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Ein Fotoapparat, der einen Bildsensor und ein digitales Speichermedium anstatt eines Films verwendet, wird als Digitalkamera bezeichnet. Durch das Umwandeln von Lichtsignalen in elektrische Signale wird das Bild digitalisiert und kann digital gespeichert und weiterverarbeitet werden. Über eine entsprechende Schnittstelle an der Digitalkamera können Fotos auf andere digitale Geräte übertragen werden. Dies ermöglicht beispielsweise die Speicherung und nachträgliche Bildbearbeitung auf einem Computer, um Fotos zu archivieren, zu korrigieren oder zu verändern.
Viele Einstellungen für die Bildverarbeitung und Bildqualität können bei Digitalkameras automatisch erfolgen. So übernimmt beim Fotografieren der Autofokus das Scharfstellen und die optische Filterung entsprechende Farbfilter und Farbmosaike, welche meist im Bildsensor integriert sind.
Den ersten Meilenstein in der Geschichte der Digitalkamera setzte David Paul Gregg 1963 mit der Erfindung der Video-Disk-Kamera. Sie konnte ihre Bilder zunächst nur für wenige Minuten elektrisch-analog auf einer Videodisk speichern und war damit die erste elektronisch speichernde Kamera.
Die meisten Digitalkameras können auch Videosequenzen aufnehmen. Diese erfordern jedoch eine hohe Bilderwiederholrate, weshalb die Auflösung meist wesentlich geringer ist als die der Standbilder. Die Entwicklung spezieller Videokameras, welche auf einer eigenen Technik basieren, erfolgte daher parallel zur Digitalkamera.
In den Folgejahren schritt die technische Entwicklung der ersten Bildsensoren und lichtempfindlichen Chips rasant voran. Der technische Durchbruch gelang 1969 den beiden Physikern Willard Boyle und George Smith mit dem Charge-Coupled-Device (CCD). Dieser lichtempfindliche Chip wurde ursprünglich als Speichermedium entwickelt und ermöglichte das Kurzzeitige Speichern von Bildern. Er wurde 1970 erstmals in einer elektrisch-analogen Videokamera verwendet und zählt heute neben dem CMOS-Sensor zu den meist verbreiteten Bildsensoren. Namenhafte Hersteller wie Canon, Kodak und Olympus verbauen CCD-Sensoren in ihren Kameras.
Seit Anfang der 1990er Jahre wurden Digitalkameras vorwiegend von professionellen Fotografen eingesetzt. Zum Beispiel im Zeitungsjournalismus wurde die Möglichkeit der schnellen Bildübermittlung genutzt, da hier die Qualität der Aufnahmen eine untergeordnete Rolle spielte.
Für den privaten Gebrauch gewannen Digitalkameras erst gegen Ende der 1990er Jahre an Bedeutung. Erste serienreife Modelle wurden von Apple, Casio, Kodak, Sony und Canon angeboten. Die erste digitale Spiegelreflexkamera stellte Kyocera im Jahr 2002 vor. Aktuell gibt es unzählige Modelle in verschiedensten Preisklassen und Ausstattungsvarianten.
Durch die hohe Innovationsgeschwindigkeit in der Computertechnik und Digitalfotografie wurde der damals gesättigte Fotohandel mit Einführung der Digitalkamera wieder neu belebt. Im Heimanwenderbereich hat sie sich zunehmend durchgesetzt. Durch rapide fallende Preise erzielen Digitalkameras seit 2003 weitaus höhere Umsätze als analoge Geräte. Die meisten Hersteller haben aus diesem Grund die Produktion analoger Fotogeräte mittlerweile weitgehend eingestellt.
Seit den 2000er Jahren werden Digitalkameras immer häufiger in andere Geräte integriert. Während damals einige moderne Mobiltelefone mit digitaler Fotofunktion ausgestattet waren, gehört diese mittlerweile bei Smartphone, Tablet und Co. zur Standardausstattung.