Bestimmung der Übertragungskennlinien der Filmmaterialien und Beschreibung der Eigenschaften einer CMOS-Bewegt-Bildkamera in Form eines Kurzfilms
©2005
Diplomarbeit
137 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
In den letzten zwei Jahrzehnten entstanden zahlreiche technische Entwicklungen auf dem Gebiet der Filmproduktion. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es neben dem konventionellen Produktionsweg, angefangen bei der Aufnahme mit Film, über Kopierung und Bearbeitung der Filmbilder bis zu deren Projektion, Schritte in der Verarbeitungskette, die in zufriedenstellendem Maß digital ausgeführt werden können. Diese Schritte sind das Scannen von Filmbildern, Effektbearbeitung am Computer, die Ausbelichtung digitaler Daten auf Film und das gesamte Spektrum der Tonbearbeitung. Zu den fehlenden Stationen einer digitalen Filmproduktionskette zählen digitale Projektoren und Aufzeichnungsmöglichkeiten. Für beide gibt es bereits Ansätze, die sich entweder aus kostentechnischen Gründen (Projektoren) oder aus qualitativen Gründen (Kameras) auf dem Markt bis jetzt nicht durchgesetzt haben. Kostentechnische Gründe resultieren aus der im Vergleich zu Filmprojektoren kurzen Lebensdauer der digitalen Projektoren und hohen Anschaffungskosten. Durch kurze Entwicklungszyklen und resultierenden Verbesserungen der Nachfolgegeneration altern Digitalprojektoren zeitig, werden inkompatibel und demzufolge nicht mehr nutzbar. Die Projektoren können ihre Investitionskosten innerhalb des kurzen Zeitintervalls bis zu ihrer Veraltung nicht wieder einspielen.
Das Kriterium für den Einsatz digitaler Kameras stellt die Bildqualität dar. Es werden verschiedene Ansätze von Sony, Thompson, Panasonic, ARRI und Panavision verfolgt. Die einen, zu denen Sony, Thompson, Panasonic zählen, bauen digitale Kameras basierend auf der Videotechnik, mit einem 3-CCD-Chipkonzept. Nachteile der Videotechnik, wie große Schärfentiefe und schnelle Überbelichtung, werden mit eingekauft. Die anderen, zu denen ARRI und Panavision zählen, legen Maßstäbe der analogen Filmtechnik, wie geringe Schärfentiefe, Vermeiden von ausbrennenden Bildteilen und Verwendung von qualitativ hochwertigen 35-mm-Optiken und -kamerazubehör, an ihre neuen Kameramodelle an.
Als Folge für Kameramänner und -frauen und deren Assistenten/-innen bedeutet dieses Wachsen der neuen Technik, dass sie in Zukunft während der Dreharbeiten sowohl die Eigenheiten der analogen als auch der digitalen Technik verstehen und beherrschen müssen.
Dass die neue Technik ihren Weg zur Marktreife finden wird, zeigen die momentanen Bestrebungen der Kameraentwickler und stark umkämpfte Anteile des recht jungen Marktes. Es ist nun an den […]
In den letzten zwei Jahrzehnten entstanden zahlreiche technische Entwicklungen auf dem Gebiet der Filmproduktion. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es neben dem konventionellen Produktionsweg, angefangen bei der Aufnahme mit Film, über Kopierung und Bearbeitung der Filmbilder bis zu deren Projektion, Schritte in der Verarbeitungskette, die in zufriedenstellendem Maß digital ausgeführt werden können. Diese Schritte sind das Scannen von Filmbildern, Effektbearbeitung am Computer, die Ausbelichtung digitaler Daten auf Film und das gesamte Spektrum der Tonbearbeitung. Zu den fehlenden Stationen einer digitalen Filmproduktionskette zählen digitale Projektoren und Aufzeichnungsmöglichkeiten. Für beide gibt es bereits Ansätze, die sich entweder aus kostentechnischen Gründen (Projektoren) oder aus qualitativen Gründen (Kameras) auf dem Markt bis jetzt nicht durchgesetzt haben. Kostentechnische Gründe resultieren aus der im Vergleich zu Filmprojektoren kurzen Lebensdauer der digitalen Projektoren und hohen Anschaffungskosten. Durch kurze Entwicklungszyklen und resultierenden Verbesserungen der Nachfolgegeneration altern Digitalprojektoren zeitig, werden inkompatibel und demzufolge nicht mehr nutzbar. Die Projektoren können ihre Investitionskosten innerhalb des kurzen Zeitintervalls bis zu ihrer Veraltung nicht wieder einspielen.
Das Kriterium für den Einsatz digitaler Kameras stellt die Bildqualität dar. Es werden verschiedene Ansätze von Sony, Thompson, Panasonic, ARRI und Panavision verfolgt. Die einen, zu denen Sony, Thompson, Panasonic zählen, bauen digitale Kameras basierend auf der Videotechnik, mit einem 3-CCD-Chipkonzept. Nachteile der Videotechnik, wie große Schärfentiefe und schnelle Überbelichtung, werden mit eingekauft. Die anderen, zu denen ARRI und Panavision zählen, legen Maßstäbe der analogen Filmtechnik, wie geringe Schärfentiefe, Vermeiden von ausbrennenden Bildteilen und Verwendung von qualitativ hochwertigen 35-mm-Optiken und -kamerazubehör, an ihre neuen Kameramodelle an.
Als Folge für Kameramänner und -frauen und deren Assistenten/-innen bedeutet dieses Wachsen der neuen Technik, dass sie in Zukunft während der Dreharbeiten sowohl die Eigenheiten der analogen als auch der digitalen Technik verstehen und beherrschen müssen.
Dass die neue Technik ihren Weg zur Marktreife finden wird, zeigen die momentanen Bestrebungen der Kameraentwickler und stark umkämpfte Anteile des recht jungen Marktes. Es ist nun an den […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
ID 9377
Wiesner, Denise: Bestimmung der Übertragungskennlinien der Filmmaterialien und
Beschreibung der Eigenschaften einer CMOS-Bewegt-Bildkamera in Form eines Kurzfilms
Druck Diplomica GmbH, Hamburg, 2006
Zugl.: Hochschule Mittweida (FH), Diplomarbeit, 2005
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Printed in Germany
Danksagung
Bedanken möchte ich mich bei Prof. Dr.-Ing. R. Zschockelt und der Firma Arnold &
Richter Cinetechnik GmbH, die mir diese Arbeit und die Produktion eines Kurzfilms mit
einer zukünftigen Kameratechnik ermöglicht haben. Mein besonderer Dank gilt meinem
Betreuer Dr. T. Q. Khanh für die gute fachliche Unterstützung und Dipl.-Ing. Ole Gon-
schorek für die notwendigen Anstöße zum Gelingen dieser Arbeit. Weiterhin möchte ich
mich bei allen Mitarbeitern der Abteilung TFE der Firma Arnold & Richter Cinetechnik
GmbH, seinerzeitigen anderen Diplomanden, meiner Familie und Nahestehenden für die
hilfreiche Unterstützung bedanken.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1
2. Grundlagen
4
2.1. Licht, Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.1.1. Beleuchtungsstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.1.2. Belichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.1.3. Leuchtdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2. Farbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2.1. Physikalische Entstehung von Farbe . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2.2. Farbtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.3. Das Auge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.3.1. Funktionsweise des Auges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.3.2. Physiologische Entstehung von Farbe . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.4. Optik
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.4.1. Optische Abbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.4.2. Schärfentiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3. Film
12
3.1. Filmkamera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.1.1. Filmtransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.1.2. Spiegelblende, opt. Sucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.2. Trägermedium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.2.1. Filmarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.2.2. Schichtaufbau am Beispiel eines Farbfilms
. . . . . . . . . . . . .
