FiM_WS1213_09-1_Medien_V4 - IDD

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9. Medien der Bildwiedergabe
Teil 1 – Fotografie und Film
Farbwiedergabe in den Medien
9.1 Medien der Bildwiedergabe - Fotografie und Film | Farbwiedergabe in den Medien
Gliederung
 Was ist Fotografie?
 Kameratechnik
 Film als Träger von
Bildinformationen:
 Schwarz-Weiß-Film
 Farbfilm
 Filme für Raster
 (Positiv-Fotografie: Dia)
 Positiv-Abzug vom
Negativ-Film
 Bewegte Fotografien: Kino
9.1 Medien der Bildwiedergabe - Fotografie und Film | Farbwiedergabe in den Medien | 2
Fotografie
 „Als Fotografie bezeichnet man:
 ein technisches Verfahren, bei dem mit Hilfe von optischen Verfahren ein
Lichtbild auf ein lichtempfindliches Medium projiziert und dort direkt
dauerhaft gespeichert wird (analoges Verfahren).“
 das dauerhafte Lichtbild (umgangssprachlich kurz Foto genannt, auch
Abzug, Vergrößerung oder Ausbelichtung), das durch fotografische
Verfahren hergestellt wird; dabei kann es sich entweder um ein Positiv oder
ein Negativ handeln.“
 Das Lichtbild wird meist mithilfe der Kameratechnik erstellt.
 Dabei wird das Bild auf einem lichtempfindlichen Film gespeichert.
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Fotografie
Aufbau einer Kleinbild-Kamera
 Der lichtempfindliche Film befindet
sich auf der Rückseite des
Kameragehäuses.
 Der Film befindet sich während der
Belichtung in Ruhe. Der Filmtransport
erfolgt heute meist motorisch.
 wichtige Parameter für die Belichtung:
 Blende (Lichtmenge)
 Verschlusszeit (Zeit)
 Diese Größen werden oft durch
verschiedene Programme abhängig
von der Objektentfernung, der
Helligkeit und der Filmempfindlichkeit
automatisch eingestellt.
Quelle: Minolta, Bedienungsanleitung Dynax 7000i
Film
Digitale Kinokamera
 Digitale Kinokameras werden bei Filmproduktionen seit der letzten Jahrhundertwende zunehmend als Ergänzung zu oder
Ersatz für herkömmliche 16-mm- oder 35mm-Filmkameras verwendet. Anstelle von
fotografischem Film setzen diese Kameras
Bildsensoren und digitale Medien zur
Bildaufzeichnung ein. Die Angaben 16-mm
oder 35-mm dienen bei digitalen Kinokameras
wie bei mechanischen Kameras zur
Kennzeichnung der belichteten Fläche und
sind in der Regel mit den entsprechenden
Optiken der Filmkameras kompatibel.
 Heute (2013) werden fast alle Kinokameras
als digitale Kameras verkauft.
 Eine gute Übersicht über die technischen
Spezifikationen gibt
Arriflex D 21
https://de.wikipedia.org/wiki/Digitale_Kinokamera
Quelle: www.wikipedia.de
3D-Kameras
3D-Kameras
 3D-Kameras sind Kamerasysteme, die die bildliche Darstellung von
Entfernungen einer ganzen Szene erlauben. Dies im Gegensatz zu normalen
Analog- oder Digitalkameras, die Graustufen oder Farbwerte der Objekte
darstellen, zu Temperaturkameras (Darstellung von Oberflächentemperaturen)
oder Falschfarbenkameras (z. B. Infrarotkameras, Spektralkameras).
 3D-Kameras werden zum einen dazu verwendet, dem Betrachter einen
räumlichen Eindruck zu vermitteln (vor allem Stereosysteme), zum anderen
werden sie in der Technik für die Vermessung oder Steuerung/Automation
gebraucht. Verschiedene Systeme können eine 3D-Abbildung ihrer Umgebung
erreichen:
 Stereokameras: Hierbei wird die Umgebung mit zwei Kameras zeitgleich
aufgenommen. Der Abstand der Kameraobjektive entspricht üblicherweise dem
menschlichen Augenabstand. Das resultierende Bildpaar wird den Augen des
Betrachters getrennt vorgelegt, wodurch ein räumlicher Eindruck entsteht. Die
Bilder können auch in einem Rechner verarbeitet werden und so die Distanz zu
Objekten gemessen werden.
