Die Anforderungen an die Bildprozessoren steigen in gleichem Maße wie die Pixelauflösungen der Kameras, müssen sie doch immer größere Datenmengen in immer kürzerer Zeit verarbeiten. Ältere und einfachere Bildprozessoren erkennt man an den viel zu langen Datenverarbeitungszeiten. Sie mindern die Gesamtleistung einer Kamera und schränken durch ihre niedrige Geschwindigkeit insbesondere bei Serienaufnahmen die fotografischen Einsatzmöglichkeiten erheblich ein. Aus diesem Grund ist für erstklassige Ergebnisse ein leistungsstarker Bildprozessor unabdingbar.

Hintergrundinformation: Die Fotodioden des Bildsensors sind eigentlich von Natur aus „farbenblind“ und können lediglich Grauschattierungen erkennen. Um eine Farbinformationen zu erhalten, werden die einzelnen Pixel mit Farbfiltern – Rot, Grün und Blau (RGB) – versehen. Bei den meisten Sensoren werden die Informationen von zwei grünen und je einem blauen und roten Punkt zusammengefasst. Aus den Farbanteilen nebeneinander liegender Pixel errechnet der Bildprozessor dann die tatsächlichen Farben.

Die Lösung:
Der Bildprozessor vereint Hardware (Prozessor) und Software (die Algorithmen, nach denen er arbeitet) in idealer Weise. So errechnet er beispielsweise die korrekten Farb- und Helligkeitswerte aus den vom Bildsensor ermittelten Informationen über die Chrominanz, d. h. Farbdichte und Farbsättigung, sowie die Luminanz (Helligkeit) der einzelnen Pixel. Je besser der Bildprozessor diese Aufgaben bewältigt, desto stärker beeindruckt später das gestochen scharfe Ergebnis durch natürliche Farben und ausgewogene Kontraste.
Dieser Bildverarbeitungsprozess ist sehr komplex und beinhaltet viele Schritte. Wie gut der Bildprozessor seine Aufgabe erfüllt, hängt wesentlich von der „Intelligenz“ der von ihm genutzten Algorithmen ab.

Korrekte Farben
Der Bildprozessor vergleicht die Farb- und Helligkeitswerte jedes einzelnen Pixels mit den Informationen der angrenzenden Bildpunkte. Hierfür nutzt er einen komplexen Algorithmus, der aus den Vergleichswerten die korrekte Farbe und Helligkeit des jeweiligen Pixels errechnet. Zugleich analysiert der Bildprozessor die gesamte Aufnahme, um die richtige Kontrastverteilung zu bestimmen. Über eine Anpassung des Gamma-Wertes (hierbei wird der Kontrastbereich der Mitteltöne des Bildes erhöht oder verringert) werden feine Farbverläufe – etwa bei der menschlichen Haut oder dem Blau des Himmels – wesentlich realistischer dargestellt.

Effektive Rauschunterdrückung
Rauschen – ein physikalisch bedingtes Phänomen – äußert sich in Form von unregelmäßig auftretenden, in Farbe und Helligkeit von der Umgebung abweichenden Bildpunkten. Es tritt in allen elektronischen Schaltkreisen auf und verstärkt sich bei höheren Umgebungstemperaturen und längeren Belichtungszeiten. So intensiviert eine höhere ISO-Einstellung das elektronische Signal im Bildsensor und hat damit ebenso ein erhöhtes Rauschen sowie ein niedrigeres Signal-Rausch-Verhältnis zur Folge. Ein guter Bildprozessor trennt das Stör- vom Bildsignal und unterdrückt das Rauschen. Die besondere Herausforderung dabei: Enthält eine Aufnahme Bereiche mit besonders feinen Detailstrukturen, dürfen diese nicht als Rauschen erkannt und behandelt werden – sonst verlieren sie an Zeichnung.

Glatte und scharfe Kanten
Während die Farb- und Helligkeitswerte für jedes einzelne Pixel errechnet werden, muss der Bildprozessor die Aufnahme etwas weichzeichnen, um Unschärfen auszugleichen, die bei diesem Prozess auftreten können. Um dennoch ein brillantes, detailreiches Bild zu erzielen, ist eine anschließende Schärfung der Konturen und Kanten notwendig. Aus diesem Grund muss der Bildprozessor in der Lage sein, Kanten korrekt zu erkennen und glatt zu reproduzieren, und sie ohne Überschärfung wiederzugeben.

Schnelligkeit zählt
Fotografieren bedeutet, flüchtige Momente im Bild festzuhalten. Deshalb möchte niemand darauf warten, bis der Bildprozessor seine Arbeit beendet hat, bevor weiter fotografiert werden kann. Im Prinzip will keiner merken, dass in der Kamera überhaupt diese Prozesse ablaufen. Infolge der erhöhten Auflösung von Bildsensoren müssen also auch stets die Prozessor-Algorithmen entsprechend optimiert werden. Nur so lassen sich größere Datenvolumen in der gleichen oder sogar kürzeren Zeit verarbeiten.

Die Funktion (Der Olympus TruePic III-Bildprozessor):

Mit der Einführung des jüngsten Bildprozessors setzt Olympus in punkto Bildqualität neue Maßstäbe. Gleichzeitig mit der Feineinstellung des Live MOS-Sensors wurde auch die Fähigkeit des Prozessors verbessert, Farben natürlich wiederzugeben. Das beeindruckende Ergebnis ist dabei zum Teil auch auf die Advanced Proper Gamma III-Technologie zurückzuführen. Sie kontrolliert unabhängig voneinander die Luminanz- und Chrominanz-Differenzsignale. Diese erlauben die Wiedergabe feinster Farbunterschiede und -abstufungen. So können auch einzelne Farbwerte korrigiert werden, ohne dass die Wiedergabe anderer Farben davon beeinflusst wird. Außerdem wird die Darstellung der Farben selbst optimiert – und zwar gleich in zweifacher Hinsicht: erstens, um eine höhere Farbtreue zu erzielen und zweitens, um dem menschlichen Farbempfinden möglichst nahe zu kommen. Die Ingenieure von Olympus legten daher besonders großen Wert auf die korrekte Wiedergabe besonders differenzierter Farbnuancen, etwa der menschlichen Haut oder des Blaus des Himmels.

Der neue Advanced Noise Filter III trägt durch seine Rauschminderung zu einer naturgetreuen Wiedergabe bei. Dies geschieht durch eine saubere Trennung von Bild- und Rauschsignal. Danach kann durch Extrahieren des Rauschsignals das störungsfreie Bildsignal berechnet werden. Abschließend werden die Signalkomponenten unter Erhalt der Kanten und Strukturen geglättet.

Um Kanten glatt und zugleich scharf wiederzugeben, ermittelt die Advanced Detail Reproduction-Technologie den genauen Kantenverlauf und setzt einen Tiefpassfilter (LPF) längs der Kante und einen Hochpassfilter (HPF) quer dazu ein. So wird eine glatte Kantendarstellung ohne Farbartefakte erzielt.

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