16
3.2.3. Fotografischer Prozess am Beispiel des Schwarzweißfilms
. . . . .
18
3.2.4. Sensitometrische Filmeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
3.2.5. Spektrale Empfindlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
3.2.6. Sensitometrische Unterschiede von Negativ und Positiv . . . . . .
27
3.2.7. LAD-Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
Inhaltsverzeichnis
i
4. Typisierung von Filmmaterialien
29
4.1. Filmmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.1.1. Subjektive Beschreibung der Filmmaterialien . . . . . . . . . . . .
29
4.2. Ausmessen von Filmmaterialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
4.2.1. Auswahl der Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
4.2.2. Belichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
4.3. Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
4.3.1. Empfindlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
4.3.2. Gradation der Kunstlichtfilme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
4.3.3. Gradation der Tageslichtfilme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
4.3.4. Gradation der 50ASA-Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
4.3.5. Gradation der 250ASA-Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
4.3.6. Gradation der 500ASA-Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
4.3.7. Dichte- und Belichtungsumfang der Filmmaterialien . . . . . . . .
43
4.3.8. Auswertung Tabletops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
4.4. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
5. CMOS-Kamera
51
5.1. Kamerafunktionsmodell D-20
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
5.1.1. CMOS-Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
5.1.2. Elektronische Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
5.1.3. Datenausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
5.1.4. Empfindlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
5.1.5. Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
5.1.6. Gradationskurve
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
5.1.7. Optisches System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
5.1.8. Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
5.2. Besonderheiten der Digitaltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
5.2.1. Alias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
5.2.2. Blooming
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
6. Der Kurzfilm "Das Attentat"
71
6.1. Vorbereitung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
6.1.1. Spektrale Empfindlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
6.1.2. Belichtungsindex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
6.1.3. Auflösungsvermögen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
6.1.4. Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
6.1.5. Gradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
6.1.6. Schärfentiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
6.1.7. Bildgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
6.1.8. Anforderungen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
6.2. Geschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
6.3. Technische Ausstattung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
6.4. Nachbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
Inhaltsverzeichnis
ii
6.5. Schwierigkeiten während der Produktion . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
6.5.1. Bildkontrolle
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
6.5.2. Lichtsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
78
6.5.3. Handhabung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
6.5.4. Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
6.5.5. Auswertung Bildparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
6.6. Auswertung Testmotive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
6.6.1. Hautton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
6.6.2. Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
6.6.3. Auflösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
6.6.4. Schärfentiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
7. Zusammenfassung und Ausblick
84
Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
V
Tabellenverzeichnis
IX
A. Anhang
X
A.1. Gemessene Gradationskurven
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XI
A.1.1. Gradationskurven im Negativ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XI
A.1.2. Ausgewählte Status-M-Messwerte Kunstlichtnegative . . . . . . . XVIII
A.1.3. Ausgewählte Status-M-Messwerte Tageslichtnegative
. . . . . . . XIX
A.1.4. Gradationskurven im Positiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXI
A.1.5. Ausgewählte Status-A-Messwerte Kunstlichtnegative
. . . . . . . XXVI
A.1.6. Ausgewählte Status-A-Messwerte Tageslichtnegative . . . . . . . . XXVII
A.2. Fragebogen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXVII
A.3. FRAGEBOGEN von der Firma ARRI (Digitalkameraentwicklungsgruppe) XXVII
A.4. Techniklisten für Dreh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXXII
1. Einleitung
In den letzten zwei Jahrzehnten entstanden zahlreiche technische Entwicklungen auf
dem Gebiet der Filmproduktion. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es neben dem konventio-
nellen Produktionsweg, angefangen bei der Aufnahme mit Film, über Kopierung und
Bearbeitung der Filmbilder bis zu deren Projektion, Schritte in der Verarbeitungskette,
die in zufriedenstellendem Maß digital ausgeführt werden können. Diese Schritte sind
das Scannen von Filmbildern, Effektbearbeitung am Computer, die Ausbelichtung
digitaler Daten auf Film und das gesamte Spektrum der Tonbearbeitung. Zu den
fehlenden Stationen einer digitalen Filmproduktionskette zählen digitale Projektoren
und Aufzeichnungsmöglichkeiten. Für beide gibt es bereits Ansätze, die sich entweder
aus kostentechnischen Gründen (Projektoren) oder aus qualitativen Gründen (Ka-
meras) auf dem Markt bis jetzt nicht durchgesetzt haben. Kostentechnische Gründe
resultieren aus der im Vergleich zu Filmprojektoren kurzen Lebensdauer der digitalen
Projektoren und hohen Anschaffungskosten. Durch kurze Entwicklungszyklen und
resultierenden Verbesserungen der Nachfolgegeneration altern Digitalprojektoren zeitig,
werden inkompatibel und demzufolge nicht mehr nutzbar. Die Projektoren können
ihre Investitionskosten innerhalb des kurzen Zeitintervalls bis zu ihrer Veraltung nicht
wieder einspielen. [Nie], [FB]
Das Kriterium für den Einsatz digitaler Kameras stellt die Bildqualität dar. Es werden
verschiedene Ansätze von Sony, Thompson, Panasonic, ARRI und Panavision verfolgt.
Die einen, zu denen Sony, Thompson und Panasonic zählen, bauen digitale Kameras
basierend auf der Videotechnik, mit einem 3-CCD-Chipkonzept. Nachteile der Video-
technik, wie große Schärfentiefe und schnelle Überbelichtung, werden mit eingekauft.
Die anderen, zu denen ARRI und Panavision zählen, legen Maßstäbe der analogen
Filmtechnik, wie geringe Schärfentiefe, Vermeiden von ausbrennenden Bildteilen und
Verwendung von qualitativ hochwertigen 35-mm-Optiken und -kamerazubehör, an ihre
neuen Kameramodelle an. [Panavision], [Power]
Als Folge für Kameramänner und -frauen und deren Assistenten/-innen bedeutet
1. Einleitung
2
dieses Wachsen der neuen Technik, dass sie in Zukunft während der Dreharbeiten
sowohl die Eigenheiten der analogen als auch der digitalen Technik verstehen und
beherrschen müssen.
Dass die neue Technik ihren Weg zur Marktreife finden wird, zeigen die momentanen
Bestrebungen der Kameraentwickler und stark umkämpfte Anteile des recht jungen
Marktes. Es ist nun an den Kameraherstellern Filmschaffenden den Einstieg in die
digitale Welt so weit zu vereinfachen, dass diese die neue Technik ausprobieren und
aufgrund ihrer Vorteile annehmen. Absehbare Vorteile sind, eine verlustfreie Über-
tragung vorausgesetzt, verlustfreies Arbeiten von der Aufnahme bis zur Projektion
und neue kreative Möglichkeiten im Bereich der Spezialeffekte und Farbkorrektur.
