Gigapixelkamera könnte die Fotografie revolutionieren

Von GAUTAM NAIK

Wissenschaftler der amerikanischen Duke University haben eine Kamera entwickelt, die alle Stellen eines Bildes in außergewöhnlicher Detailschärfe ablichtet. Auf der Fotografie können dadurch selbst kleinste Ausschnitte vergrößert werden und bleiben trotzdem deutlich. Die Technologie könnte die Art, wie Bilder gemacht und betrachtet werden, fundamental verändern.

Die neue Kamera nimmt mehr als 30-mal so viele Bilddaten auf wie die besten, heute erhältlichen Digitalkameras. Während diese ihre Pixel in Dutzenden von Millionen bemessen, produziert das Gerät der Wissenschaftler Bilder mit einer Milliarde Bildpunkten – das ist das Fünffache an Details, was ein Mensch mit perfekter Sehschärfe erblicken kann.

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Das ist sie, die Kamera. Noch etwas unhandlich.

Aware-2, so heißt das Gerät, hat allerding noch einen langen Weg vor sich, ehe es zu einem Massenprodukt werden kann. Die jetzige Version benötigt eine Menge Platz für seine elektronischen Komponenten und deren Kühlung. Sie wiegt rund 45 Kilogramm und hat die Größe zweier übereinandergestapelter Mikrowellenöfen. Und es dauert momentan noch 18 Sekunden vom Drücken des Auslösers bis zum Speichern des Bildes. Details dazu wurden im Wissenschaftsmagazin „Nature" veröffentlicht.

Das Projekt hat ein Budget von 25 Millionen US-Dollar und wird von einer Forschungsbehörde des amerikanischen Verteidigungsministeriums bezahlt. Das Militär hat großes Interesse an hochauflösenden Kameras, die sich bei der Überwachung aus der Luft oder auch an Land einsetzen lassen.

Vom Militär finanziert

Wenn sich das Gerät auf eine handhabbare Größe bringen lässt, könnte es einen neuen Ansatz für die Fotografie liefern. Anstatt im Vorhinein über den Fokus der Kamera zu entscheiden, würde einfach eine Szene festgehalten und danach irgendein Teil des Bildes in extremer Nahaufnahme vergrößert. Wünschenswerte oder nützliche Bildausschnitte könnten somit im Nachhinein festgelegt werden.

David Brady, der das Team zur Entwicklung der Gigapixelkamera leitet, vergleicht das Bild einer herkömmlichen Digitalkamera mit „dem Blick durch einen Trinkhalm, der nur einen engen Ausschnitt der Szene zulässt." Die eigene Erfindung dagegen „ist mehr wie ein Feuerwehrschlauch – die Welt trifft mit voller Wucht auf den Betrachter."

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Bilder der Kamera - und Bilder, die die Kamera macht: Eine Bilderstrecke.

Laut Brady hat seine Gruppe ein Bild von der Skyline Seattles geschossen und konnte dann darauf die Ein- und Ausfahrtschilder der Tiefgaragen 800 Meter entfernt lesen. In ähnlicher Weise könnte etwa ein Tennisspiel aufgezeichnet werden und der Betrachter könnte auf den Sportler oder jemanden in der letzten Zuschauerreihe zoomen – beide Bilder hätten die gleiche Klarheit.

Brady und viele seiner Kollegen in der Wissenschaft glauben, dass die Zeit von Fotografie in Gigapixeln nicht mehr allzu lang entfernt ist. Die Teleskope von Pan-STARRS auf Hawaii nutzen verschiedene Kameras in dieser Größenordnung, diese haben aber noch ein relativ begrenztes Sichtfeld. Vom Militär eingesetzte Drohnen nutzen Megapixelkameras, auch sie haben nur einen beschränkten Bildausschnitt. Das Gigapixl-Projekt nutzt großformatige Kameras und will damit ein detailreiches Porträt Nordamerikas von Küste zu Küste liefern, mit Fokus auf Städte, Nationalparks und Denkmäler.

Im Vergleich dazu sieht Shree Nayar das Duke-Projekt als entscheidenden Schritt hin zur allgemeinen Nutzung von Gigapixelkameras. Der Experte für Bilderkennung an der New Yorker Columbia Universität hat das Gerät gesehen, war aber nicht an der Entwicklung beteiligt. Die Herausforderung sei, die Elektronikbauteile zu schrumpfen und den Energiebedarf zu reduzieren, sagt er.

Ein Fußball mit 100 Augen

Eine weitere Hürde ist die schiere Größe der Bilder. Die Datenmenge übersteigt die Fähigkeit der Computer, diese sinnvoll zu verarbeiten, bei weitem. Es dürfte spitzfindiger Softwarelösungen bedürfen, um dieses Missverhältnis zu überbrücken.

Das Geheimnis von Aware-2 ist die kugelförmige Linse. Die erste derartige Konstruktion gab es schon Ende des 19. Jahrhunderts und obwohl es in der Natur sehr leistungsfähige sphärische Linsen gibt – das menschliche Auge beispielsweise, haben die Wissenschaftler lange Schwierigkeiten gehabt, deren Fokussierung im Labor nachbauen zu können.

Die Wissenschaftler der Duke University überwanden die Hürde, indem sie fast 100 kleine Kameras, jede mit einem 14-Megapixel-Sensor, auf der Außenseite einer etwa fußballgroßen Kugel anbrachten. Die Konstruktion führt zu nahezu 100 akkurat scharfen Einzelbildern. Ein Computer rechnet diese dann zum großen Ganzen zusammen.

Das in „Nature" beschriebene Gerät kann nur Schwarzweißbilder aufnehmen. Laut Brady soll aber noch bis Ende dieses Jahres eine 10-Gigapixelkamera für Farbfotos gebaut werden und dann eine 50-Gigapixelversion.

Die industrielle Fertigung soll dem Projektteam zufolge in begrenztem Rahmen 2013 beginnen. Die Wissenschaftler schätzen, dass die tragbare Version für den Hobbyfotografen aber noch einige Jahre auf sich warten lassen dürfte.

Kontakt zum Autor: redaktion@wallstreetjournal.de