Analog-Digital-Wandler

Der Analog-Digital-Wandler übersetzt die von einem Pixel analog gemessen Zahl an Photonen in eine digital übertragbare Zahl.

Jeder Pixel zählt bei einer Aufnahme eine bestimmte Menge an Photonen, die auf ihn treffen. Diese Zahl ist analog, der kamerainterne Bildprozessor kann diese Zahl also nicht verrechnen. Daher muss die analoge Photonenzahl durch den Analog-Digital-Wandler in eine digitale Zahl umgewandelt werden. So kann der Bildprozessor die von jedem Pixel gemessene Anzahl an Photonen verwerten und ein Bild errechnen.

Die nachfolgende Tabelle zeigt, wie diese Umrechnung funktioniert:

Auf der linken Seite stehen die gemessenen Dezimalwerte. Im Grunde lässt sich jede Zahl von 1 bis 255 mit den oberen 8 Werten darstellen. Werden beispielsweise 100 Lichtteilchen gemessen, so sendet der A/D-Wandler den Binärcode 01100100 an den Kameraprozessor weiter. Aufgeschlüsselt besteht die Zahl 100 also aus 0x128 + 1x64 + 1x32 + 0x16 + 0x8 + 1x4 + 0x2 + 0x1

Tabelle Binaerzahlen.jpg

Die acht Werte in der oberen Zeile werden über die Farbtiefe definiert. Ein einfaches JPG hat aus der Kamera 8 Bit Farbtiefe. Ein RAW kann dagegen bis zu 14 Bit Farbtiefe haben.

Das Quantifizierungsproblem:
Ein A/D-Wandler kann dabei nicht zwischen sehr kleinen Helligkeitsdifferenzen unterscheiden. Misst der AD-Wandler lediglich in 5er Schritten, so würde beispielsweise kein Unterschied zwischen 5 und 9 Photonen gemessen werden können. Die Lösung dieses Problems ist die Einführung mehrerer, kleinerer Helligkeitsabstufungen. Beispielhaft misst der A/D-Wandler nicht in 5er rechnen, sondern in 2,5er Schritten. So ist die Grenze bei 7,5 Photonen und der Wandler kann einen Unterschied zwischen 5 und 9 Photonen messen.