Unter den Bedingungen von Effizienz und Marktreife kommt als weiterer Vorteil eine
Kosteneinsparung im Sektor des Materialverbrauchs hinzu. [Perso8], [ffa]
Als Möglichkeit zur vereinfachten Einführung der neuen Technik bietet es sich an,
diese in den Mantel der alten zu verpacken, d. h. das Verhalten der Digitalkamera muss
sich dem des Films und der Filmkamera anpassen. Mit dem Konzept eines einzelnen
Chips zur Bildaufnahme, in der Größe eines Filmbildes, geht ARRI einen Schritt in
Richtung Anpassung. Gewohnte Schärfentiefe und Arbeiten mit bekanntem Zubehör
erleichtern den Filmschaffenden den Einstieg in die digitale Welt. Mit dem Gedanken,
das begrenzte Kontrastverhalten des Chips so zu verändern, dass verschiedenes Film-
material simuliert werden kann, versucht die Firma ARRI den eingeschlagenen Weg
fortzusetzen. Bestandteil dieser Arbeit ist es, diesen Gedanken zu verfolgen und dessen
Durchsetzbarkeit zu überprüfen. Die Untersuchung führt über die Katalogisierung des
Kontrastverhaltens verschiedener Filmmaterialien zu einem Praxistest in Form einer
Kurzfilmproduktion mit einem veränderten Kontrastverhalten der Digitalkamera. Die
in der Arbeit untersuchte Digitalkamera befindet sich in der Entwicklung und ihre
dargestellten Merkmale beschreiben ein Funktionsmuster. Während und nach dieser
Diplomarbeit wird das Kameramodell fortentwickelt und ist nicht Gegenstand dieser
Untersuchung. [Perso4]
Die Arbeit beginnt mit der Vermittlung von Grundlagen zu Licht, menschlichem
Auge und Optik. Die Entwicklung der Filmkamera orientiert sich am Bau des Auges
und somit werden natürliche Prozesse als Maßstab in der Bildqualität angelegt.
Im darauffolgenden Kapitel wird sich dem Bau der Filmkamera und dem Medium Film
angenähert. Es wird analysiert, in welche möglichen Messparameter sich Film aufgrund
1. Einleitung
3
seiner Technologie zerlegen lässt.
Bereits oben erwähnt ist, vor Beginn der Arbeit festgelegt, welcher Parameter des Film-
mediums mit dieser Arbeit untersucht und verglichen wird: das Kontrastverhalten. Dies
geschieht im vierten Kapitel mit Vorstellung der zu analysierenden Filmmaterialien,
deren Analyse und Auswertung so gewonnener Daten.
Bevor die Digitalkamera mit dem veränderten Kontrastverhalten einem Praxistest
in Kapitel sechs unterzogen werden kann, wird in Kapitel fünf die Technologie der
Digitalkamera beleuchtet. Den Schluss bildet im sechsten Kapitel eine Bewertung der
wesentlichen Bildparameter des Kamerafunktionsmodells.
Nicht alle Ergebnisse und der Kurzfilm können in die Arbeit eingebunden werden und
liegen in Form einer CD-Rom und DVD der Arbeit bei.
2. Grundlagen
Voraussetzungen für den Sehprozess sind Licht und Auge.
2.1. Licht, Strahlung
Unter optischer Strahlung versteht man elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlän-
ge zwischen = 3 · 10
-4
m und = 2 · 10
-8
m [[Webers], S.34]. Sichtbare Strahlung,
also Licht, umfasst den Bereich von = 4 · 10
-7
m bis = 7, 6 · 10
-7
m [[Webers], S.34].
Ultraviolette Strahlung hat kürzere Wellenlängen, infrarote Strahlung längere Wellen-
längen als sichtbares Licht. Strahlung wird durch die Eigenschaften Frequenz f , Wellen-
länge und Ausbreitungsgeschwindigkeit v in folgendem Zusammenhang beschrieben.
[[Physik], S.195]
v = · f
(2.1)
Licht ist Träger von Energie und kann Arbeit verrichten. Mit wachsenden Frequen-
zen nimmt die Energieübertragung und damit die Wirkung der Lichtstrahlen zu.
[[Kremtz], S.3]
2.1.1. Beleuchtungsstärke
Die Intensität einer Lichtquelle, mit der eine Fläche beleuchtet wird, nennt man Beleuch-
tungsstärke E mit der Einheit Lux [lx]. Wird eine Fläche A = 1m
2
mit einem Lichtstrom
= 1Lumen bestrahlt, beträgt deren Beleuchtungsstärke E = 1Lux. [[Webers], S.38]
E =
A
(2.2)
2.1.2. Belichtung
Die Belichtung H mit der Einheit Luxsekunden [lx· s] ist abhängig von der Zeit:
[[Kodak], S.97], [Perso4]
H = E · t
(2.3)
2. Grundlagen
5
2.1.3. Leuchtdichte
Die Leuchtdichte L ist eine physikalische Größe aus Sicht des Betrachters. Sie gibt ,,die
Lichtstärkedichte [I] einer lichtabgebenden Fläche" A an. [[Webers], S.36f] Je stärker
der Lichtstrom wird, durch den die Fläche A angestrahlt wird, desto mehr nimmt die
Dichte der Lichtstärke, die Leuchtdichte L, zu. Dies kann erreicht werden, indem z. B.
der Abstand von Lichtquelle zur lichtabgebenden Fläche verkürzt wird. Die Leuchtdichte
bezieht sich ,,auf die vom Auge beobachtete[n] Fläche" [[Webers], S.36f] und wird in
Candela pro Quadratmeter [cd/m
2
] angegeben. [[Webers], S.36f, S.39], [Perso4]
L =
I
A
=
cd
m
2
mitI =
(2.4)
gibt den Raumwinkel an.
Abbildung 2.1.: Abhängigkeit der Leuchtdichte von der betrachteten Fläche A, dem
Raumwinkel und dem Lichtstrom
2.2. Farbe
"Wenn wir etwas farbig sehen, so ist das eine psychische Qualität, die dann
hervorgerufen wird, wenn das Gehirn die in der Lichtquelle enthaltenen In-
formationen dekodiert."
[[Zimbardo], S.175]
2.2.1. Physikalische Entstehung von Farbe
Licht erreicht auf direktem oder indirektem Weg das Auge. Direkt, wenn es von einer
Lichtquelle ausgeht und nicht abgelenkt wird wie z.B. die Sonne. Indirekt, wenn es vor-
her auf einen Körper trifft. Das Spektrum einer Lichtquelle gibt an, welche Wellenlänge
mit welcher Energie ausgesendet wird. [[Physik], S.205] Die Farbe einer Lichtquelle rich-
tet sich nach Zusammensetzung der Wellenlängen der ausgesendeten Lichtstrahlung. Die
2. Grundlagen
6
Abbildung 2.2.: Wellenlängenspektrum des Lichts und dazugehörige Farbinformation
[Quelle: [Wun], S.4]
unterschiedliche Zusammensetzung der Lichtspektren bewirkt verschiedene Lichtfarben.
Eine Glühlampe erscheint röter als eine Tageslichtlampe.
Trifft Licht auf einen Körper, dann absorbiert oder reflektiert dieser bei einigen Wel-
lenlängen mehr, bei anderen weniger. Ein blauer Körper absorbiert violettes, grünes,
gelb-orangefarbenes und rotes Licht und reflektiert blaues Licht. Das selektive Reflek-
tieren von Wellenlängen nennt man Remission. Der so entstandene Farbeindruck wird
Körperfarbe genannt. Diese ist abhängig von der Lichtquelle, mit der die Oberfläche
beleuchtet wird, und den Remissionseigenschaften der Oberfläche. [[Wun], S.4]
Die Transmission T eines Objektes beschreibt wie lichtdurchlässig dieses ist.
