Super CCD

Die SuperCCD-Sensoren der Firma Fuji sind um 45° gedreht.
Durch diesen technischen Trick ist der Abstand von Zellenreihe zu Zellenreihe in senkrechter und waagerechter Richtung deutlich geringer als bei konventionellen Sensoren und somit die Auflösung in diesen beiden Richtungen entsprechend besser.
Das ist sinnvoll, denn die meisten Motive haben überwiegend - wegen der Erdanziehung - solche Ausrichtung!

Ausschnitt aus einem Testbild (CF)
(Senkrechte und waagerechte Linien werden deutlich besser aufgelöst als diagonale Linien)

Mathematische Betrachtung:
Es sind pro Bildhöhe und -breite jeweils 40% (Wurzel aus 2 = 1,41) mehr Sensorzellen-Reihen vorhanden! Rechnerisch erhöhen sich dadurch z.B. bei einem 3MP-Sensor die 1536 Sensorzellen-Reihen pro Bildhöhe auf 2165 Reihen. Das ist mehr als eine konventionelle 6MP-Kamera als Bildhöhe hat.

Aus technischen Gründen werden von der Kamera zunächst 6MP ermittelt (durch Berechnung der "fehlenden" Sensorzellen jeweils zwischen zwei Sensorzellen einer waagerechten Sensorzellen-Reihen). Diese 6MP Datei enthält zwar etwa 30% mehr Bild-Details als eine konventionelle 3MP-Datei, benötigt aber doppelt so viel Speicherplatz!

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o = Sensorzelle ; ^. = berechnete Sensorzelle

Verständlicherweise ist ein solcher Sensor teurer in der Herstellung als ein "normaler" Sensor und deshalb baut Fuji ihn nur in Kameras für anspruchsvolle Kunden ein. In der Z-Serie (Supermini) z.B. arbeiten jetzt nur noch normale Sensoren.

Der Super-CCD wurden 2000 eingeführt (1.Generation).

Die erste Kamera mit diesem Sensor war die Fuji 4700 mit 2,4MP (nebenstehendes Bild). Sie hatte bei waagerechten und senkrechten Strukturen eine mindestens so gute Auflösung wie eine "normale" 3MP-Kamera.

2001 gab es die 2.Generation (Eingebaut in die 6900)
→ Mein Fotobericht Vietnam

2002 gab es die 3. Generation, die bereits 1600 ISO anbot, allerdings nur bei reduzierter Bildgröße und mit schrecklichem Rauschen. (Kameras: F602 und F601)

2003 gab es die 4. Generation und eine Aufspaltung in zwei unterschiedliche Typen.
Der HR bietet eine Verdoppelung der Auflösung, der SR einen erhöhten Dynamik-Umfang. Letzteres wird dadurch erreicht, dass jede CCD-Zelle aus zwei Segmenten besteht, die jeweils für helle bzw. dunkle Bildpartien zuständig sind. Kameras mit dem SR-Sensor sind die FinePix F700 (3MP) und die S20 Pro. .
Bei dem Sensor der SLR Fuji S3 Pro sind die beiden Zellen nicht mehr zusammengefasst, sondern die kleinen sind in die Lücken zwischen den großen verlagert und haben eine eigene "Mikrolinse". Vorteil: die großen können größer und dadurch lichtempfindlicher werden! --> weniger Rauschen!
(Siehe auch "Dynamik-Umfang")

Alter und neuer SR-Sensor

Der HR Sensor wird mit 3 MP in der F410 und mit 6 MP in der S7000 (Nachfolger der S602) und der 610 (Nachfolger der S601) eingesetzt.

2004 wurde die Basis-Empfindlichkeit (endlich!) auf 80 ASA abgesenkt und das Rauschen deutlich reduziert. Sh. Grafik rechts
(--> Fuji 810)

Seit 2005 gibt es die 5.Generation.
Auffälligster Unterschied ist diesmal die sehr viel schnellere Signalverarbeitung. Bisher mussten z.B. 12 MP gespeichert werden, die der 6 MP-HR-Sensor nach der oben beschriebenen Methode erzeugte, weil das verlustfreie Komprimieren in der Kamera auf 6 MP zu viel Zeit erforderte. Jetzt enthält die 6 MP-Datei alle Details.
Da alle Bilddetails, die vorher in der 12 MP-Datei vorhanden waren, jetzt in einer 6 MP-Datei dargestellt werden, enthält sie mehr Details als die 6 MP-Datei einer "normalen" Digitalkamera. Zwar waren es vorher nicht "echte" 12 MP, aber mit einer 8 MP-Kamera ist der 6 MP Super-CCD durchaus vergleichbar!

