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9. 2. 6. 1. Blooming


Befinden sich in einem Motiv Bildteile mit hoher Lichtintensität, ist es bei einigen CCD-Sensoren möglich, daß benachbarte Motivdetails durch einen weißen Streifen oder eine weiße Fläche überlagert werden, die keine differenzierte Abbildung mehr gestatten. In der digitalen Fotografie (siehe Kapitel 9. 1. 2. "Elektrisches System (Digital)") wird dieser Effekt als "Blooming" bezeichnet, was, aus dem Englischen übersetzt, etwa ausblühend oder überstrahlend bedeutet.
Sämtliche Kontraste werden in einen bestimmten Umfeld der hellen Lichterscheinung aufgehoben.

Ein Beispiel mit Lichtstreifen, die vom Mond und der Straßenbeleuchtung herrühren, zeigt folgendes Foto:

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Das nächste Foto zeigt einen schräg liegenden Bloomingeffekt, der auf einen Super-CCD-Sensor (siehe Kapitel 9. 1. 2. "Elektrisches System (Digital)") schließen läßt:

Foto: Silke Henke, Leipzig    
 
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Folgende Fotos zeigen jeweils eine Gegenlichtaufnahme (siehe Kapitel 13. 4. 7.), bei denen im linken Bild, zwischen Blättern hindurch scheinend, die Sonne einen dominanten Blendfleck erzeugt und im rechten Bild um die Sonne herum ein verwaschener Hof erkennbar wird:

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Werden diese Aufnahmen mit der einer ähnlichen Situation auf Filmmaterial (siehe Kapitel 9. 1. 1. "Chemisches System (Film)") aus Kapitel 13. 4. 7. "Gegenlicht" verglichen, zeigt sich deutlich, daß die Überstrahlung dort nicht derartig gravierend ausfällt.

Dieser Überstrahlungseffekt bei Digitalaufnahmen (siehe Kapitel 9. 1. 2. "Elektrisches System (Digital)") rührt aus Übersteuerung der betreffenden Elemente eines CCD-Sensors (siehe Kapitel 9. 1. 2. "Elektrisches System (Digital)"). Wenn die Kapazität des Sensors durch Überbelichtung gesättigt ist, gehen weitere Teile der Ladungsmenge an Nachbarsensoren über. Damit werden das Ladungsmuster und somit die Bildinformation verfälscht.

 
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Der Überlauf vollzieht sich dabei vorwiegend zwischen direkt gekoppelten Einzelsensoren.

In Kenntnis dieser Zusammenhänge wurden Verfahren entwickelt, teilweise als automatische Debloomer beschrieben, um die Störeinflüsse zu reduzieren:

- Horizontal Antiblooming
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Als simpel aber wirkungsvoll erweisen sich horizontal zu jedem Einzelsensor positionierte Anti-Blooming-Gates, die in der Lage sind, überschüssige Ladung via "drain" aufzunehmen, um sie nicht in den Nachbarsensor fließen zu lassen.
Allerdings benötigt dieser Aufbau Fläche, die für photoelektrische Sensoren verloren geht.
 
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- Clocked Antiblooming
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Ein beträchtlicher Teil an Überbelichtung wird mit Hilfe einer komplexen Technik minimiert, bei der überlaufende Elektronen, um nicht in Nachbarsensoren zu gelangen, im Halbleitermaterial zu Defektelektronen rückgeführt sowie getaktet stets neue Defektelektronen bereitgestellt werden. Eine Einbuße an lichtempfindlicher Fläche tritt nicht auf, allerdings verringert sich die Kapazität der Einzelsensoren.
 
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- Vertical Antiblooming
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Vertikal zu jedem Einzelsensor positionierte Anti-Blooming-Gates haben eine Wirkung ähnlich der Horizontal Antiblooming, arbeiten aber effektiver und können bei sämtlichen Flächensensoren auf CCD-Basis angewendet werden. Aufgrund der Komplexität ist die Funktion zwar nicht ohne weiteres beherrschbar, dafür existieren aber keine abgedunkelten Sensorflächen.
 

Nicht für jede fotografische Anwendung ist die Kompensation des Blooming vorteilhaft. Beispielsweise können dadurch im Langzeitbelichtungsbereich Fehlbelichtungen auftreten, wenn bereits vor einer Sättigung der Zellen Ladungen abfließen.

In Abgrenzung zum Smear-Effekt (siehe Kapitel 9. 2. 6. 2.) treten Blooming-Effekte nicht erst nach vollendeter Belichtung auf, sondern schon währenddessen. Sie reichen auch nicht bis zu den Bildkanten.

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