T =
P
d
P
e
(2.5)
P
e
steht für die einfallende und P
d
für die durchgelassene Lichtstrahlung. [[Kodak], S.30],
[Perso4]
2.2.2. Farbtemperatur
Ein idealer schwarzer Körper, den es praktisch nicht gibt, kann durch eine innen ge-
schwärzte Kugel, in die ein, im Verhältnis zur Kugelgröße, kleines Loch gebohrt wird,
nachempfunden werden. Die einfallende Strahlung wird durch Vielfachreflexion absor-
biert und es bleibt in der Praxis keine Strahlungsenergie übrig. Wird die Kugel erhitzt,
sendet diese durch die Öffnung Strahlungsenergie mit einer bestimmten Temperatur t
und einem bestimmten Farbeffekt aus. Alle optischen Strahlungsquellen können in zwei
Gruppen eingeteilt werden. Zur ersten Gruppe zählen Strahler die Licht aussenden, in-
dem Gase elektrisch erregt werden oder Elektronen auf fluoreszierende oder phosphores-
zierende Schichten auftreffen die Entladungsstrahler. Zur zweiten Gruppe gehören alle
erhitzten, festen Körper wie Metalle, Kohle und Oxyde. Man nennt sie Temperaturstrah-
ler. Die Strahlung der Temperaturstrahler wird ab t = 525
C (=798 Kelvin [K]) für das
2. Grundlagen
7
menschliche Auge in Form eines dunkelroten Glühens sichtbar. Je heißer der Tempera-
turstrahler wird, desto mehr verschiebt sich der Farbeffekt zu gelb und schließlich weiß.
Künstliche Temperaturstrahler, dazu zählen Glühlampen, senden weniger Energie aus
als ein idealer schwarzer Körper bei gleicher Temperatur. Zudem ist die spektrale Ener-
gieverteilung eine andere. Die Temperaturangabe, die den Farbeffekt eines künstlichen
Strahlers beschreibt, eine Glühlampe wird z. B. mit einer Farbtemperatur T von 3200
K angegeben, ist gleich der tatsächlichen Temperatur eines erhitzten schwarzen Kör-
pers, dessen Strahlung den gleichen Farbeffekt aussendet. Die eigentliche Temperatur
des Glühfadens ist jedoch eine andere. [[Webers], S.40]
2.3. Das Auge
2.3.1. Funktionsweise des Auges
Ein Lichtstrahl durchdringt zuerst die Hornhaut, dann die Pupille des Auges. Die Pu-
pille ist eingebettet in die Iris. Die Iris ist ein Muskelring, der sich zusammenzieht oder
entspannt, abhängig davon, ob die einfallende Lichtmenge reduziert oder gesteigert wer-
den soll. Durch die Krümmung der Hornhaut werden einfallende Lichtstrahlen nach
innen gebrochen und mit Hilfe der Linse, die sich hinter der Iris befindet, wird die
einfallende Lichtstrahlung gebündelt. Die Form der Linse wird von den Ziliarmuskeln
kontrolliert. Der Linse nachgestellt, ist die vordere Augenkammer, die mit einer klaren
Flüssigkeit gefüllt ist. Erst nach Passieren dieser, trifft der Lichtstrahl auf die Augen-
rückwand: die Netzhaut. 120 Millionen Stäbchen und 6 Millionen Zapfen [[Goldstein],
S.45], die Sensoren der Netzhaut, ,,feuern" analog zu der auftreffenden Strahlung. Feuern
heißt, dass die Rezeptoren, in ihrer Vermittlerrolle, Impulse an Nervenfasern weiterge-
ben. Die Nervenfasern, die sich aus Amakrinzellen, Horizontalzellen, bipolaren Zellen
und Ganglienzellen zusammensetzen, analysieren und transformieren die Nervenimpul-
se, damit die Nervensignale vom Wahrnehmungssystem im Gehirn leichter verstanden
werden. Bipolar-, Amakrin- und Horizontalzellen der Netzhaut übertragen die Rezeptor-
informationen zu den Ganglienzellen. Die Ganglienzellen laufen am Sehnerv zusammen.
Der Sehnerv befindet sich am blinden Fleck des Auges. An dieser Stelle der Netzhaut
sind weder Stäbchen noch Zapfen vorhanden. Synapsen und Neuronenstränge übertra-
gen die Nervenimpulse bis in den hinteren Teil des Gehirns. Aufgrund der vom Sehnerv
kommenden Informationen wird im visuellen Cortex, der hintere Teil des Gehirns, eine
innere Repräsentation des Gesehenen gebildet und eine ,,Arbeitsbeschreibung" der äu-
2. Grundlagen
8
ßeren Umwelt geliefert. Diese Eigenschaften werden vertrauten Kategorien von Farbe,
Tiefe und Umriss zugeordnet. Runde Objekte werden z. B. Fußbällen, Orangen, Uhren,
etc. zugeordnet, menschliche Gestalten werden in hübsch oder hässlich, Freund oder
Feind kategorisiert. [[Wun], S.5], [[Zimbardo], S.172ff], [[Goldstein], S.170ff]
2.3.2. Physiologische Entstehung von Farbe
Unter physiologischer Wahrnehmung versteht man die Verarbeitung von Lichtreizen auf
der Netzhaut und deren Weiterleitung ins Gehirn. [[Gon], S.4] Auf der Netzhaut rea-
gieren Zapfen und Stäbchen mit ihren unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten
auf Lichtreize. Es gibt drei verschiedene Zapfenpigmente, die die Zapfen für unterschied-
Abbildung 2.3.: Spektrale Empfindlichkeiten der Zapfenarten [Quelle: [Gon], S.6]
liche Wellenlängen sensibilisieren. Das kurzwellige Zapfenpigment hat seine maxima-
le Empfindlichkeit bei a) 435 nm [[Zimbardo], S.178], das mittelwellige bei b) 535 nm
[[Zimbardo], S.178] und das langwellige bei c) 570 nm [[Zimbardo], S.178]. Das entspricht
einer a) blauen, b) grünen und c) roten Farbwahrnehmung. Zusammengefasst haben die-
se drei Empfindlichkeitskurven ihr Maximum bei etwa 550 nm [[Webers], S.49]. Welche
Farbe man sieht, hängt davon ab, wie stark jede der drei Zapfenpigmentarten ange-
regt wird. Stäbchen haben ihre maximale spektrale Empfindlichkeit bei etwa 500 nm
[[Webers], S.49], sind also für kurzwellige Strahlung sensibilisiert. Beim Stäbchensehen,
d. h. in lichtarmen Situationen, registrieren die Stäbchen nur mehr oder weniger absor-
bierte Lichtquanten. Der Mensch ist in diesen Situationen farbenblind.
In den Ganglienzellen findet die zweite Stufe der Farbwahrnehmung statt. Diese Ge-
genfarbenzellen kombinieren die ,,gefeuerten" Reaktionen der Zapfen und Stäbchen zu
Reaktionsmustern. Je nach enthaltenen Elementen werden die Ganglienzellen durch
Licht, das z. B. Rotempfinden hervorruft, aktiviert und gehemmt durch Licht, welches
Grünempfinden verursacht, u. u. Diese Form der Ganglienzellen nennt man Rot-Grün-
Gegenfarbenzelle. Die Blau-Gelb- und Schwarz-Weiß-Gegenfarbenzellen funktionieren
2. Grundlagen
9
auf dem gleichen Prinzip. Die so entstandene codierte Reizinformation wird an das Ge-
hirn weitergeleitet. [[Zimbardo], S.173ff], [[Goldstein], S.44ff, S.135]
2.3.2.1. Logarithmische Helligkeitswahrnehmung
Das Auge empfindet eine Verdopplung oder Halbierung der bisherigen Lichtmenge als
gleichabständig. Das führt dazu, dass eine verdoppelte Helligkeit in dunklen Umgebun-
gen als dieselbe Veränderung wahrgenommen wird wie die Verdopplung der Lichtmenge
in sehr hellen Umgebungen. Die Verdopplung und ihre größer werdenden Abstände zwi-
schen den einzelnen Stufen führt zur logarithmischen Helligkeitswahrnehmung im Auge.