Aufwendige Algorithmen zur Unterdrückung des Rauschens sind durch den schnellen Prozessor ebenfalls möglich, wodurch der 1/1,7" Super-CCD die Werte von DSLs erreicht. Auch die Verzeichnung und Randabdunklung des Objektivs können durch entspr. Programme (und die schnelle Signalverarbeitung) deutlich reduziert werden.
Erste Kamera mit diesem Sensor war die F10.

2006 gibt es die 6. Generation. Dabei wurde der bewährte Sensor beibehalten. Die Datenaufbereitung wurde aber konsequent in Richtung höhere Lichtempfindlichkeit (3200 ISO) bei geringem Rauschen und hoher Auflösung weiterentwickelt. Auflösung hier im Sinne von "Zeilen/Bildhöhe" und nicht in Richtung Megapixel-Protzerei gemeint! Entscheidender Unterschied zu anderen Kameras: Gute Auflösung auch bei höheren ISO-Werten!
Erste Kamera mit der neuen Datenaufbereitung ist die F30

Mit der F50fd gibt es seit Sept. 2007 die 7. Generation. Der auf 1/1,6" vergrößerte Sensor enthält 12 Millionen Sensorzellen und erzeugt nach obiger Regel eine 24MP-Datei, die dann auf 12MP heruntergerechnet wird.
Die (relative) Rauscharmut wird zusätzlich durch einen weiterentwickelten Prozessor (RPII) erreicht.

Ab März 2008 gibt es die 8. Generation und einen neuen Prozessor (RP III).
Mit der S100FS gibt es dann auch einen 2/3" Sensor. Auch in der F100fd werkelt dieser neuen Prozessor, der angeblich nicht nur das Rauschen weiter reduziert, sondern eine dramatische Erhöhung des Dynamik-Umfangs ermöglicht.

SuperCCD EXR

Auf der Photokina 2008 kündigte Fuji einen völlig neuen Sensortyp an. Er verbindet die Vorteile des SR- und des HR-Sensors der 4.Generation. Er besteht aus gleich großen Sensorzellen in einer neuartigen Anordnung. Jeweils zwei gleichfarbige Zellen sind schräg versetzt angeordnet. Dadurch sind drei Möglichkeiten gegeben:

1. DR : Wenn ein hohe Dynamikumfang notwendig ist, wird jeweils eine der zwei gleichfarbigen Zellen "unterbelichtet". Sie ist dann für die hellen Bildbereiche zuständig und dadurch kann eine Überstrahlung dieser Bereiche verhindert werden. Die anderen Zellen erzeugen ein normal belichtetes Bild.
Da anschließend die Signale von jeweils zwei Zellen zusammengeschaltet werden, ergibt sich natürlich bestenfalls "nur" die 6MP Auflösung der F31

2. SN : Wird höchste Empfindlichkeit gefordert, dann arbeiten jeweils beide Zellen mit voller Empfindlichkeit. Durch Zusammenschaltung wird die Lichtempfindlichkeit verdoppelt. So etwas gab es zwar auch schon früher (Pixelmixing), hatte dann aber (weil bei der bisherigen Anordnung der Sensorzellen die nächste gleichfarbige relativ weit entfernt ist) einen heftigen Schärfeverlust zur Folge.
Durch die neuartige Anordnung der Sensorzellen des EXR-Sensors ergibt sich bei beiden Arten der Zusammenschaltung eine ganz normale Bayer-Struktur (gelbes Quadrat).
Ergebnis: Auch bei hohen ISO-Werten etwa so geringes Rauschen wie bei der F31. Aber ebenfalls "nur" deren 6MP-Auflösung.

3. HR : Bei gleichmäßiger und heller Beleuchtung können alternativ auch alle Zellen einzeln arbeiten und dann ein Foto von extremer Auflösung liefern. Diesmal mit echten 12MP. Hier kann - bei mind. 400 ISO - sogar die alte DR-Funktion eingesetzt werden.

Die erste Kamera mit diesem Sensor (1/1,6") ist die F200 EXR

Mein Kommentar

Endlich versucht Fuji wieder neue Zeichen zu setzen, nachdem man mit den Nachfolgern der F31 den "Pfad der Tugend" verlassen hatte und dem Pixelwahn hinterherlief ...
Der neue Sensor hat zwar auch 12 Millionen Sensorzellen, aber durch die Zusammenschaltung werden diese auf "nur" 6 Millionen (allerdings sehr effektive) Zellen reduziert. Deshalb ist die Fuji-Aussage, dass man die Bildqualität der F31 übertreffen wird, durchaus glaubhaft.
Und die pixelgeilen Kamerakäufer sind glücklich, weil sie mit einer "12MP-Kamera" angeben können.
Ich gratuliere Fuji zu dieser genialen Lösung!

