Samstag, 10. Juli 2010

Wie funktioniert eigentlich... meine Kamera?

Heute beschäftigen wir uns mit den Basics. Aber auf hohem Niveau! Ich stelle Hier & Jetzt eine kühne Behauptung auf: Ich erkläre euch die Fotografie in einem Artikel! Zumindest die technische Seite. Damit ihr nicht mehr unnötig durch´s Internet surft, auf der Suche nach der Wahrheit... :) 

Holt euch ´nen bequemen Stuhl und was zu Trinken (wichtig bei der Hitze da draußen),  denn es könnte heute länger werden...

Meiner Meinung nach ist es das A & O, ein technisches Grundverständnis seiner Kamera zu haben. Wie soll man denn Fotos machen, ohne (halbwegs) zu wissen, was da eigentlich vorsichgeht??? Klar, man kann mit der Vollautomatik glücklich werden. Aber Fotos so umzusetzen, wie wir das wollen - das klappt mit dem grünen Kästchen garantiert nicht!

Deswegen geht´s auch gleich los...
Das wichtigste, um ein Foto zu machen, ist Licht. Eigentlich ist das wichtigste die Kamera, denn ohne die bringt mir Licht och nischt... Licht ist aber mal die Grundvoraussetzung.

Wir können an der Kamera durch drei Variablen unsere Belichtung beeinflussen: Blende. ISO. Verschlusszeit.

Diese Drei sind voneinander abhängig und beeinflussen sich gegenseitig. Diesen Zusammenhang zu verstehen ist das Ziel. Es wird wahrscheinlich nicht auf Anhieb klappen, aber wie so oft gibt es heute wieder lustige Animationen, die euch das Ganze verdeutlichen sollen. Vielleicht hilft euch meine (fiktive) Formel?

Blende x Verschlusszeit x ISO = Gut belichtetes Bild

So weit so gut. Schauen wir uns mal die einzelnen Einflussfaktoren an:

Die Blende

Die Blende sitzt im Objektiv. Sie ist quasi ein Loch, durch das das Licht durchmuss, um auf dem Sensor/Film zum Foto zu werden. Wie groß dieses Loch letztendlich sein soll, kann der Fotograf entscheiden. Eine kurze Beschreibung der Blende hatte ich ja schon beim Tiefenschärfenvergleich versucht. In einfache Worte gefasst:

Wie funktioniert´s?
Je größer die Blendenöffnung, desto mehr Licht kommt in einer bestimmten Zeit hindurch.

Welchen Einfluss hat dies auf das Foto?
Je kleiner die Blendenöffnung, desto mehr Tiefenschärfe ist im Bild vorhanden. 

Wann braucht man das?
Hängt vom Motiv ab. In der Landschaftsfotografie ist eher eine Blende f8 oder f11 zu empfehlen. Im Portraitbereich eher f2,8 oder weniger. Bei wenig Licht, z.B. auf einer Feier, ist eine große Blendenöffnung vorteilhaft.
Zusätzlich erreichen die meisten Objektive bei leicht geschlossener Blende qualitativ bessere Ergebnisse (= Abblenden). Unter anderem schärfer, weniger Vignettierung/Verzeichnung.

Die Verschlusszeit

Da der Sensor empfindlich ist und nicht freiliegen kann, gibt es eine relativ wichtige Komponente in der Kamera. Den Verschluss. An dieser Stelle muss man ein wenig weiter ausholen... 

Da die Kamerahersteller schlaue Leute sind, haben sie den Verschluss nicht rund gemacht (wie z.B. die Blende). Denn würde der Verschluss aus der Mitte aufgehen und sich wieder schließen, wäre der Mittelpunkt am Längsten dem Licht ausgesetzt und somit an dieser Stelle heller als der Rest des Fotos. Vignettierung Deluxe, sozusagen... Ein weiterer Grund liegt in der Verschlusszeit. Es wäre mechanisch sehr aufwendig, vielleicht sogar unmöglich, Verschlusszeiten von 1/4000 oder kürzer zu erreichen.