[[Wun], S.15ff], [Perso4]
2.3.2.2. Metamerie
Das Farbensehen wird in einen physikalischen und einen physiologischen Prozess
unterteilt. Strahlung, die auf die Rezeptoren des Auges trifft, ist physikalisch messbar
und wird als Farbreiz bezeichnet. Nach der physiologischen Verarbeitung dieses Reizes
hat man eine Farbvalenz. Dies ist ein nur beschreibbarer subjektiv empfundener
Farbreiz. Werden zwei verschiedene Farbreize mit unterschiedlichen Spektren unter
einer Beleuchtungsquelle präsentiert, ist es möglich, dass nach dem physiologischen
Prozess aus den zwei Farbreizen nur eine Farbvalenz erkannt wird. Die Farbreize werden
vom Betrachter nicht unterschieden, da, aufgrund der Remissionseigenschaften der
Oberflächen, die Rezeptoren im Auge im gleichen Verhältnis erregt werden. Wechselt
man die Beleuchtung, werden die Reize wieder zu zwei Farbvalenzen verarbeitet.
Metamerie bezeichnet dieses Phänomen. [[Gon], S.4, S.6]
2.4. Optik
2.4.1. Optische Abbildung
Wenn Linsen in den Strahlengang des Lichts gebracht werden, werden die Lichtstrahlen
entweder zur Linse hin gebrochen und damit gebündelt, das geschieht durch konvexe
Linsen, oder sie werden von der Linse weggebrochen und zerstreut, dies geschieht durch
konkave Linsen. Kameraobjektive bestehen aus präzis ausgerichteten Linsengruppen, die
in ihrer Gesamtheit das Licht bündeln. [[Physik], S.163ff], [[Canon], Kapitel 1ff.]
2. Grundlagen
10
Abbildung 2.4.: Optische Abbildung [Quelle: [Gon] S.68]
Zur Vereinfachung der Berechnung von Abbildungsverhältnissen von Objektiven wer-
den für Linsengruppen objektseitige und bildseitige Hauptebenen eingeführt. An beiden
Ebenen werden die Lichtstrahlen zur Linse hin gebrochen, dazwischen bleibt der Strah-
lengang parallel, um schlussendlich die Verkleinerung des Originalmotivs herbeizuführen.
Die Entfernung der bildseitigen Hauptebene zum bildseitigen Brennpunkt des Objektivs
ist die Brennweite f . Brennpunkt ist der Punkt, an dem die zur Linse hin gebrochenen
ursprünglichen Parallelstrahlen die optische Achse schneiden. Ab einer Entfernung ent-
sprechend der zehnfachen Brennweite gelten Objekte als unendlich entfernt. Im optischen
System der Filmkamera fallen somit alle objektseitigen Strahlen parallel ins Objektiv
und verlaufen bildseitig durch den Brennpunkt. Daraus ergibt sich für die Konstruktion
Filmkamera: Brennweite f ist gleich der Bildweite b. [Perso4] Die Brennweite beeinflusst
den Bildwinkel und daraus resultierende Abbildunggsgröße s. [[Physik], S.166]
s = 2 · f · tan
2
(2.6)
2.4.2. Schärfentiefe
In obiger Abbildung [2.4] wird davon ausgegangen, dass die abzubildenden Punkte zwei-
dimensional in einer Ebene liegen. Bei der Aufnahme eines realen Motivs ist die räum-
liche Komponente zu berücksichtigen. Als scharf abgebildet, gilt ein Punkt, der in der
Vorführung wieder als Punkt erscheint. Unscharf sind Punkte, wenn sie in der Pro-
jektion Kreise mit verwaschenem Umfang erzeugen. Diese Kreise nennt man Zerstreu-
ungskreise u'. Der Zerstreuungskreis ist abhängig von der Vergrößerung der Aufnahme
durch die Projektion, dem Betrachtungsabstand des Zuschauers und dem subjektiven
Empfinden des Zuschauers. Ideal werden alle Punkte, die in der Einstellebene liegen,
2. Grundlagen
11
scharf abgebildet. Punkte, die vor oder hinter dieser Ebene liegen und mit einem Zer-
streuungskreis innerhalb einer Toleranz abgebildet werden, gelten ebenso als scharf. Der
tolerierte Durchmesser des Zerstreuungskreises wird für 35-mm-Film mit u = 0, 025mm
[[Kantzow], S.31] bei einer Betrachtungsdistanz entsprechend der zweifachen Bildhöhe
und mit u = 0, 038mm [[Kantzow], S.31] bei einem Betrachtungsabstand entsprechend
der dreifachen Bildhöhe angegeben. Den Bereich vor und hinter der Einstellebene, in dem
die Zerstreuungskreise in der Toleranz liegen, nennt man Schärfentiefe. Die Schärfentie-
fe ist keine feste Größe, sondern wird durch Blende, Motiventfernung und Brennweite
beeinflusst. [[Canon], Kapitel 1.3 Schärfentiefe]
Abbildung 2.5.: Abhängigkeit der Schärfentiefe von der Blende [Quelle: [Webers], S. 71]
3. Film
3.1. Filmkamera
Abbildung 3.1.: Arricam mit Zubehör a) Lite [Quelle:[Fauer], S.66] b) Studio
[Quelle:[Fauer], S.66]
Das Funktionsprinzip einer Filmkamera wird anhand einer ARRICAM erklärt. Diese
ist eine 35-mm-Filmkamera, entwickelt in Zusammenarbeit von ARRI und Moviecam.
Im September 2000 vorgestellt, besteht das Kamerakonzept aus der ARRICAM Studio
(ST) und der ARRICAM Lite (LT). Die Studio ist geräuscharm und läuft aufgrund
des größeren Motors mit 1-60 Bilder(n) pro Sekunde (=B/s) vorwärts. Die ARRICAM
Lite ist leicht und kompakt für den mobilen Einsatz geschaffen und realisiert Aufnah-
megeschwindigkeiten von 1-40 B/s vorwärts. Rückwärts können beide Modelle 1-32 B/s
aufzeichnen. [ARRI2]
3.1.1. Filmtransport
Das zu belichtende Filmmaterial wird aus der Kassette über eine Zahnrolle dem Grei-
ferwerk zugeführt.
Im Greiferwerk der ARRICAM sorgen doppelseitige Transportgreifer, kleine Stäbchen,
für den Weitertransport des Filmmaterials, welches bei 35-mm-Film jeweils rechts und
links gleichabständige, regelmäßige Perforationslöcher besitzt. Haben die Transportgrei-
fer das Material in den Strahlengang des Objektivs gebracht, werden sie zurückgezogen
3. Film
13
und gleichzeitig mit feinmechanischer Präzision doppelseitige Sperrgreifer ausgefahren.
Die Sperrgreifer halten das Material an der richtigen Stelle und sorgen für Feinjustie-
rung. Sind Sperrgreifer nicht richtig eingestellt, kommt es zu einem schlechten Bildstand
in der späteren Projektion. Bei einem schlechten Bildstand ,,zappeln" waagerechte Linien
im Bild auf und ab.
Abbildung 3.2.: Führung eines Negativfilms durch die ARRICAM Studio [Quelle:
[Fauer], S.204]
Ein präzises Greiferwerk verantwortet hohe Laufruhe während der Aufnahme. Damit
das Material in der Zeit des Belichtungsvorgangs plan ist und Verzerrungen vermieden
werden, presst eine Andruckplatte das Material federnd an das Bildfenster.
