Fotoapparate sind optische Geräte, mit deren Hilfe Bilder von Gegenständen angefertigt werden. Neben herkömmlichen Fotoapparaten, bei denen man Filme zur Speicherung nutzt, werden in zunehmendem Maße Digitalkameras verwendet, bei denen die Bilder in digitaler Form gespeichert werden und mithilfe von Computerprogrammen weiter bearbeitet werden können.
Aufbau und Wirkungsweise von Fotoapparaten
Bild 1 zeigt einen modernen Fotoapparat. Die Hauptbestandteile eines Fotoapparates
sind ein lichtdichtes Gehäuse, ein Objektiv
und der Film, auf dem die Bilder
gespeichert werden. Das Objektiv ist ein Linsensystem, das insgesamt wie
eine Sammellinse wirkt. Bei normalen Kleinbildkameras
hat das Objektiv eine Brennweite von 45 mm bis 50 mm.
Bild 2 zeigt den Strahlenverlauf
bei einem einfachen Fotoapparat. Gegenstände, die abgebildet werden
sollen, befinden sich in der Regel weit außerhalb der doppelten
Brennweite des Objektivs, also weiter als 10 cm vom Objektiv entfernt.
Demzufolge entsteht durch das Objektiv ein verkleinertes, umgekehrtes,
seitenvertauschtes und reelles (wirkliches) Bild.
Damit das Bild es Gegenstandes scharf ist, muss mit der Entfernungseinstellung
die Bildweite (Abstand Objektiv-Film) entsprechend gewählt werden.
Das geschieht durch Verschieben des Objektivs. Für jede Gegenstandsweite
gibt es genau eine Bildweite, bei der auf dem Film ein scharfes Bild entsteht.
Bei weiter entfernten Gegenständen unterscheiden sich die Bildweiten
nur wenig, sodass auch unterschiedlich weit entfernte Gegenstände
scharf abgebildet werden.
Moderne Fotoapparate haben eine automatische Entfernungseinstellung. Die
Entfernung wird dabei zumeist auf die Gegenstände eingestellt, die
sich im Zentrum des Sucherbildes befinden.
Der Strahlenverlauf bei einem Fotoapparat ähnelt dem beim menschlichen
Auge: Das Objektiv beim Fotoapparat
entspricht dem Linsensystem beim Auge. Der lichtempfindliche Film beim
Fotoapparat entspricht der lichtempfindlichen Netzhaut beim Auge.
Filmempfindlichkeit, Blende und Belichtungsdauer
Um Bilder guter Qualität zu erhalten, muss der Film richtig belichtet
werden. Wie viel Licht für ein gutes Bild auf den Film fallen muss,
hängt ab von
- der Filmempfindlichkeit,
- der Blende und
- der Belichtungsdauer.
Die Filmempfindlichkeit ist auf den Filmen aufgedruckt. Bild 3 zeigt die Angaben, die man auf Filmschachteln bzw. Filmen findet. Sie wird meist in der DIN-Empfindlichkeit (DIN-Grad) oder in der internationalen Norm ISO (Abkürzung für International Organization for Standardization) gemessen, wobei die normalen Werte für die Filmempfindlichkeit auf der DIN-Skala zwischen 21° und 30° und bei der ISO-Skala zwischen 100 und 800 liegen. Die am häufigsten in der Praxis genutzten Werte sind:
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DIN
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ISO
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21°
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100
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24°
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200
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27°
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400
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30°
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800
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Höhere Zahlen bedeuten eine höhere Filmempfindlichkeit. Ein
Film mit 24° ist doppelt so empfindlich wie ein Film mit 21°.
Eine Angabe von 200/24° auf einem Film bedeutet dann: Der betreffende
Film hat eine ISO-Empfindlichkeit von 200 und damit eine DIN-Empfindlichkeit
von 24°.
Die Blende ermöglicht es, dass mehr oder weniger Licht durch das Objektiv fällt. Charakterisiert wird die Größe der Blende durch die Blendenzahl, wobei gilt:
Eine große Blendenzahl bedeutet eine kleine Blende und eine kleine Blendenzahl bedeutet eine große Blende.
Die Blendenzahlen liegen meist zwischen 2,4 und 22.
Die Belichtungsdauer
oder Belichtungszeit, also der Zeitraum,
in dem der Verschluss geöffnet ist und Licht auf den Film fällt,
kann meist in weiten Grenzen verändert werden. Die Belichtungsdauer
kann zwischen Minuten (bei Nachtaufnahmen) und 1/1000 Sekunde liegen.