Diese Problematik kann man umgehen. Aus diesem Grund gibt es zwei sog. Verschlussvorhänge. Diese sind wie zwei hintereinander hängende Gardinen, die den Sensor verdecken. Dabei wird der erste Verschlussvorhang gehoben und legt den Sensor frei. Der zweite Vorhang zieht nach und verdeckt ihn wieder. Damit ist das Bild belichtet.
Natürlich hat diese Methode auch ihre Nachteile: Besonders wenn der Blitz zum Einsatz kommt. Da ab einer Verschlusszeit von ~1/200* der zweite Verschlussvorhang bereits nachgezogen wird, während der erste noch Unterwegs ist, kommt es zu dunklen Streifen auf dem Bild (= X-Synchronzeit).
Ihr wollt 'nen Beweis? Ich hab einfach mal eine Wand fotografiert. Blitz wurde entfesselt ausgelöst und dabei von 1/200 bis 1/1250 belichtet. Blende war in diesem Fall egal...
Und als ich das Ergebnis gesehen hab, ist mir auch klar geworden, dass ich bei den Bildern mit den Wasserballons völlig umsonst geblitzt habe... Meine Hoffnung, dass bei 1/8000 wenigstens ein Photon den Kamerasensor erreicht, wurde komplett zu Nichte gemacht. Danke Herr Physik! :)

Wie funktioniert´s?
Wie bereits gesagt, ziehen die Verschlussvorhänge vor dem Sensor hoch und legen ihn frei. In dieser Zeit wird das Foto aufgenommen.

Welchen Einfluss hat dies auf das Foto?
Die Wahl der Verschlusszeit ist das richtige Mittel, um Bewegungen einzufangen. Eine kurze Verschlusszeit (z.B. 1/2000) friert Bewegungen ein. Eine lange (z.B. 1/10) eignet sich um z.B. Wasser fließend darzustellen!

Ebenso vermindert eine kürzere Verschlusszeit Verwacklungsunschärfe und trägt somit auch zur Bildschärfe bei! Minimale Verschlusszeit ist übrigens 1/Brennweite bzw. 1/Brennweite x Cropfaktor! Also z.B. bei einem 200mm Objektiv wäre dies 1/200 (Vollformat) bzw. 1/320 (APS-C). Warum das so ist, klären wir ein ander Mal...

Wann braucht man das?
Hauptsächlich um wie eben beschrieben Bewegungen zu zeigen.
Andererseits um ein Bild heller oder dunkler zu gestalten. Je kürzer die Verschlusszeit, desto weniger Licht fällt auf den Sensor.

Früher ASA, heute ISO

Was vor einigen Jahren noch der Film war, ist heute ein hochentwickelter Sensor. Bereits zu analogen Zeiten konnte man zwischen verschieden empfindlichen Filmen wählen. Allerdings hatte man den Nachteil, dass man nach der Wahl an die vorgegebene ASA (=ISO) gebunden war. Zumindest solange, bis der Film voll war. Das hat sich glücklicherweise geändert. Wer will, kann nach jedem Foto die ISO ändern. Macht aber wenig Sinn... :)

ISO beschreibt die Empfindlichkeit des Sensors. Je höher die ISO gedreht wird, desto weniger Licht braucht man theoretisch. Allerdings hat auch dieser Punkt einen Nachteil. Je höher die ISO, desto mehr wird das Licht durch elektrische Impulse verstärkt. Leider wird aber auch das Umgebungslicht verstärkt und es kommt zum sog. Rauschen, was die Bildqualität unter Umständen deutlich verschlechtert. Welchen Einfluss die Pixelzahl und die Sensorgröße dabei spielt, kann jeder hier nachlesen.

ISO wird immer verdoppelt angegeben. D.h. Es beginnt bei 100, dann 200, 400, 800, 1600... Es gibt zwar Zwischenstufen, aber das sind keine echten ISO Werte.

Wie funktioniert´s?
Je höher die ISO Empfindlichkeit gedreht wird, desto heller wird das Foto, wenn man die restlichen Werte gleich lässt.