Abbildung 3.3.: a) ,,Innenleben" einer ARRICAM, [Quelle: [Fauer], S.131], b) Andruck-
platte mit Greiferblock [Quelle: [Fauer], S.131]
Ist das unbelichtete Material soweit vorbereitet, wird der Spiegel der Spiegelblende
[Abschnitt 3.1.2] zur Seite gefahren. Dieser verhindert, dass Licht durch das Bildfenster
3. Film
14
auf den Film fällt. Das Bildfenster wird durch Masken, das sind Einschübe aus Leicht-
metall, begrenzt. Die Masken legen das aufzunehmende Format fest, Normal-35-mm
(22mm · 16mm), Super-35-mm-Format (24, 89mm · 18, 67mm), Cinemascope-Format
(22mm · 18, 67mm), etc. Durch eine chemische Reaktion des Filmmaterials auf die
einfallende Lichtstrahlung wird das Motiv, auf dem Kopf stehend, abgebildet. Die
Öffnung der Spiegelblende, legt die Belichtungszeit fest. Bei einer Kinoproduktion
sind das zirka t = 0, 021s (24B/s). Bei einer Fernsehproduktion (25B/s) wird der
Spiegel nach t = 0, 02s in den Strahlengang geschwenkt. Nach der Belichtung ge-
ben die Sperrgreifer und die Andruckplatte den Film frei und die Transportgreifer
transportieren das Negativmaterial um vier Perforationslöcher, bei 35-mm-Film und
einer 4-Perf-Aufnahme, weiter. Bei einer 3-Perf-Aufnahme wird der Film um drei
Perforationslöcher transportiert. Über eine weitere Zahnrolle wird das latente Negativ
in der Kassette auf eine Spule aufgewickelt. [[Webers], S.140ff], [Perso6]
3.1.2. Spiegelblende, opt. Sucher
Zu Beginn der Kinematografie gab es für den Kameramann keine Möglichkeit das Motiv
während der Belichtungsphase optisch zu beurteilen. Dieser Nachteil wurde durch die
Spiegelblende und den optischen Sucher beseitigt. Das Spiegelblendenprinzip beruht auf
einer drehbaren, einseitig verspiegelten Scheibe, die in 45
-Schräglage durch eine Me-
tallwinde zwischen Objektiv und Bildfenster eingeschwenkt wird. Die Scheibe hat einen
Durchmesser d von zirka d = 100mm. 180
der Spiegelscheibe sind abgeschnitten und
lassen Licht passieren.
Abbildung 3.4.: Prinzip der Spiegelblende [Quelle: [Webers], S. 14]
Die andere Hälfte schützt während des Filmtransports vor Lichteinstrahlung. Mit
3. Film
15
Hilfe einer zweiten, auf der Rückseite der Spiegelscheibe angebrachten Halbkreisscheibe
können die 180
Sektoröffnung verkleinert werden. Der Sektor, darunter versteht man
den Bereich, den das Licht ungehindert passieren kann, ist in 0,1
-Schritten abgestuft.
Ein Sektor von 180
heißt, Licht kann über 180
, das entspricht t = 0, 021s, während
einer Scheibendrehung auf das Negativ fallen. Die Sektoröffnung kann bis zu 0
geschlossen werden.
Der zweite Teil dieses mechanischen Systems ist der optische Sucher. Durch den Spie-
gel der Spiegelblende wird das einfallende Licht nach oben gespiegelt und trifft durch die
Mattscheibe, eine eingeschobene Glasfaserplatte auf der die Bildbegrenzungen eingezeich-
net sind, auf einen erneuten Spiegel, der das Bild aufrichtet. Die Mattscheibe fungiert
als Projektionsschirm, der das optische Bild auffängt. [[Webers], S.141], [[Physik], S.155],
[Perso6]
Für weiterführende Informationen über das ARRICAM-System verweist die Autorin
auf [I-ARRI2] und [Fauer].
3.2. Trägermedium
3.2.1. Filmarten
An 35-mm-Filmtypen gibt es zum Jahr 2004 allein von Kodak 17 verschiedene Kamera-
negativfilme [[Kodak4], 23.06.2004], von Fuji sieben [[Jahrbuch], 23.06.2004], von Orwo
vier und Ilford zwei. [[Jahrbuch], S.431 ff.] Es gibt weiterhin sieben Weiterverarbeitungs-
filme von Kodak [[Kodak3], 23.06.2004] und einen von Fuji [[Jahrbuch], 23.06.2004].
Printfilme gibt es fünf von Kodak [[Kodak4], 23.06.2004] und einen von Fuji [[Fuji],
23.06.2004]. Umkehrfilme werden außen vorgelassen. Bei der Vielzahl der Filme ist eine
Unterscheidung notwendig.
Kamerafilme sind Negativfilme und geben Helligkeiten und Farben invers wieder. Sie
werden zur Aufzeichnung am Drehort und für digitale Spezialeffekte verwendet. Sich
ändernde Anforderungen an die Negativfilme durch unterschiedliche Bedingungen an
verschiedenen Drehorten haben zu der Vielfalt der Negativmaterialien geführt. Z. B.
sollte ein Negativmaterial umso empfindlicher sein, je weniger Licht vorhanden ist
oder verwendet wird. Wird mit Tageslichtlampen gedreht, benötigt man auf Tageslicht
sensibilisiertes Negativmaterial. Analog dazu auf einem Filmset mit Kunstlichtlam-
3. Film
16
pen werden Kunstlichtnegativfilme verwendet. Des Weiteren kann mit dem Negativ
festgelegt werden, ob in Schwarz-Weiß oder Farbe gedreht wird. Die Kombination der
Bedingungen mit den existierenden Materialien obliegt der künstlerischen Freiheit.
Sogenannte Intermediatefilme (Weiterverarbeitungsfilme) werden für Zwischenstufen
bei der Verarbeitung von gedrehtem Material, z. B. bei der Herstellung von Titeln, zum
Schutz von Originalnegativen, für digitale Spezial-Effekte und bei Ausbelichtungen mit
Laser-Recordern benutzt. Intermediatematerial gibt es sowohl als Negativ- als auch als
Positivfilm.
Printfilme sind ebenfalls Negativfilme, die aber durch den Kopierprozess [Abschnitt
3.2.3] die Farben und Helligkeiten dem Original entsprechend wiedergeben. Sie werden
verwendet, um Arbeits-, Premieren- oder Massenkopien herzustellen.
Eine geringere Rolle spielen Umkehrfilme. Braucht man von einer Aufnahme ein
Unikat oder hat zu wenig Zeit für ein Negativ-Positiv-Prozess [Abschnitt 3.2.3] wie z.
B. früher in der aktuellen Berichterstattung verwendet man Umkehrfilme. [[Kodak], S.11]
3.2.2. Schichtaufbau am Beispiel eines Farbfilms
Bis in die fünziger Jahre verwendete man als Trägermaterial Nitrofilm, basierend auf
Zellulose-Nitrat. Aufgrund seiner hohen Entflammbarkeit werden heute anstelle des
Nitrofilmträgers Trägermaterialien aus Zellulose-Triazetat oder einem synthetischem
Material aus Polyester-Polymerisat eingesetzt. Ersteres hat den Vorteil, dass es
schnell reißt. Tritt nämlich ein Transportproblem in der Kamera auf, gibt der Film
nach und das empfindliche Greiferwerk bleibt unbeschädigt. Filmträgermaterial aus
Polyesterkunststoff ist reißfest und formbeständig. Es eignet sich für längere Lagerung
(Archivierung) oder häufige Verwendung (Vorführung).[[Webers], S.82]
Das Trägermaterial bildet die Basis für die einzelnen Emulsionsschichten. Als Erstes
ist auf ebendiesem die Lichthofschutzschicht aufgebracht. Sie dient der Vermeidung
von Lichtreflexionen an der Grenzschicht zwischen Emulsion und Unterlage, welche
die Bildschärfe verringern und zur Lichtstreuung um helle Objekte führen. Dieser
Reflexionsschutz kann in drei Arten verwirklicht sein. Unter Variante eins, dem Rem
Jet, versteht man eine aus schwarzen Pigmenten bestehende Schicht, die auf die Filmträ-
3. Film
17
gerunterseite aufgetragen und in der fotografischen Entwicklung entfernt wird. Variante
zwei wird direkt unter die Emulsionsschichten gegossen und setzt sich aus Silber oder
gefärbter Gelatine zusammen, deren Färbung bei der Entwicklung verschwindet.