Bei modernen Fotoapparaten wird zumeist automatisch eine passende Kombination
aus Belichtungsdauer und Blendenzahl ausgewählt.
Schärfentiefe
Bei Fotoapparaten, bei denen man die Blendenzahl selbst einstellen kann,
lässt sich damit die Schärfe des Bildes beeinflussen. Der Bereich,
in dem ein Bild scharf erscheint, wird als Schärfentiefe
oder Tiefenschärfe bezeichnet.
Dabei gilt:
- Kleine Blendenzahl und damit große Blende bedeutet eine geringe Schärfentiefe (Bild 4 a).
- Große Blendenzahl und damit kleine Blende bedeutet eine größere Schärfentiefe (Bild 4b).
Durch bewusste Veränderung der Schärfentiefe kann man die Bildgestaltung
gezielt beeinflussen.
Unterschiedliche Objektive
Bei einem Fotoapparat mit Kleinbild-Format (24 mm x 36 mm) beträgt
die Brennweite des Normalobjektivs
45 mm - 50 mm. Verändert man die Brennweite, so verändert sich
auch die Größe des Ausschnitts, der auf dem Film abgebildet
wird (Bild 5).
Objektive mit kleinerer Brennweite (20 mm - 45 mm) bezeichnet man als
Weitwinkelobjektive,
weil sie einen großen Winkelbereich auf dem Film abbilden. Sie eignen
sich besonders für Aufnahmen in Innenräumen oder für Panoramaaufnahmen.
Objektive mit größerer Brennweite (75 mm - 300 mm) nennt man
Teleobjektive. Für
spezielle Aufgaben, z. B. für die Tierfotografie und die Sportfotografie,
gibt es auch Objektive mit Brennweiten bis zu 1000 mm. Mit ihnen kann
man weiter entfernte Gegenstände "heranholen".
Eine spezielle Bauform sind Zoomobjektive,
auch Varioobjektive genannt. Bei solchen
Objektiven kann man die Brennweite verändern, z. B. von 28 mm bis
300 mm.
Digitalkameras
Digitalkameras sind im Wesentlichen
genauso aufgebaut wie herkömmliche Fotoapparate. Der entscheidende
Unterschied besteht darin, dass das Bild nicht auf einem Film gespeichert
wird, sondern auf einem CCD-Chip (CCD
ist die Abkürzung von charge-coupled
device - ladungsgekoppeltes Schaltelement).
Dieses Halbleiterbauelement besteht aus vielen kleinen schachbrettartig angeordneten Zellen (Pixeln). Fällt Licht auf den CCD-Chip, so ist die Intensität des auf verschiedene Stellen fallenden Lichtes unterschiedlich. Diese unterschiedliche Lichtintensität bewirkt eine unterschiedliche Aufladung der Pixel. Diese Ladungen werden ausgelesen, in ein digitales Bild umgewandelt und in einem Speicher abgelegt.
Diese im Speicher abgelegten Bilder können
- mit einem Farbdrucker ausgedruckt werden oder
- auf einen PC übertragen, dort bearbeitet, gespeichert und bei Bedarf ausgedruckt werden.
Herkömmliche oder digitale Fotografie
- Was ist besser?
Entscheidend für die Bildqualität
ist vor allem die Bildauflösung.
Gegenwärtig gilt: Die herkömmliche Fotografie mit dem chemischen
Entwicklungsprozess der Filme liefert immer noch die bessere Bildqualität.
Ein normales Kleinbildnegativ hat eine Auflösung von ca. 4 Millionen
Bildpunkten, digitale Kameras zu vertretbaren Preisen liefern heute (im
Jahr 2001) Auflösungen von ca. 2 Millionen Pixeln. Die schnelle technische
Entwicklung wird allerdings bald dazu führen, dass die Bildauflösung
der Digitalkameras ähnlich hoch sein wird wie bei Filmen. Allerdings
sind gegenwärtig gute Digitalkameras wesentlich teurer als entsprechende
herkömmliche Fotoapparate.
Die digitale Fotografie hat aber zwei entscheidende Vorteile:
- Digitale Bilder lassen sich mithilfe von speziellen Bildbearbeitungsprogrammen im Computer in vielfältiger Weise bearbeiten, allerdings auch leicht manipulieren.
-
Die Lichtempfindlichkeit von Digitalkameras übertrifft schon heute die von Filmen. Damit kann man auch noch in schwach beleuchteten Räumen brauchbare Bilder machen.