Optik: Lichtintensität (1)
 Zoomobjektive weisen einen
Helligkeitsabfall am Bildrand auf, der
stärker ist, wenn die Blende weiter
geöffnet wird.
 Der Helligkeitsabfall ist das
Verhältnis der Helligkeit am
Bildfeldrand zur Helligkeit in der
Bildmitte (in Prozent) für ein
gleichmäßig helles Objekt.
Objekt
25% Helligkeitsabfall
Quelle: Schmidt, U.: Professionelle Videotechnik.
Blendendurchmesser
http://www.schneider-kreuznach.com/knowhow/opt_quali.htm
Optik: Reflexionsverhalten
 optische Abbildung
Quelle: Schmidt, U.: Professionelle Videotechnik. 3. aktualisierte und erw. Aufl. Berlin: Springer, 2003.
Optik: Aberration
 sphärische Aberration
Brennpunkt
 chromatische Aberration
Quelle: Schmidt, U.: Professionelle Videotechnik. 3. aktualisierte und erw. Aufl. Berlin: Springer, 2003.
Optik: Verzeichnung
 Verzeichnung:
Ein Rechteck wird nicht mit
geraden Linien abgeblidet,
sondern wir kissenförmig oder
tonnenförmig verzeichnet
Markt für Filme (2)
 im Kleinbild-Bereich starker Rückgang → Digitalfotografie
 für Kinofilme derzeit noch bevorzugtes Medium
Schwarz-Weiß-Film (2)
 Das Bild, welches bei der Belichtung entsteht, ist zunächst nur latent, also nicht
sichtbar und nicht stabil. Durch Entwicklung wird es dauerhaft sichtbar und
haltbar gemacht. Hierbei wird das latente Bild um den Faktor 100 verstärkt. Die
nicht entwickelten Silberhalogenide werden bei der Fixierung zunächst in
lösliche Form gebracht und dann aus der Filmschicht herausgewaschen.
Dadurch kann sich das Bild nicht mehr verändern.
 Auf dem Film ist somit ein Bild aus verschiedenen Grautönen entstanden. Stark
bestrahlte Stellen sind stark geschwärzt. Helle Bildpunkte sind also auf dem
Film dunkel und umgekehrt. Die Abbildung ist ein Negativ.
 Die Fotoschicht hat ein sehr hohes räumliches Auflösevermögen
(Informationsspeicher hoher Dichte).
Farbfilm (1)
 Farbfilme haben zwischen sechs und neun lichtempfindliche Schichten.
 Die lichtempfindlichen Schichten sind vor der Entwicklung verschieden
empfindlich (links) und nach der Entwicklung farbig (rechts).
Quelle: Lang, H.: Farbwiedergabe in den Medien. Göttingen: Muster-Schmidt Verlag, 1995.
Farbfilm (2)
 Das auf den Film einfallende Licht trifft zuerst auf die blauempfindliche Schicht,
die im entwickelten Zustand den Gelbfarbstoff ergibt. Sie setzt sich aus zwei
Schichten zusammen, die unterschiedliche absolute, aber gleiche relative
spektrale Empfindlichkeit haben. Dadurch wird eine hohe Gesamtempfindlichkeit
erreicht.
 Unterhalb den blauempfindlichen Schichten liegt ein Gelbfilter, der blaues Licht
von den unteren Schichten fern hält. Das ist erforderlich, damit fotografische
Silberhalegonid-Schichten immer im blauen Spektralbereich empfindlich bleiben,
auch wenn sie für rotes oder grünes Licht
sensibilisiert wurden.
 Unterhalb des Gelbfilters liegen die beiden
grünempfindlichen Schichten, die den
Magentafarbstoff entwickeln. Darunter
befinden sich, wiederum durch eine
Zwischenschicht getrennt, die beiden
rotempfindlichen Schichten, welche den
Cyanfarbstoff entwickeln.