Henner, 24.09.2008

Nachdem die F200 EXR von vielen Testern geprüft wurde, wage ich die Behauptung, dass sie voreilig auf den Markt gebracht wurde. Wie ist es sonst zu erklären, dass der DR-Modus weniger rauscht als SN? Ist der SN-Modus nicht fertig geworden? Der Video-Modus ist auf jeden Fall auf der Strecke geblieben ...

Henner, 05.05.2009

Ich werde oft gefragt, wie wohl der EXR-Sensor den Dynamik-Umfang erhöht.
Hier mein Erklärungsversuch (Ohne Gewähr):

Stellt die Kamera ein sehr kontrastreiches Motiv fest, so reduziert sie die Empfindlichkeit der einen Sensorgruppe elektronisch unter den vorgegebenen ISO-Wert. Das ergibt dann ein unterbelichtetes Bild und die Lichter werden nicht überstrahlt.
Die andere Gruppe macht gleichzeitig ein normal belichtetes Foto. Wenn nötig, wird in einem nachfolgenden Schritt (wie bei Photoshop "Tiefen/Lichter") daraus ein weiteres Bild mit aufgehellten Schatten berechnet. An diesen Stellen ergibt sich dann zwar ein etwas höheres Rauschen, aber wesentlich weniger als bei der bisherigen DR-Technik, da das Bild der zweiten Sensor-Gruppe nicht unterbelichtet wurde (dafür ist ja die erste Sensor-Gruppe zuständig).
Dann werden alle Einzelbilder mit HDR-Technik zu einem Bild verrechnet.

Henner, den 21.12.2008

Ab dem Modell F10 bietet Fuji auch die Möglichkeit, Aufnahmen im 3:2 Format zu speichern. Da der Sensor der F10 praktisch eine 12 MP-Datei erzeugt, wird dann beim Herunterrechnen in der Kamera einfach eine 6 MP-Datei (3024 x 2016) erzeugt, die mehr Pixel pro Bildbreite hat, als die normale 4:3 Datei (2848 x 2136). Normale 6MP-Kameras lassen einfach oben und unten Pixel der 4:3 Datei weg (2848 x 1900 = 5,4 MP).
Der vom Sensor erfasste Horizontal-Winkel ist aber natürlich in allen Fällen gleich groß! Es ist also ein (verbreiteter) Irrtum, dass mit der F10 bei 3:2 mehr Weitwinkel erfasst würde.
Ich verwende das Format ohnehin nie, da ich immer erst am PC entscheide, welches das optimale Seitenverhältnis für ein Foto ist. →Hinweis

Bei der F200EXR wird sogar auch 16:9 angeboten. Aber bei allen Formaten ist die Anzahl der Pixel pro Bildbreite gleich. Es werden also bei 3:2 oben und unten Pixel weggelassen, bei 16:9 noch mehr. Der Horizontal-Winkel ist deshalb immer gleich.

Durch das "Erfinden" der fehlenden Sensorzellen ergeben sich bei Linien, die geringfügig von der Senkrechten oder Waagerechten abweichen, leichte "Fehler". Sie sind allerdings nur bei sehr genauem Hinsehen zu erkennen. Auch meine jahrelang benutzte F602 zeigte (bei wenigen Bildern) diese "Fehler", die mir aber nie unangenehm aufgefallen sind.
Hier an einem Beispiel von der F10, wie das aussehen kann.

Hätte das Schild senkrecht gestanden (was eigentlich normal ist), hätte es keine "Probleme" gegeben und die Schrift wäre noch besser zu erkennen gewesen.
Bei einem "normalen" Sensor wäre die Schrift übrigens am deutlichsten, wenn das Schild im Winkel vom 45% gestanden hätte ....

Diese Grafik (Basis: Messwerte dpreview.com) zeigt überzeugend den Vorsprung der Super-CCD-Sensoren gegenüber guten "normalen" Sensoren. →Mehr Infos

Die Wirtschaftszahlen April - September 2008 von Fujifilm sehen bezüglich des Digitalkamerasektors nicht besonders gut aus. Als Ursache wird u.a. festgestellt:
".... wir haben es nicht verstanden, die spezielle Charakteristik und außergewöhnliche Bildqualität unserer Produkte herauszustellen. .... wir haben in den meisten Modellen nicht die beste Technologie verwendet und haben versucht, auf dem Billigsektor mitzumischen. Das hat sich als falsch erwiesen ..."