Welchen Einfluss hat dies auf das Foto?
Je höher die ISO, desto mehr Rauschen gibt es.
Je höher die ISO, desto weniger Details bleiben übrig.

Wann braucht man das?
Besonders in Situationen mit wenig Licht (Nachts, Innen).
Wenn man die anderen Werte nicht mehr ändern kann/will.

Stellen Blende und Verschlusszeit mechanische Komponenten dar, ist die ISO ein rein elektronischer Regler.

Zusammenfassung

Das Licht fällt durch das Objektiv und wird, abhängig von der Größe der Blende, weiter auf den Spiegel geleitet. Dieser ist halb durchsichtig, damit die Kamera die nötigen Berechnungen vornehmen kann. Ein Teil des Lichts wird nach oben reflektiert und durch ein Prisma im Sucher zum Auge geleitet.

Drückt man auf den Auslöser, passieren einige Dinge gleichzeitig. Die Kameraelektronik prüft die Belichtung und den Fokus. Der Spiegel klappt hoch und die Blende wird auf den gewählten Wert geschlossen. (Sie bleibt bis zum Auslösen maximal geöffnet, damit genügend Licht im Sucher ankommt. Erst beim Auslösen schließt sie sich kurz.) Während der Spiegel hoch klappt, öffnet sich der erste Verschlssvorhang und legt den Sensor frei. Kurz darauf verdeckt der zweite Verschlussvorhang den Sensor wieder, der Spiegel klappt zurück und die Blende öffnet sich.

Noch ein kurzer Satz zur Blende: Da die ja immer bis zum Auslösen in der maximalen Öffnung verharrt, gibt es eine Möglichkeit, sich den eingestellten Wert bzw. dessen Einfluss anzeigen zu lassen. Die meisten Kameras besitzen eine kleine Abblendtaste. Meist befindet die sich in Objektivnähe an der Vorderseite der Kamera und ist recht unscheinbar.  Bei Canon ist sie z.B. unter der Taste die das Objektiv löst zu finden.

Der ganze Vorgang sieht dann ungefähr so aus:


Soweit die technische Seite...

Jetzt möchte ich euch noch kurz ein Beispiel zeigen, um den Zusammenhang zu verdeutlichen. Die Relation zwischen den drei Variablen ist besonders wichtig zu verstehen, denn sie lassen sich soz. gegenseitig austauschen. Gehen wir mal davon aus, dass wir ein Ausgangsfoto bei bestimmten Werten machen. Ich zeige euch, dass man an den restlichen Schrauben drehen kann wie man will. Es kommt immer das gleiche Bild raus!

Ausgangsbild
f10 mit 1/400 @ ISO 400
Wie die folgenden Bilder zeigen, habe ich nach Lust und Laune an den Werten geschraubt. Mal runter auf f7,1, dann wieder hoch auf f13. Verschlusszeit variiert zwischen 1/2000 und 1/60. ISO schwankt auch zwischen 100 und 800. Das Einzige, dass gleich blieb, ist die Gesamtbelichtung.

Die Bilder sind übrigens OOC***!!! Keine Belichtungskorrektur in Camera Raw oder Photoshop!  Wer genau hinsieht, erkennt den Schattenverlauf an der hinteren Wand!  Und wer es gerne größer hätte, einfach mal klicken. Also druff...
Geile Scheiße sowas, aber wieso und vor allem WIE funktioniert das denn? Nochmal ein kleiner Exkurs in die Optik: Ja, jetzt kommt wieder der Physiker in mir durch...  Aber ich halte es, wie immer, so einfach wie es geht!**

Die Blende ist ja so gebaut, dass sie beim Öffnen bzw. Schließen immer  die doppelte bzw. die halbe Lichtmenge durchlässt. Wahrscheinlich war das den Fotografen nicht präzise genug, deswegen gibt es heute Halb- und Drittelblendenwerte. Im Prinzip ist nur folgendes wichtig: Ein spezieller Wert von 1,4 (= die gerundete Wurzel aus 2) und zu wissen, dass es nicht nur ganze Blendenwerte gibt. Den Rest kann man sich herleiten!