Bei Variante drei wird die Filmunterlage mit einem neutralgrauen Farbstoff eingefärbt,
dies wirkt nicht nachteilig auf den Kontrast des Bildes, da alle Helligkeitsstufen
gleichmäßig verändert werden. [[Kodak], S.11]
Die folgenden Schichten arbeiten auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung, d. h.
das Spektrum des einfallenden Lichts wird in jeder Schicht, die das Licht durchdrungen
hat, beschnitten. [[Webers], S.57]
Abbildung 3.5.: Schichtaufbau eines Farbnegativmaterials
Die unterschiedlichen Filmschichten sind im Farbfilm übereinander aufgetragen.
Die oberste Schicht ist farblos zum Schutz vor Beschädigungen. Es folgt die erste
Silberkristallschicht mit Farbkupplern, die blaues Licht absorbieren. Da die folgenden
Schichten, durch die eingesetzten Silberbromide, für blaues Licht empfindlich sind,
folgt der blauempfindlichen Schicht ein Gelbfilter. Unter der Gelbfilterschicht und der
grünempfindlichen Schicht befindet sich die rotempfindliche Schicht. Jede Farbschicht
wird in zwei Schichten mit veränderter absoluter spektraler Empfindlichkeit aufge-
tragen. Die relative spektrale Empfindlichkeit des Filmmaterials ändert sich nicht.
Der Film reagiert dadurch empfindlicher, ohne grobkörniger zu werden. Die einzelnen
Farbschichten können durch eine weitere Pufferschicht getrennt sein, die verhindern soll,
dass sich die Chemikalien in den einzelnen Schichten vermischen. Damit die Schichten
der Emulsion am Filmträger haften bleiben, ist eine Haftschicht auf den Filmträger
aufgetragen. [[Film], S.5f], [[Lang], S.267ff]
Es wird unterschieden in monochromatischen Film, empfindlich für den blauen Wellen-
längenbereich, in orthochromatischen Film, empfindlich für den grünen und blauen Teil
3. Film
18
des Spektrums und in panchromatischen Film, Schwarzweiß- und Farbfilm, empfindlich
für das gesamte sichtbare Lichtspektrum. [[Kodak], S.39], [[Webers], S.78ff]
3.2.3. Fotografischer Prozess am Beispiel des Schwarzweißfilms
In der Kamera wird das Negativmaterial kurzzeitig einer Belichtung ausgesetzt. Bei
Lichteinwirkung lösen sich, aus dem negativ geladenen Bromion des Silberbromids,
Elektronen. Diese wandern zu einem Reifekeim, der aus Spuren von Silber, Schwefel-
silber und Gold besteht. Das Bromatom, inzwischen mit einem Photon verbunden,
wird von der Gelatine aufgenommen. Durch Anlagerung des Elektrons lädt sich der
Reifekeim negativ auf und ein positiv geladenes, nahe gelegenes, Silber-Ion entlädt
sich. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals. Die Gitterstruktur wird durch das
Heranwachsen der Reifekeime zerstört. Das Bild auf dem Negativ ist latent. Vor der
Weiterverarbeitung forciert das Entwicklungsbad die Zerstörung des Kristalls und
es entstehen Silber und Brom. An den Reifekeimen, den Empfindlichkeitszentren,
läuft diese Zerstörung schneller ab. An den Stellen in der Emulsion ohne Lichteinfall
findet ebenfalls eine geringe chemische Reaktion statt. Die hier gebildete Menge an
feinzerteiltem metallischen Silber bezeichnet man als Schleier [Abbildung 3.2.4.2, A].
Damit übriges Silberbromid nicht zu weiterer Filmschwärzung durch Lichteinwirkung
führt, muss im Fixierprozess überflüssiges Silberbromid mit einer Natrium- oder Ammo-
niumthiosulfatlösung im Fixierbad zu löslichem Komplexsalz reagieren. Das Salz wird
in der anschließenden Wässerung ausgewaschen. Nach der Entwicklung werden Negative
in der Negativ-Kleberei vorsortiert und in der Lichtbestimmung werden anhand des
Negatives Intensität der Kopierlichter, das sind regelbare Lampen, festgelegt. Die Werte
werden an der Kopiermaschine, darunter versteht man eine Maschine, die beide Filme
an den Kopierlichtern vorbeiführt, eingestellt und der Negativfilm wird auf Positiv
kopiert. Das Positiv wird mit dem Negativ-Positiv-Verfahren hergestellt, welches dem
Prinzip Negativ von einem Negativ folgt. Helle Bildbereiche im Negativ lassen viel
Licht durch und führen zu starker Schwärzung im Positiv, dunkle Bildbereiche lassen
wenig Licht durch und führen zu geringer Silberentwicklung im Positiv. [[Webers], S.78ff]
Die gelblich-weiße Silberbromidverbindung allein absorbiert nur blaues Licht, ihre
Komplementärfarbe. Um einen Farbfilm herzustellen, werden den Silberbromidatomen
organische Stoffe, Farbkuppler oder Sensibilisatoren genannt, hinzugefügt, die grünes,
gelbes und rotes Licht absorbieren.
3. Film
19
Eine weitere Möglichkeit ein Positiv zu erzeugen, ist das Umkehrverfahren. Das speziell
angefertigte Filmmaterial fungiert als Negativ und Positiv. Das latente Bild durchläuft
die Negativentwicklung und wird anschließend gebleicht, d. h. das negative Silberbild
wird in lösliche Silbersalze umgewandelt und die entstandene Verfärbung durch Klärung
beseitigt. Unverändertes Silberbromid wird nicht beseitigt und bleibt als positives Bild
zurück. Es wird diffus belichtet, entwickelt, erneut fixiert und schlussendlich gewässert,
um alles Silber herauszulösen. [[Webers], S.95]
3.2.4. Sensitometrische Filmeigenschaften
Die Wissenschaft der Sensitometrie befasst sich ,,mit der Messung der Reaktionen foto-
grafischer Emulsionen unter dem Einfluss des Lichts" [[Kodak], S.30]. Gemessen wird die
Transmission oder Dichte und resultierende Gradation, Körnigkeit, Lichtempfindlichkeit,
spektrale Empfindlichkeit und das Auflösungsvermögen eines Filmmaterials.
3.2.4.1. Transmission, Dichte
Ein transparentes Medium lässt auftreffende Lichtstrahlung zu einem bestimmten Grad
passieren. Die Transmission gibt das Verhältnis der durchgelassenen Lichtstrahlung zur
einfallenden Lichtstrahlung an. [Abschnitt 2.5]
Belichtung erzeugt bei einem Schwarzweißnegativ einen Schwärzungsgrad der Silberkris-
talle. Die Silberkristalle versperren der Lichtstrahlung den Weg und beeinflussen oben
genanntes Verhältnis. Eine Transmission von T = 1 bedeutet, dass die durchgelassene
Lichtstrahlung gleich der auftreffenden Lichtstrahlung ist. Das Medium ist transparent.
Je höher der Grad der Filmschwärzung, desto mehr geht die Transmission gegen Null.