Da kann ich Fuji nur zu der (späten!) Erkenntnis gratulieren! Genau das war auf meiner Website schon seit den unglücklichen Nachfolgern der F31 nachzulesen (sh. unten). Und die vielen Billigmodelle mit Minisensor habe ich gar nicht erwähnt. Damit hat Fuji den eigenen Ruf ruiniert. Andererseits sind Kameras mit Super-CCD-Sensor keine Massenware, die auf den Geiz- und Blöd-Märkten als Sonderangebot verramscht werden kann!
Ich bekomme immer noch fast täglich Mails von enttäuschten Lesern, die vergeblich versucht haben, eine F31 zu horrenden Schwarzmarktpreisen zu ergattern. Es dauert halt etwas Zeit, bis sich gute Qualität herumspricht. Aber als es dann endlich "Brei regnete", da hatte Fuji keinen "Löffel dabei"! Stattdessen nur Knipserkameras wie die F100 oder ganz schlichte Modelle.

Es wird Zeit, dass sich Fuji auf die eigene Stärke besinnt und voll auf hochwertige Kameras setzt. Zielrichtung: F100 und 6500 mit EXR-Sensor. Kameras mit dieser Technologie werden garantiert alle Wettbewerber in den Schatten stellen und als Referenzkamera dienen, wie derzeit (immer noch!) die F31 z.B. bei www.6mpixel.org.

Henner, den 17.11.2008.

Test der 6500 (Nachtrag am 24.10.2007)
.... Nachdem Fuji - wie auch bei der F31fd - bisher keinen besseren Nachfolger für die 6500 auf den Markt gebracht hat, steigen bei beiden Kameras die Preise.
Es spricht sich offensichtlich herum, dass Nachfolger mit kleinerem Sensor oder extrem vielen MP eigentlich ein Rückschritt sind.
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Test der F40 (16.05.2007)
.... Aber trotzdem wirft die von 1950 mAh auf 1050 mAh reduzierte Akku-Kapazität die Frage auf, ob die F40fd so viele Fotos erlaubt, wie die F10, bei der ein (teurer!) Reserve-Akku wirklich überflüssig ist. Oder sollte der deutlich kleinere Akku nur die Größe der Kamera (und die Herstellungskosten) reduzieren? Das wäre eine fragwürdige Entscheidung, denn nun hebt sich die F40fd auch in diesem Punkt nicht mehr aus dem Meer der etwa gleich großen, 3x-Zoom-Kameras mit 2,5" Monitor ab.
..... Die F40fd ist für typische "Style-Kamera-Käufer" weiterentwickelt worden. Schick anzusehen, klein, mit einer Vielzahl von Motivprogrammen und Erläuterungen für Unbedarfte beim Umschalten der Einstellungen. Und dazu noch ganz viele MP zum Angeben!
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Test der F50 (26.09.2007)
Offenbar glaubt Fuji, dass die Mehrzahl der Kamerakäufer so pixelgeil ist, dass ihnen selbst 8 MP nicht genug sind. So hat die echte Nachfolgerin der F31fd jetzt 12 MP
..... Das Testbild bei 6400 ISO will ich hier gar nicht zeigen. Diese Vorgabe dient offensichtlich nur dazu, unbedarfte Käufer zu beeindrucken. Man muss schon sehr anspruchslos sein, wenn einem das gefällt.
.... Von einem Nachfolgemodell erwartet man zu Recht, dass es in fast allen Punkten besser als der Vorgänger ist. Das ist sie zwar in 5 Punkten, dafür aber in 9 Punkten schlechter!
Da 95% aller Amateure ihre Bilder am Bildschirm betrachten, können sie den Unterschied zwischen 6 und 12 MP gar nicht sehen, wohl aber das stärkere Rauschen bzw. die schlechtere Bildqualität.
... Mir ist unbegreiflich, warum Fuji den "Pfad der Tugend" verlassen und die erfolgreiche F30/31-Serie eingestellt hat. Nun gibt es nur noch die 50fd und einige abgespeckte Kameras ohne nennenswerte Eingriffsmöglichkeiten.
Derzeit weiß ich wirklich nicht, welche (lieferbare!) Kamera ich für anspruchsvolle Amateure empfehlen soll..
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Test der F100 (10.03.2008)
... Sie ist offensichtlich für den "Normalknipser" konzipiert. Fuji hat sich aber m. E. hier zwischen die Stühle gesetzt. Für pixelgeile Gelegenheitsknipser, die das relativ geringe Rauschen der Kamera gar nicht zu würdigen wissen, ist die F100 zu "dick" und die andere Zielgruppe (Besitzer von SLRs, die eine kleine, hochwertige Zweitkamera suchen) wird durch die Beschränkung auf Belichtungsautomatik und nur 8 Sek. Langzeitbelichtung enttäuscht.
.... Die anspruchsvollen Amateure werden wohl weiter sehnsüchtig auf den echten Nachfolger der F31 warten ...