Ich habe lange Zeit gedacht (um ehrlich zu sein, bis gestern) dass eine Blende mehr oder weniger bedeutet, dass man von z.B. f10 auf f11 bzw. f9 wechselt. Stimmt aber nicht! Am besten ihr vergesst den Gedanken gleich wieder! Hier kommt nämlich der Wert von 1,4 ins Spiel, da sich die Öffnung ja quasi verdoppeln soll (also nicht die Öffnung, sondern die Lichtmenge, die durchkommt). Insofern ist eine Blende mehr oder weniger eine Multiplikation bzw. Division der aktuellen Blende mit der Wurzel aus zwei. Alles klar? Bei mir auch nicht...

Aber im Grunde ist es gar nicht so schwer!
Fangen wir mit den Ganzen Blenden an: Theoretisch ginge es los bei f1.****
f1 (x 1,4) = 1,4 (x 1,4) = 2,0 (x 1,4) = 2,8 (x 1,4) = 4,0 (x 1,4) = 5,6 (x 1,4) = 8 (x 1,4) = 11 (x 1,4) = 16 (x 1,4) = 22...

Es ist euch sicher aufgefallen: Diese Blendenwerte habt ihr auch in der Kamera. Das sind die GANZEN.

Es gibt aber noch andere - z.B. die HALBEN...
f1,1 (x 1,4) = 1,6 (x 1,4) = 2,2 (x 1,4) = 3,2 (x 1,4) = 4,5 (x 1,4) = 6,3 (x 1,4) = 9 (x 1,4) = 13 (x 1,4) = 18...

... und die DRITTEL:
f1,2 (x 1,4) = 1,8 (x 1,4) = 2,5 (x 1,4) = 3,5 (x 1,4) = 5 (x 1,4) = 7,1 (x 1,4) = 10 (x 1,4) = 14 (x 1,4) = 20...

Ihr seht, dass mein Fehler beim Berechnen der Blendenunterschiede darin lag, dass ich (ausgehend vom Wechsel von f10 auf f9) keine GANZE Blende gesprungen bin, sondern lediglich eine DRITTEL Blende. Eine ganze Blende wäre demnach der Wechsel von f10 auf f7,1. Und wenn ihr euch das erste Bild aus dem Sixpack anschaut, seht ihr, dass ich das (ich gebe es zu) zufällig auch gemacht habe.

Doch warum rechnen? Hier kommt wieder der schon angesprochene Zusammenhang ins Spiel! Wir können die zusätzliche Lichtmenge, die beim Öffnen der Blende hinzukommt, entweder mit der VERDOPPLUNG der Verschlusszeit oder mit der HALBIERUNG der ISO kompensieren!!!

Betrachten wir nochmal schnell das Ausgangsfoto!
Das Motiv ist jetzt egal, die Werte sind wichtiger: f10 mit 1/400 @ ISO 400.

Wenn ihr also von z.B. f10 auf f7,1 wechselt (= eine Blende), dann könnt ihr ENTWEDER die Verschlusszeit verdoppeln (1/400 auf 1/800) ODER die ISO halbieren (400 auf 200). Für die Freaks unter uns: Ihr könnt es meinetwegen auch aufteilen... (f10 => f7,1 und 1/400 => 1/500 und ISO 400 => 250) Hier sei noch angemerkt, dass nicht jede Kamera ISO Werte in Drittelstufen anbietet! Aber Freaks haben sowas... ;-)

Man muss aber nicht zwangsläufig ganze Blendenschritte gehen. In der Praxis passiert es doch recht häufig, dass man vielleicht lieber statt f10 auf f4,5 wechseln möchte. Das sind z.B. 2 1/3 Blenden. Es gibt einige Kombinationen von Zeit & ISO, die das wieder ausgleichen können. Ich mag jetzt aber nicht mehr rechnen glaube, ihr bekommt das selber hin! ;-) 

Gestern Abend (besser gesagt Nacht) habe ich dann noch folgende Tabelle ausgetüftelt:****
Darin sind die Kombinationen zu sehen, bei denen man (falls ich mich nicht irgendwo vertan habe) immer die gleiche Belichtung erreicht hätte! Wer sich jetzt fragt, wo denn die ISO Werte sind, muss den Artikel leider nochmal lesen. Denn dann hat er/sie es noch nicht begriffen. Die ISO müssen natürlich gleich bleiben. Wenn ich z.B. von f10 auf f7,1 gehe und die Zeit von 1/400 auf 1/800 stelle - was will ich dann noch mit der ISO? Die muss gleich bleiben!