Die Transmission T ist eine lineare Größe. In der Filmtechnik ersetzt man die lineare
Transmission durch die logarithmische Dichte D.
D = lg
P
e
P
d
oder auch
D = lg(
1
T
)
(3.1)
Die Vorteile der Logarithmengesetze führen zur einfacheren Verarbeitung von auftre-
tenden Werten. Zum einen kann die kompliziertere Multiplikation durch die Addition
ersetzt werden.
2 · 2 = 10
0.3
· 10
0.3
= 10
0.3+0.3
= 10
0.6
= 4
3. Film
20
Zum anderen entstehen durch die Logarithmierung aus geometrisch verdoppelten Rei-
hen arithmetisch gleichabständige Reihen, die in Koordinatensystemen leichter aufgetra-
gen werden können. [[Webers], S.107ff], [[Kodak], S.30]
3.2.4.2. Gradation
Wird die Transmission oder die Dichte in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke
oder der Belichtung aufgetragen, erhält man die Gradationskurve. Zur besseren Dar-
stellbarkeit wird die Kurve überwiegend im logarithmischen Maßstab aufgetragen.
Unter Gradation [...] versteht man die Eigenschaft einer fotografischen
Schicht, Helligkeitsunterschiede des Aufnahmeobjekts in mehr oder weniger
große Schwärzungsunterschiede umzusetzen. [[Webers], S.95]
Die Gradationskurve ist auch gemeint, wenn man von Gammakurve, S-Kurve,
Schwärzungskurve, Gradation oder Hurter & Driffield Kurve spricht.
Abbildung 3.6.: Gradationsverlauf eines Negativfilms aufgetragen anhand a) der Dichte
und b) der Transmission
Der typische Verlauf der S-Kurve beginnt fast waagerecht [Abbildung 3.2.4.2, A]. Im
Negativ erscheint der Bereich bis auf die rötliche Färbung des Filmträgers transparent.
Es hat keine Belichtung stattgefunden. Ab einer bestimmten Lichtmenge wird die
chemische Reaktion in der Filmemulsion anhand von entwickeltem Silber sichtbar.
Diesen Wert nennt man Schwellenwert [Abbildung 3.2.4.2, B]. Es schließt sich der
Durchhang [Abbildung 3.2.4.2, B] an. In diesem Bereich nimmt die Schwärzung des
Filmmaterials bzw. die Bildung von Silber nur allmählich zu. Die benötigte Menge
der einfallenden Lichtstrahlung für den Schwellenwert hängt vom Belichtungsindex
3. Film
21
(DIN, ASA) des Filmtyps ab. Ein 100-ASA-Film benötigt im Vergleich zu einem 200-
ASA-Film die doppelte Lichtmenge, um eine Silberreaktion hervorzurufen . Bilddetails,
die im Durchhang liegen, gelten als unterbelichtet. Mit zunehmender Belichtung geht
die Gradationskurve in einen fast geradlinigen Teil über [Abbildung 3.2.4.2, C]. Die
Schwärzung des Filmnegativs nimmt ähnlich regelmäßig zu wie die Belichtung. Will
man alle Details in den originalgetreuen Helligkeitsabstufungen darstellen, müssen
die bildwichtigen Teile in diesen Bereich gelegt werden. Bevor die Filmemulsion ihr
Maximum an Photonenaufnahme, ihre Sättigung, erreicht, geht die Schwärzungskurve
in den Schulterbereich [Abbildung 3.2.4.2, D] über. Eine gleichmäßige Beleuchtungszu-
nahme zieht keine gleichmäßige Schwärzung des Films mehr nach sich, dieser Bereich
verläuft flacher. Bilddetails in der Schulter zählen als überbelichtet. Übersteigt der
Photoneneinfall das Maximum an chemischen Reaktionen kippt der Kurvenverlauf.
Die Schwärzung verläuft umgekehrt proportional. Eine wirklichkeitsgetreue Abbildung
ist nicht mehr möglich. Bereits auf dem Negativ wird das Bild positiv abgebildet.
Unter Solarisation ist diese Eigenheit bekannt, erlangt aber kaum praktische Bedeutung.
Ein wenig genauer wird der geradlinige Teil der Gradationskurve betrachtet. Der
Anstieg dieses Kurventeils wird mit Gamma bezeichnet.
=
D
H
(3.2)
Unter D versteht man die Änderung der Dichte in einem festgelegten Intervall, H
beschreibt die Änderung der Belichtung in selbigem Intervall. Das Gamma erreicht für
Kameranegative Werte zwischen 0, 4 0, 7. [[Webers], S.111ff], [[Kodak], S.31ff],
[[Lang], S.284ff], [CD-Rom, Status-M-Werte]
3.2.4.3. Körnigkeit
Die in Gelatine eingebundenen Kristalle sind nicht gleichmäßig in den Schichten
verteilt. Mit einem entsprechenden Messgerät kann man die Filmoberfläche abtasten
und wandelt kleine örtliche Dichteunterschiede in ein elektrisches Signal um. Ver-
schiedene Amplituden dieses Signals sind äquivalent zur örtlichen Korngröße. Mit der
RMS-Körnigkeit wird der subjektive Eindruck ,,Körnigkeit eines Films" messbar. Die
Messwerte sind Abweichungen von einem Mittelwert und werden berechnet über Bil-
dung der ,,Quadratwurzel (square root, R) des arithmetischen Mittels (arithmetic mean,
M) aus den Quadraten (squares, S) der Dichteschwankungen" (D) [[Kodak], S.24].
3. Film
22
Zur leichteren Vergleichbarkeit wird das Ergebnis mit 1000 multipliziert. [[Kiening], S.14]
Diffuse RMS-Körnigkeit = 10
3
·
D
2
(3.3)
Prinzipiell gilt, je empfindlicher der Film, desto größer die verwendeten Silberkristalle
und desto größer die RMS-Körnigkeit. In der Folge ergibt sich: je empfindlicher, de-
sto grobkörniger wird das Material. Dieser Schwäche der Materialien entgegenzuwirken,
führte Kodak 1991 die T-GRAIN
TM
-Emulsionen ein. Die Silberkörner haben nicht mehr
die Form von unregelmäßigen Kieselsteinen oder achtflächigen Würfeln, sondern entspre-
chen flachen Kristallen, die durch eine vergrößerte Oberfläche mehr Licht absorbieren.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass bei gleicher Kornmenge die Empfindlichkeit deutlich
höher ist. [[Kodak], S.21ff], [[Film], S.9]
3.2.4.4. Lichtempfindlichkeit
Der Belichtungsindex (EI = exposure index) ist ein Maß für die Lichtintensität, die
notwendig ist, um bildwichtige Teile auf dem geradlinigen Teil der Gradationskurve zu
platzieren. Der Belichtungsindex wird durch praktische Bildtests von den Filmherstel-
lern ermittelt.
In Europa gibt man einen DIN-Wert als Empfindlichkeitswert für einen Negativfilm an,
im nichteuropäischen Raum wird dieser mit ASA bezeichnet.
DIN-Wert
ASA-Wert
12
12
15
25
18
50
21
100
24
200
27
400
30
800
33
1600
Tabelle 3.1.: Beziehung von DIN- und ASA-Werten
Der ASA-Wert wird wie folgt berechnet.
ASA =
0, 8
E
s
(3.4)
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2005
- ISBN (eBook)
- 9783832493776
- ISBN (Paperback)
- 9783838693774
- DOI
- 10.3239/9783832493776
- Dateigröße
- 16.8 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Hochschule Mittweida (FH) – Medien
- Erscheinungsdatum
- 2006 (Februar)
- Note
- 2,0
- Schlagworte
- arri d-20 cmos gradation kamera filmnegativ
