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MIT Modulo Camera: Unbegrenzter Dynamikumfang, HDR mit einer Aufnahme

Moderne Digitalkameras haben zwar einen höheren Dynamikumfang als analoge Diafilme, für viele Belichtungssituationen wäre aber noch mehr wünschenswert. Forscher des MIT haben zur Lösung des Dynamikproblems die "Modulo Camera" mit HDR-Chip entwickelt.

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Bei einer konventionellen Kamera überstrahlen die Lichter bei diesem Motiv (links). Die Modulo Camera kann die Situation durch individuelle Ansteuerung der Pixel ohne ausfressende Lichter erfassen (Mitte). Aus diesem Quellbild kann man dann ein HDR-Bild der Aufnahmesituation gewinnen (rechts).

(Bild: MIT Media Lab, MIT Lincoln Lab, Singapore University of Technology and Desig )

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Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Kamera vorgestellt, die einen unbegrenzten Dynamikumfang haben soll. Die Technik in der "Modulo Camera" heißt Unbounded High Dynamic Range (UHDR). Sie bedeutet einen großen Sprung nach vorn, denn alle bisherigen Kameras auf dem Markt haben einen eher beschränkten Dynamikumfang.

In den letzten Jahren haben die Kamerahersteller bei Pixelzahl und Lichtempfindlichkeit der Bildsensoren kontinuierlich hochgeschraubt. Beim mindestens ebenso wichtigen Dynamikumfang stagniert die Entwicklung hingegen. Aufnahmesituationen mit hohen Kontrasten überfordern selbst aktuelle High-End-Bildsensoren, wie die EOS 5DS von Canon – das kommt etwa zum Tragen, wenn man aus einem dunklen Raum in Richtung auf ein sonnendurchflutetes Fenster fotografiert. Für HDR-Aufnahmen muss man bislang mehrere unterschiedlich belichtete Bilder nachträglich zusammenstitchen. Für bewegte Motive scheidet diese Methode aus. Durch das Stitching können zudem Artefakte ins Bild gelangen.

Die Modulo Camera der MIT-Forscher soll es hingegen erlauben, mit einem einzigen Bild selbst extrem hohe Lichtkontraste ohne Verluste an Bildqualität abzubilden. Damit sollen auch Überbelichtungen bei ganzen Bildern oder Bildpartien der Vergangenheit angehören. Möglich wird das durch eine intelligente Ansteuerung der einzelnen Pixel auf dem Bildsensor. Die Elektronik registriert, wenn der Helligkeitswert eines Einzelpixels einen bestimmten Wert überschreitet, und setzt das Pixel dann zurück. Das soll überstrahlende Lichter zuverlässig verhindern.

Es gibt eine Reihe von Anwendungsszenarien für die neue Technik. Dieser HDR-Bildsensor könnte Fotografen zukünftig das Einstellen der Belichtung abnehmen. Die Belichtungssteuerung könnte sich dann von der Kamera vollständig in die Nachbearbeitung am Computer verlagern. Für die Robotersteuerung wären diese Bildsensoren ebenfalls nützlich. Auch selbstlenkende Autos müssen hohe Lichtkontraste auflösen – etwa wenn sie in Tunnels hinein- oder wieder herausfahren. (sts)