Der CCD-Sensor für hohe Qualität und Auflösung bezeichnet eine Revolution der digitalen Foto- und Videowelt. Heute bestimmt der Sensor unseren Alltag, doch seine Entdeckung war reiner Zufall: Selbst wenn dieser in den meisten digitalen Video- und Fotokameras eingebaut ist, diente er früher einem völlig anderen Zweck. Die Entwicklung der Digitalfotografie wäre wahrscheinlich ohne die lichtempfindlichen Sensoren nicht so rasant wie heute.

CCD: Entwicklung des Sensors

Wissenschaftler hatte 1969 die Absicht, einen Chip zur Datenspeicherung zu entwickeln. Allerdings erkannten sie sehr schnell, dass der Chip empfindlich auf Licht reagierte. Der erste Chip wurde sehr schnell hergestellt und 1975 derartig miniaturisiert, dass er in Videokameras eingebaut werden konnte. Der Sensor brachte die nötige Auflösung und Qualität, mit denen professionelle Resultate erzielt werden konnten. CCD-Sensoren wurden 1983 bereits in der Astronomie und in Satelliten verwendet. Zum Einsatz kamen sie ebenfalls in Scannern, Faxgeräten und Spektrometern.

Wie schafft der CCD eine hohe Qualität und Auflösung?

CCD-Sensoren schaffen eine hervorragende Bildqualität – der Grund dafür ist seine hohe Lichtempfindlichkeit. Menschen, die sich etwas näher mit der digitalen Fotografie beschäftigen, wissen, dass das Licht immer das bestimmende Kriterium für eine hochwertige Bildaufnahme darstellt. Jede Aufnahme wird bei optimalem Licht schön – sollte es zu dunkel werden, so fängt die Bildqualität zu rauschen an. Und das bedeutet wiederum, dass die Aufnahme unscharf und krisselig wird.

Die analoge Fotografie konnte dies mit besonders lichtempfindlichen Filmen und hohen ISO-Werten ausgleichen. Die digitale Fotografie hat hingegen einen fest verbauten Bildsensor. Dieser kann nicht einfach gewechselt werden, wenn das Licht nicht optimal ist: Er muss also von sich aus eine entsprechende Lichtempfindlichkeit mitbringen. In diesem Fall stellt der CCD eine perfekte Lösung dar. Der CCD-Sensor ist heutzutage in qualitativ hochwertigen Videokameras und Spiegelreflexkameras eingebaut. Mobile Endgeräte verfügen hingegen häufig über einen CMOS-Sensor.

Dieser ist zwar stromsparender, allerdings deutlich weniger lichtempfindlich als der CCD. Mittlerweile arbeiten Ingenieure start daran, den CMOS zu optimieren – dies ist ihnen größtenteils auch schon gelungen. Aus diesem Grund können CMOS- mit CCD-Sensoren in Auflösung und Qualität durchaus mithalten.

Selbst in schwierigen Aufnahmesituationen hohe Auflösung und Qualität

Da CCD-Sensoren eine perfekte Qualität abliefern, werden sie gerne in Aufnahmegeräte eingebaut, die selbst in schwierigen Aufnahmebedingungen zum Einsatz kommen.

1. Industrielle Anwendung der CCD-Sensoren

Ein CCD-Sensor wird vor allem dann in der Industrie eingesetzt, wenn es sich um den Anschluss von Fehlern handelt. Gute Bildqualität und Gleichmäßigkeit ist gerade das, was den CCD in der End of Line Inspektion qualifiziert. Hier geht es darum, Pixelfehler bei hochauflösenden Bildschirmen zu finden. Das erfolgt mithilfe einer Kamera, mit der Aufnahmen vom angeschalteten Bildschirm gemacht werden – diese Aufnahmen werden schließlich mit einem Computer ausgewertet.

Die Robotersteuerung ist eine weitere industrielle Anwendung: Ein Roboter benötigt Kameras zum Sehen. Je besser die Geräte funktionieren, desto präziser können Roboter arbeiten. Damit Bewegungen millimetergenau ausgeführt werden können, ist eine fehlerfreie Aufnahme mit hoher Auflösung notwendig.

Ein Hinweis für die Pixelgröße: CCD-Sensoren, die für Endverbraucher hergestellt werden, haben eindeutig einen Trend zur Miniaturisierung. Klassische Kameras für den Massenmarkt mit etwa 8 – 12 Mp besitzen oftmals viel zu kleine lichtaktive Bildflächen. Kameras für die industrielle Anwendung mit VGA haben hingegen eine bis zu 15-mal größere lichtaktive Bildfläche.

2. Einsatz in Überwachungssystemen

Eine Überwachungskamera muss selbstverständlich viel leisten können – schnelle Bewegungen, ungünstiges Licht oder schlechte Winkel stellen gute Beispiele dar, wie anspruchsvoll die Situation beim Aufnehmen sein kann. Es wundert also nicht, dass CCD-Sensoren selbst in Überwachungssystemen eingebaut werden.

3. Sensoren bei hochwertigen Flugdrohnen

Die Flugdrohne ist ein spannendes und populäres Hobby. Die meisten Drohnen sind mit Aufnahmegeräten ausgestattet und ermöglichen dem Piloten eine beeindruckende Landschaftsaufnahme direkt aus der Luft. Allerdings sollte man beim Kauf einer Flugdrohne auf folgende Faktoren achten:

• Besonders wichtig ist eine hochwertige Auflösung in 4K und HD Qualität, da Drohnen wenig Platz an Bord haben und in einiger Höhe zum Boden fliegen.
• Der Sensor muss lichtstark sein, da Videolichter oder Blitze bei Drohnen keine Anwendung finden können.
• An der Akkukapazität wird von jedem Gramm Gewicht gezerrt. Beliebt sind vor allem Minikameras, die eine optimale Qualität abliefern können – und gerade das leistet der CCD-Sensor.