Anders sieht es aus, wenn ich z.B. von f10 auf f5 wechsle und die Zeit von 1/400 auf 1/800 stellen möchte. DANN ist noch was für die ISO übrig. Diese müsste dann wie hoch eingestellt werden? (Von den Anfangs eingestellten ISO 400 müsste man auf 200 runtergehen!)

Nochmal zur Erklärung:
Von f10 auf f5 sind zwei Blenden Unterschied.
Von 1/400 auf 1/800 ist eine HALBIERUNG der Verschlusszeit.
Bleibt also noch eine Blende, die kompensiert werden muss => ISO 400 auf ISO 200!

Falls ihr euch jetzt fragt, wie zum Teufel ihr auf die Schnelle immer die richtigen Einstellungen finden sollt: Hey, nutzt den Belichtungsmesser der Kamera! Wenn ihr wisst, was ihr verändern wollt, dann ist das Spiel gewonnen... Und das Teil hilft euch dabei.
Solange der kleine Strich auf der 0 steht, wird das Bild (für die Kamera) korrekt belichtet. Geht´s in´s Negative, wird Unter-, in´s Positive wird Überbelichtet.

Könnt ihr noch...?

Vielleicht ist euch auch aufgefallen, dass ich die ISO immer an´s Ende gesetzt habe. Ganz zufällig ist das nicht geschehen. Denn ich persönlich drehe immer zuletzt an der ISO, da sie die Bildqualität deutlich mindern kann. (Bei modernen Kameras zwar erst ab >ISO800, aber trotzdem) Solange also Reserven in der Verschlusszeit oder der Blende sind, dann wird da auch zuerst was geändert.

Es macht halt kaum Sinn mit f4 und 1/4000 @ ISO 1600 zu fotografieren. Dann doch lieber f4 mit 1/500 @ ISO 200. Wie gesagt: Wenn man die Werte ändern kann! Brauche ich 1/4000 und habe nur ein Objektiv mit f4, dann bleibt nichts anderes übrig, als die ISO hochzudrehen!

Wie ihr seht, ist es entscheidend zu wissen, an welchen Schrauben man drehen muss, um ein bestimmtes Ergebnis zu erreichen! Entweder wollt ihr: Bewegungen einbeziehen (Verschlusszeit), Tiefenschärfe kontrollieren (Blende) oder Rauschfreiheit (ISO).

Ein herzliches Dankeschön geht übrigens an Martin Krolop von Krolop-Gerst. Er hat mir noch auf die Schnelle das mit der Blende erklärt! Auch ein Grund, warum ihr Blog einer der wenigen ist, die rechts unter den Empfehlungen steht! Martin und Marc sind übrigens Halbgötter im Bereich Blitzeinsatz. Sicherlich kommt hier auch der ein oder andere Beitrag dazu, aber sicherlich nicht so exzessiv wie bei den beiden! Wer sich also für dieses Thema interessiert: => Schaut auf ihren Blog oder kauft ihre DVDs******! (Aber hey, kommt wieder hierher zurück!)

Ich hoffe, ihr hattet einen Moment der Erleuchtung und euch ist das Eine oder Andere klar geworden. (Mir schon :))
In diesem Sinne!