Farbfilm (3)
 Die Bildentstehung im Farbfilm kann in vier Phasen unterteilt werden, in denen
sich die Farbstoffkonzentration in Abhängigkeit von der Zeit verändert.
 Die leeren Dreiecke bedeuten Silberhalogenid, die gefüllten Dreiecke entwickelte
Silber-Kristalle, die leeren Kreise Farbkuppler und die vollen Kreise
ausentwickelte gelbe, magentafarbene und cyanfarbene Farbstoffpartikel.
Farbfilm (5)
 In weiteren Schritten muss das entwickelte Silberbild aus der Schicht entfernt
werden, da es das Farbbild verdunkeln beziehungsweise verdecken würde. Dazu
wird in einem Bleichprozess zunächst das Silberhalogenid umgewandelt und
anschließend durch das Fixierbad aus der Schicht entfernt.
 Das so entwickelte Farbbild ist ein Negativ, da die größte Farbstoffdichte dort
entwickelt wird, wo die Belichtung am stärksten ist.
Transmission, optische Dichte (1)
 Die gesamte Transmission
setzt sich multiplikativ aus
den einzelnen
Transmissionen nach dem
Gesetz des subtraktiven
Farbmischung zusammen.
τ ges (λ ) = τ y (λ ) ⋅ τ m (λ ) ⋅ τ c (λ ) ⋅ τ tr (λ )
Quelle: Kim, M.-C.: Farbbildreproduktion auf Bildschirmen aus multimedialen Bildvorlagen. Dissertation, RWTH Aachen, 2001.
 In der Filmmesstechnik wird nicht mit Transmissionsgraden sondern mit
optischen Dichten gearbeitet (vergleiche Kapitel Drucktechnik). Die optische
Dichte D eines Filters ist der negative Zehnerlogarithmus des
Transmissionsgrades τ:
D(λ ) = − log10 [τ (λ )]
→
τ (λ ) = 10 − D (λ )
Es bedeuten:
D(λ ) = 0
D(λ ) = 1
D(λ ) = 2
D(λ ) → ∞
→
→
→
→
τ (λ ) = 1
τ (λ ) = 0,1
τ (λ ) = 0,01
τ (λ ) = 0
 Die optische Dichte D, die sich von der Transmission abgeleitet, ist von der
Farbstoffdichte d zu unterscheiden, welche ein Maß für die
Farbstoffkonzentration ist.
Quelle: Schröder, G.; Treiber, H.: Technische Optik : Grundlagen und Anwendungen. 9. erw. Aufl. Würzburg: Vogel, 2002.
 Beispiel: messtechnisch ermittelte Werte für die Farben und die Trägerschicht
des Diafilms AGFA RS-100
Träger
Spektrale Empfindlichkeit der Fotoschichten eines
Farbnegativfilms
 Die spektrale Empfindlichkeit gibt die Strahlungsmenge in Watt * sec an, welche
bei einer bestimmten Wellenlänge erforderlich ist, um die betreffende
Filmschicht so zu belichten, dass nach einer vorgeschriebenen Entwicklung eine
bestimmte Dichte erreicht wird.
 Die Empfindlichkeit ist reziprok zu
dieser Strahlungsmenge und wird
meist in logarithmischer
Darstellung angegeben.
Belichtung und Schwärzung
 Als Eingangsgröße betrachtet man bei der Fotoschicht die Belichtung H:
H = E ⋅t
Einheit: lx·sec
 Aus der Entwicklung ergibt sich eine Verringerung der Transmission, die durch
die optische Dichte D beschrieben wird. Die optische Dichte D wird in der
Fotografie als Schwärzung D bezeichnet:
D(λ ) = − log[τ (λ )]
 Der Zusammenhang zwischen Schwärzung D und dem dekadischen Logarithmus
der Belichtung H wird als Schwärzungskurve dargestellt. Sie ist die
nichtlineare Kennlinie des Empfängers.
