archivierung von Kleinbildfilmen. Das als geschlossenes System mit einem eigenen Bildformat eingeführte und auch ziemlich teure Verfahren konnte sich aber langfristig nicht durchsetzen. Umso erfolgreicher war das Unternehmen zunächst im digitalen B2B-Geschäft.

1993 restaurierte die Kodak-Tochter für professionelle Kinofilmnachbearbeitung den 1937 gedrehten Farbfilm „Schneeweißchen und Rosenrot“ von Walt Disney mit digitalen Bildtechniken und sorgte damit erneut für Besucherrekorde. Für die digitale Bildoptimierung in der Druckvorstufe kam die Creation Station auf den Markt und für die Digitalisierung und den Ausdruck der im Schuhkarton gehorteten Papierbildschätze 1994 die Copy Print Station.

Noch einmal wollten es 1996 die Filmindustrie und die Hersteller analoger Kameras wissen. Mit dem Advanced Photo System (APS) wollten Canon, Fujifilm Kodak, Minolta und Nikon mit einem hybriden System aus Film- und Digitaltechnik ihr Geschäft retten. APS sollte viele Vorgänge im Handling des Films beim Einlegen, Transportieren, Rückspulen, Entwickeln und Scannen erleichtern. Es bot zudem durch die Magnetstreifen auf dem Trägermaterial die Möglichkeit des Datenaustauschs zwischen Kamera und Entwicklungslabor. Es erlaubte den Wechsel teilbelichteter Filme und erleichterte die Verarbeitung im Labor. Angedacht war sogar die Möglichkeit der Speicherung der vom Labor für die Prints erzeugten Scans auf der Magnetschicht des Films. Eine Besonderheit war auch das kleinere Format der APS-Filme und die Möglichkeit der Wahl unterschiedlicher Seitenverhältnisse und Bildgrößen. Obwohl die meisten Hersteller die Produktion von APS-Kameras bereits um 2002 bis 2003 wieder einstellten und auch die Filmproduktion dafür auslief, hat sich das APS-C Format als Sensorgröße auch in der Digitalfotografie, vor allem bei DSLR-, kompakten Systemkameras und Premium Kompaktkameras bis heute gehalten.

Während die Verkaufszahlen für digitale Kameras ab Mitte der 1990-er Jahre zunächst langsam und schließlich rasant zunahmen, gingen die Abverkäufe bei Filmen und analogen Kameras immer weiter zurück. Paradoxerweise waren es digitale Techniken, mit denen die Filmverarbeitung immer einfacher und die Qualität der Abzüge immer besser wurden. Digitale Minilabs und Großlaborprinter versorgten den Massenmarkt mit hochwertigen und preiswerten Prints, während die Anhänger der Digitalfotografie sich anfangs damit begnügten, ihre Fotos auf dem Bildschirm zu betrachten und ab Anfang des neuen Jahrtausends über das Internet zu teilen.

Die digitale Revolution nahm immer mehr Fahrt auf. Mit der Einführung von Wechselspeicherkarten wurde trotz der Vielfalt angebotener Formate, die von Compact Flash über SmartMedia bis hin zur xD Card und dem Memory Stick reichten, der Datenaustausch leichter und die Anzahl möglicher Aufnahmen ohne Kartenwechsel immer größer sowie die Bildfolgen immer schneller. Die Kapazitäten und Transferraten erreichten Kennzahlen, wie sie anfangs Festplatten und PCs boten. Während die Kamerahersteller mit ihrem Pixelrennen um immer höhere Bildauflösungen und für die Verarbeitung der wachsenden Datenmengen immer schnellere Prozessoren forderten, wurden die Speicherkarten immer kleiner, schneller und erreichten immer höhere Kapazitäten. Zudem eroberten sie als Wechselmedien auch andere digitale, mobile Geräte. Heute lassen sie sich universell für die Datenspeicherung und den Datentransfer einsetzen. Mit ihrer Miniaturisierung und Optimierung erleichterten sie den Bau kompakter Digitalkameras, die in immer kürzer werdenden Innovationszyklen die Weltmärkte eroberten.

Während sich viele der klassischen Kamerahersteller mit dem Einstieg in die Digitalfotografie zunächst schwer taten, kamen neue Player, wie Panasonic, Samsung, Sony, aus der Unterhaltungselektronik hinzu und kurbelten den Markt an.

Wurden von den Verbrauchern zunächst die Bildqualität und die dafür hauptsächlich als verantwortlich angesehene Pixelzahl als Qualitätsmerkmal herangezogen, so hat sich das Pixelrennen mit dem Überschreiten der 20 Megapixel Grenze inzwischen relativiert. Neue Ansprüche, wie kreative Flexibilität, Zoombereich, Sensorgrößen und Prozessorgeschwindigkeiten, wurden zu neuen Kenngrößen für Qualität.

Anfang des neuen Jahrhunderts führten Olympus und Panasonic als einen neuen Systemstandard das Four Thirds Format für Kameras mit Wechselobjektiven in die digitale Fotografie ein. Das kompromisslos auf die neue Technik zugeschnittene System ermöglichte erstmals LiveView Aufnahmen mit DSLR-Kameras. Die Video-Funktion und elektronische Sucher hielten Einzug in die Kameras mit Wechselobjektiven. Camcorder, einst die Produktkategorie der Imagingbranche, die am schnellsten zur digitalen Bildaufzeichnung wechselte, bekommen von den Fotokameras mit Videofunktion mehr und mehr Konkurrenz. Ganze Spielfilme wurden und werden heute mit DSLR bzw. digitalen Systemkameras produziert.

Das einst von Oskar Barnack propagierte und von der Fotowelt anfangs oftmals als zu klein für qualitativ hochwertige Aufnahmen belächelte Kleinbildformat für analoge Kameras erhielt in der digitalen Fotografie die Bezeichnung Vollformat und wird von den Verbrauchern mit höchster Qualität assoziiert.

Die gleichzeitige Weiterentwicklung der Informationstechnologie, Telekommunikation und Internet mit drahtloser Datenübertragung hat die Fotografie ebenfalls erheblich weitergetragen. Der Austausch von Fotos über das Internet ist für die meisten Verbraucher zu einer unverzichtbaren Form der Kommunikation geworden. Die WiFi-Schnittstelle in der Kamera zur kabellosen Datenübertragung, Kommunikation und Fernbedienung ist dabei, zum Standardfeature von Digitalkameras zu werden.

Das Smartphone mit integrierter Digitalkamera für Foto und Video sowie ständiger Verbindung ins Internet, hat sich vom Telefon mit fotografischem Notizbuch zum digitalen Alleskönner entwickelt, der auch als Fernbedienung und zusätzliches Display (Sucher) für Digitalkameras mehr und mehr an Bedeutung gewinnt. Es hat bewirkt, dass mehr Menschen die Fotografie zur visuellen Kommunikation nutzen als je zuvor. Die sich ständig weiter entwickelnde Digitaltechnologie hat es möglich gemacht, Industrien, die früher unterschiedliche Basistechnologie benötigten, zusammenzuführen.

Die digitale Fotografie hat viele Väter und man kann angesichts der vielen noch denkbaren Erweiterungen, Nutzungsmöglichkeiten und Entwicklungen annehmen, sie sei noch gar nicht erfunden.

Kodak Image Sensor

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Agfa PR Foto photokina-2000 Digitale Home Anwendung Digicam CL-und Scanner

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Casio QV7000SX 1 3Mpix Nokia Communicator PDA 9110 1999

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Sony Mavica 1981 mvc

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