*) Je nach Kameramodel liegt die X-Sync um die 1/160 und 1/250.
**) Für alle, die es noch nicht gemerkt haben: Ich hab nicht wirklich Ahnung von Physik... ;-)
***) OOC = Out Of Camera
****) Das die Werte der Kamera nicht ganz mit den Mathematischen übereinstimmen liegt wohl an der Rundungsdifferenz!
*****) Die Xe in der Tabelle bedeuten, dass es fotografisch irrelevante Werte sind (Es gibt z.B. keine f1,1 oder f1,6. Auch wird die Verschlusszeit meist bei 1/8000 ihr Ende erreichen!)
******) Die Blitzlicht DVD kann ich euch wirklich wärmstens Empfehlen!

(!) Links zu Amazon bzw. Verweise auf den Shop sind Affiliate Links.

Kommentare:

  1. Hi! Hab´s gemacht, wie du gesagt hast: hab mir Zeit genommen und was zum Drinken ... Anfangs war auch alles in Ordnung, aber zwischendrin bin ich dann ausgestiegen (liegt bestimmt an der Hitze!? ;)), aber am Ende war dann alles wieder gut :-D Werd mir wohl morgen nochmals in Ruhe den Mittelteil zur Brust nehmen ^^ Wiedermal ein toller Artikel - grosses Dankeschoen fuer deine Muehe (und den lockeren Schreibstil :)) - mir hast du auf jeden Fall wieder einbischen Erleuchtung gebracht *g* Wuensch dir einen schoenen Wochenanfang, Jo

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  2. Hallo Jo!

    Wo beginnt denn bei dir der Mittelteil? :)

    Könnte sein, dass man das Ganze auch zweimal lesen muss. Aber dann müsste es eigentlich plausibel erscheinen - falls nicht, frag einfach nach!

    Im Grunde hätte man aus diesem Post auch zwei, wenn nicht sogar drei Artikel machen können, aber ich wollte es zusammenfassen! :)

    Und irgendwie hat mich der Schreibwahn erwischt. Alles musste raus...

    Dir auch nen schönen Start in die (heiße) Woche!

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  3. Moin Michi, ok hab gerade nochmals geschaut - "Mittelteil" stimmt nicht ganz :) Meinte den Teil mit den Berechnungen/Formel nach "Soweit die technische Seite..." - da war´s mir dann einfach zu heiss :D Ab "Könnt ihr noch...?" passt es dann wieder *grins*
    Lass es ruhig raus, bevor du platzt ;) Find den Artikel insgesamt spitze - aber der ein oder andere (z.B. ich) braucht eben etwas laenger um den vollen Durchblick zu bekommen ^^ (was dann aber nicht an dir liegt!)
    Zum Glueck hab ich diese Woche frei - auch wenn durch die Hitze meine Motivation hier zu Hause einbischen was zu tun (Aufraeumen etc.) nicht gerade hoch ist. Aber besser als im Buero zu schwitzen ;)

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  4. Jaha, die Blendenrechnerei...
    Wie gesagt: Ich hab auch zwei Jahre gebraucht, um da durchzublicken! Aber ich denke, wenn Du den Zusammenhang verstanden hast, dann ist schon mal was geschafft.

    Vielleicht noch als Tipp: Schau dir die Tabelle an!
    Eine Blende ist immer Grün zu Grün. Oder Blau zu Blau. Oder Grau zu Grau. Solange Du in der gleichen Farbe bleibst, bewegst Du dich jeweils eine Blende vor oder zurück. Gehst Du z.B. von Grün auf Blau, ist das eine Drittelblende Unterschied!

    Einfach mal setzen lassen! ;-)

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  5. och man-da ist man der Hoffnung, vielleicht schon ein bischen mit der Kamera umgehen zu können bzw. ein bischen durchzusehen-und dann stösst man auf solche Blogs und fühlt sich wieder wie ein Neandertaler...^^

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  6. Hallo Neandertaler! ;-)

    Nein im Ernst: Zwar kenne ich deinen Erfahrungsschatz noch nicht, aber das was da oben steht sind zwei Jahre Erfahrung + die Frage nach dem "warum ist das so" zusammengefasst.

    Hauptsache ist doch, Du weißt JETZT bescheid.

    Außerdem soll man hier ja noch was lernen können...

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  7. Ah, wie ich sehe, bist Du wohl auch so ein Nachtschwärmer! :)

    (3:45 Uhr)

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