Kamera der Zukunft in Entwicklung
Forscher aus dem Vereinigten Königreich haben eine neue Technologie entwickelt, mit der sich ein Standbild hoher Auflösung neben einem Höchstgeschwindigkeits-Video aufnehmen lässt. Es handelt sich hierbei um ein neuartiges, bahnbrechendes Verfahren, dessen Zukunft sowohl im wissenschaftlichen als auch im industriellen Einsatz liegen könnte. Die Forschungsarbeit wurde im Fachjournal Nature Methods veröffentlicht. Das Team der Universität Oxford entwickelte das neue Verfahren über eine Kombination von Standardtechnologien, wie man sie in üblichen Kameras und digitalen Filmprojektoren vorfindet. Resultat ist nun ein Tool, mit dessen Hilfe moderne wissenschaftliche bildgebende Verfahren transformiert und von der gleichen Kamera sowohl Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen als auch hochauflösende Bilder geliefert werden können; und das auch noch zu einem vernünftigen Preis. Die Technologie könnte in vielen Bereichen, beispielsweise bei der Videoüberwachung (Closed-Circuit Television, CCTV) und in der Sportfotografie von Nutzen sein. Tatsächlich wurde bereits aus Forschungsbereichen, in denen mit Bildgebung gearbeitet wird, Interesse bekundet. Dort ist es oft erforderlich, qualitativ äußerst hochwertige Standbilder, die sich mit einem Höchstgeschwindigkeits-Video decken, zu erfassen. Derzeit ist dies ein eher teures und schwieriges Unterfangen. Dr. Peter Kohl von der Universität Oxford, ein Mitautor der Studie, berichtet dazu: "Wer jemals versucht hat, Fotos oder Videos von schnell bewegten Szenen wie etwa beim Fußball oder im Motorsport aufzunehmen, wird wissen, dass es auch mit einer einigermaßen guten digitalen Spiegelreflexkamera sehr schwierig ist, ein scharfes Bild zu erhalten, weil Bewegungen nun einmal Unschärfe verursachen. Wir haben in der Wissenschaft das gleiche Problem, wenn wir wirklich wichtige Informationen wie zum Beispiel sehr schnelle Veränderungen der Intensität des Lichts von fluoreszierenden Molekülen verpassen, die uns darüber berichten, was im Inneren einer Zelle vor sich geht." "Dr. Gil Bub aus meinem Team hatte die wirklich tolle Idee, hochauflösende Standbilder und High-Speed-Videomaterial zur gleichen Zeit aufzunehmen und zusammen auf einen einzigen Kamerachip zu bringen. Die Kameras, die Forscher normalerweise brauchen, um ähnliche Hochgeschwindigkeits-Aufnahmen zu filmen, kosten Zehntausende Pfund, aber die Erfindung unseres Dr. Bub bekommt dies zu einem Bruchteil dieser Kosten hin." Das Verfahren teilt die Kamera-Pixel in Gruppen, die dann sehr schnell, und zwar kontrolliert nacheinander, in der Zeit Teil des größeren Bildes werden, die normalerweise nötig wäre, um ein einzelnes normales Foto aufzunehmen. Wenn zum Beispiel 16 Pixel-Muster verwendet werden und dann jedes von ihnen der Reihe nach für ein Sechzehntel der Zeit, in der der Kameraverschluss offen bleibt, belichtet wird, dann gibt es 16 Zeitpunkte, zu denen gleichmäßig verteilte Teile des Bildes mittels der verschiedenen Pixelgruppen aufgenommen werden. Man hat dann zwei Möglichkeiten: Es können alle 16 Gruppen zusammen als ein übliches Hochauflösungs-Standbild angezeigt oder die 16 Teilbilder können eines nach dem anderen abgespielt werden, was dann einen Hochgeschwindigkeitsfilm ergibt. "Wirklich neu daran ist, dass Bild und Video zur gleichen Zeit vom gleichen Sensor erfasst werden", erläutert Dr. Bub. "Man erreicht dies, indem man die Kamera-Pixel so behandelt, als ob sie von Dutzenden oder sogar Hunderten einzelner Kameras kämen, die während einer einzelnen normalen Belichtung in schneller Folge Aufnahmen machen. Der Trick besteht darin, dass das Muster der Pixelbelichtungen den hoch aufgelösten Inhalt des gesamten Bildes enthält, der dann zur Erzeugung eines normalen Hochauflösungsbilds verwendet oder zu einem Hochgeschwindigkeitsfilm dekodiert werden kann." Die neue Technik kann schon in Kürze auf den Markt gelangen. Dr. Mark Pitter von der Universität Nottingham arbeitet an der Komprimierung der Technologie in einem All-in-one-Sensor, der in normale Kameras eingesetzt werden könnte. Dr. Pitter erläutert: "Der Einsatz eines speziell angefertigten Festkörpersensors wird es uns ermöglichen, kompakte und einfache Kameras, Mikroskope und andere optische Geräte zu bauen, bei denen Kosten und Aufwand, die für diese spannende Technik erforderlich sind, weiter reduziert werden können. Dadurch erschließt sich außerdem ein weitaus breiteres Anwendungsspektrum, wozu verbraucherfreundliche Kompaktkameras, Sicherheitssysteme oder die Fertigungssteuerung gehören."
Länder
Vereinigtes Königreich