Zu einem perfekten Ergebnis zählen auch viele weitere Komponenten. Dabei ist der optische mechanische Bildstabilisator für gelungene Aufnahmen entscheidend: Er stellt sicher, dass Fotos und Videoaufnahmen nicht verwackelt sind. Daher sollte zumindest ein digitaler Bildstabilisator verbaut sein. In akkubetriebenen Überwachungskameras, Tablets, mobilen Endgeräten oder Flugdrohnen muss der Nutzer vormals gut abwägen, für welche Art von Technologie für ihn relevant ist. Gute Ergebnisse sind durch den CCD-Sensor garantiert. Wer sich jedoch für einen CMOS-Sensor entscheidet, sollte damit sichergehen, dass dieser unbedingt den modernen Standards entspricht.

Hohe Auflösung durch Formate wie Full-HD, HD, qHD und 4K

Die High Definition (HD) Auflösung mit einem 16:9 Seitenverhältnis ist auf allen modernen randlosen Bildschirmen darstellbar. Wer also Werte auf hohe Qualität legt und gleichzeitig über eine schnelle Internetverbindung verfügt, entscheidet sich für diese Hochauflösung. Im Gegensatz zur herkömmlichen SD-Auflösung verfügt die HD-Variante über 921 600 Pixel – also 30 % mehr. Besser noch: die Full-HD-Auflösung. Im Vergleich zur HD-Auflösung bietet sie sogar das Doppelte an Pixeln – somit sind die Bilder auf dem Monitor sehr scharf.

Eine noch relativ junge Variante sind Fernsehgeräte mit eine 4K-Auflösung. Diese Auflösung mit 8,8 Mp ist ursprünglich für Kinos entwickelt worden, damit ein respektables Bild auf den Leinwänden produziert werden kann. Auf heimischen Fernsehgeräten ergeben sich somit Bilder, die es wirklich in sich haben: Es entstehen vollkommen realistische Bilder mit Tiefenwirkung, die beinahe einen 3-D Effekt besitzen. Die Videoauflösung ist vielen von ihren High-End-Smartphones bekannt. Mit 2560 x 1440 Pixeln steht es technisch zwischen der 4K und Full HD Auflösung.

Hochwertige Video- und Fotoauflösungen erklärt

Wer sich eine Drohne mit Kamera oder eine einfache Videokamera kaufen möchte, der findet schnell heraus, dass die Auflösung der Aufnahmen ebenfalls über die Preishöhe bestimmt: Je besser die Auflösung der Kamera, desto höher der Preis. Der Grund dafür ist, dass für höhere Auflösungen auch Sensoren mit mehr Pixeln eingebaut werden müssen. Die Sensorgröße hat hiermit allerdings nichts zur Sache. Ganz im Gegenteil: Große Sensoren mit wenig Pixeln können qualitativ hochwertigere Bilder produzieren, als kleine Sensoren mit mehreren Pixeln. Das aufgenommene Bild muss selbstverständlich später trotzdem zum Bildschirm passen, auf dem es angezeigt werden soll.

Andernfalls entstehen schwarze Balken auf dem Bildschirm, da die Aufnahmen zu klein sind. Welche Foto- und Videoauflösung ist also für die Heimanwendung empfehlenswert? Viele Menschen möchten ihre Aufnahmen auf dem Fernsehgerät wiedergeben können. Die meisten modernen Geräte besitzen heute eine HD oder Full HD Auflösung. Empfehlenswert ist ebenfalls die hochwertige 4K Auflösung, die ursprünglich nur für die Kinobranche gedacht war.

Fazit: CCD bietet eine perfekte Qualität selbst bei unterschiedlichen Auflösungen

CCD-Sensoren für hohe Auflösung und Qualität bezeichnen eine Revolution in der digitalen Foto- und Videowelt. Heute bestimmt der CCD unseren Alltag, obwohl seine Entdeckung reiner Zufall war: Selbst wenn dieser in den meisten digitalen Kameras eingebaut ist, diente er ursprünglich einem völlig anderen Zweck: Die Entwicklung der digitalen Fotografie wäre ohne die lichtempfindlichen Sensoren nicht annähernd rasant wie heute.

Wer also die Absicht hat, sich eine neue Kamera zu kaufen, macht mit einem hochwertigen CCD-Sensor definitiv nichts falsch. Der CCD konnte bislang ein gutes Verhalten selbst bei schwachen Lichtverhältnissen aufweisen. Ein weiterer Pluspunkt des Sensors ist der, dass er in der industriellen Anwendung eine führende Rolle spielt – zum Beispiel, wenn es darum geht, einen Fehler bei der Qualitätssicherung zu finden.

Wer sich eine Drohne mit Kamera oder eine einfache Videokamera kaufen möchte, der findet schnell heraus, dass die Auflösung der Aufnahmen ebenfalls über die Preishöhe bestimmt: Je besser die Auflösung der Kamera, desto höher der Preis. Der Grund dafür ist, dass für höhere Auflösungen auch Sensoren mit mehr Pixeln eingebaut werden müssen. In akkubetriebenen Überwachungskameras, Tablets, mobilen Endgeräten oder Flugdrohnen sollte der Benutzer allerdings gut abwägen, welche Technologie für ihn wichtig ist.

Die meisten Verbraucher haben schließlich die Absicht, ihre Foto- Videoaufnahmen auf dem heimischen Fernseher viederzugeben. Gute Ergebnisse sind durch den CCD garantiert – der der CMOS sollte hingegen unbedingt den modernen Standards entsprechen.