Der analoge Film
        am Beispiel eines Schwarz/Weiß-Negativs

Ein Negativ besteht zum größten Teil aus Silber. Es kommt in kristalliner Form als Silberchlorid, Silberbromid und Silberjodid in der sogenannten Emulsion vor. Zwischen diesen Kristallatomen befinden sich Zwischengitter, welche die Kristalle lichtempfindlich machen, wobei Chlorid am unempfindlichsten und Jodid am empfindlichsten ist. Diese Kristalle reagieren jedoch nur auf blaues Licht und UV-Licht. Die Emulsion ist dünn auf einem durchsichtigen Kunststoffstreifen aufgetragen, der als Träger dient. Zuletzt befindet sich unter dem Träger eine graue Lackschicht, die bei der Entwicklung entfärbt wird. Diese Lackschicht soll die Bildung von einem sogenannten Lichthof, der durch Reflexion an den Randschichten des Trägers um helle Bildpunkte entsteht, verhindern. Filme haben oft ein Haltbarkeitsdatum und sollten daher kalt und dunkel gelagert werden. Dies liegt an dem Bindemittel, was aus tierischer Gelatine besteht, und nicht nur den Film vor Beschädigungen schützt und ihn bindet, sondern auch bei der Belichtung und der Entwicklung des Films hilft.

Treffen nun viele Lichtquanten auf dem Film auf, werden viele sogenannte "Ag4-Cluster" gebildet, die sich später bei der Entwicklung in Silber umwandeln. Dabei bildet das Silber Klumpen, die man auch Korn nennt, die für die schwarzen Stellen auf dem Negativ (nach der Entwicklung) verantwortlich sind. Da die Emulsion in Schichten auf dem Film aufgetragen ist, bildet sich Silber nicht nur nebeneinander, sondern auch hintereinander. Dies erklärt auch die Bildung von hellem oder dunklem Grau, indem durch eine bestimmte Lichtmenge mehr oder weniger Silber hintereinander in den Schichten der Emulsion gebildet wird. Stellen, auf die kein Licht trifft, bleiben später weiß, da dort kein Silber gebildet wurde. Jedoch muß man bedenken, daß es sich bis jetzt nur um ein Negativ handelt, das heißt, das auf dem tatsächlichen Bild, also dem "Positiv", die dunklen Bereiche hell sind und die hellen dunkel.

Ein Farbfilm speichert die Hell-Dunkel-Information genau so wie der S/W-Film, jedoch muß das einfallende Licht in die Grundfarben Blau, Grün und Rot unterteilt werden. Dies wird durch drei Schichten erreicht, die auf die jeweilige Farbe reagieren.

  Der CCD-Sensor (Charge Coupled Device)

 
Bayer Gitter  

Der CCD-Sensor wurde in den 60er Jahren entwickelt und ist der am meisten verbreitetste Typ der digitalen Sensoren. Der CCD-Sensor besteht aus mehreren Millionen winzig kleiner Fotodioden. Jede einzelne Fotodiode erzeugt bei einem Lichteinfall einen gewissen Strom, der über die Zeit integriert die Lichtmenge ergibt, die auf die Fotodiode gefallen ist. Da Fotodioden von sich aus nicht farbempfindlich sind, muß das Licht in die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau aufgeteilt werden. Dies geschieht durch sogenannte Interferenzfilter. Interferenzfilter sind Glasplatten, die durch aufgedampfte Interferenzschichten Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich reflektieren und den Rest durchlassen. Im Fall des CCD-Sensors, wird auf diesen ein farbiges Mosaik aufgetragen, welches im Prinzip aus lauter kleinen Inteferenzfiltern für die Farben Grün, Rot und Blau besteht. Dieses Mosaik ist auch unter dem Namen Bayer-Gitter bekannt (siehe unten). 50% der Fotodioden messen grünes Licht und jeweils 25% rotes und blaues. Die doppelte Anzahl der grünen "Bildpunkte" im Gegensatz zu den roten und blauen, begründet sich zum einen in der menschlichen Wahrnehmung, die im Grünbereich stärker ausgeprägt ist, und zum anderen durch die mittige Position der Farbe Grün im Spektrum des Lichts. Das Gesamtbild wird durch bestimmte Verfahren aus den drei Teilbildern zusammengesetzt (interpoliert), wobei moderne Algorithmen auch die Information der benachbarten Bildpunkte in die Berechnung miteinbeziehen.


Nachteile von CCD-Sensoren:

• CCD-basierte Systeme sind "langsam".
• Durch Verwendung des Bayer-Gitters und der Interpolation des Gesamtbildes können Qualitätsverluste entstehen.
• Große CCD-Sensoren sind sehr teuer.

  Der CMOS-Sensor
        (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Eine Alternative zum CCD-Sensor ist der CMOS-Sensor. Dieser stellt im Prinzip einen lichtempfindlichen Mikrochip dar. Im Gegensatz zum CCD-Sensor erzeugt der CMOS-Sensor durch Transistoren, die an die Fotodioden gekoppelt sind, direkt ein Ausgangssignal. Der CCD-Sensor hingegen muß die Information erst zeilenweise auslesen und dann mit dem A/D-Wandler in das Ausgangssignal umwandeln. Durch diesen verkürzten Informationsfluss ist der CMOS-Sensor natürlich schneller als der CCD-Sensor. CMOS-Sensoren bieten eine günstigere Alternative zum CCD-Sensor, wobei sie mittlerweile nah an die Qualität der CCD-Sensoren herankommen. Jedoch weisen CMOS-Sensoren ein stärkeres "Rauschen" (siehe Langzeitbelichtung) auf.