E = Beleuchtungsstärke
Schwärzungskurve, Gradation (1)
 Die Steigung γ = tan(α) des linearen Teils der Schwärzungskurve heißt
Gradation beziehungsweise Gamma dieses Films.
Nutzungsbereich
Empfindlichkeitszahlen (1)
 Die absolute Empfindlichkeit einer Fotoschicht ist umso höher, je niedriger die
zur Erreichung einer bestimmten Schwärzung notwendige Belichtung ist.
 In DIN 4512 ist die Minimalbelichtung HM (HC, HR) festgelegt, die zu einer
Schwärzungsdifferenz ∆D = 0,1 über der Grundschwärzung (Schleier) führt.
 Die Empfindlichkeit eines Films wird durch die DIN-Zahl angegeben:
DIN − Zahl = −10 log(H M )
 Im Gegensatz zu diesem logarithmischen DIN-System sind die ASAEmpfindlichkeitswerte der Empfindlichkeit direkt proportional.
 Mit der Bezeichnung ISO werden beide Werte angegeben, wie zum Beispiel
ISO 100/21º.
Die ISO-Angaben sind mit weiteren Angaben
zum verwendeten Entwicklungsprozess auf
dem Film angegeben.
ISO 100
ISO 800
ISO 1600
800
200
400
3200
100
ISO 200
ISO 400
ISO 1600
ISO 3200
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Filmempfindlichkeit
Sonderfall: Filme für Raster
 Im Rasterdruck sind lediglich zwei Zustände erwünscht:
 völlige Schwärzung
 keine Schwärzung
 Die Bildung von Grautönen ist unerwünscht. Deshalb verwendete man früher
zur Herstellung von Rastern sogenannte Lithfilme, deren Gradation bei γ = 8
liegt.
Positiv-Abzug von Negativ-Film (1)
 Beim Abzug wird ein farbverkehrtes Bild von einem Film erzeugt.
 Wird für die Vorlage ein Negativ-Film verwendet, so erhält man beim Abzug also
ein Positiv-Bild.
 Der Film wirkt als Filter während der Belichtung des Foto-Papiers.
 Bei der Entwicklung entstehen die farbigen Stellen auf dem Fotopapier.
 Die Farbwiedergabe beim Foto-Abzug beruht auf einem subtraktiven
Farbsystem mit den Primärvalenzen Cyan, Magenta und Gelb.
Positiv-Abzug auf Fotopapier
Filmbelichtung und Entwicklung
Positiv-Abzug von Negativ-Film (2)
Quelle: Saxby, G.: The Science of Imaging. London: Institute of Physics Publishing, 2002.
Kino (1)
 Die Filmtechnik wurde zunächst für den wissenschaftlichen Zwecke entwickelt.
Die erste Aufnahme eines Bewegungsablaufes stammt von Eadweard Muybridge
(1870). Mit mehreren Kameras nahm er Fotografien eines Pferdes im Galopp
auf, um zu beweisen, dass zu bestimmten Zeitpunkten kein Huf den Boden
berührte.
Quelle: www.wikipedia.de www.filmvorfuehrer.de
Kino (2)
 Durch rasche Abfolge solcher einzelner Fotografien kann man das menschliche
Auge überlisten und einen kontinuierlichen Bewegungsablauf vortäuschen.
Dabei muss die Bildrate schneller sein, als das zeitliche Auflösungsvermögen
des Auges.
 Das menschliche Auge verarbeitet ab etwa 16 bis 18 Bildern pro Sekunde
aufeinanderfolgende Bilder als bewegte Szene.
 Die Bildrate (oder Bildfrequenz) sollte daher einen Wert von ca. 20 fps (frames
per second) nicht unterschreiten.
 Übliche Bildraten:
 Kinofilm: 24 fps
 Fernsehen: 25 fps
 Die Bildfrequenz darf nicht mit der Bildwiederholfrequenz verwechselt
werden. Ist letztere zu niedrig, beginnt das Bild für den Betrachter zu flimmern.
Im Kino wird daher jedes Bild dreimal hintereinander projiziert, wodurch eine
Bildwiederholfrequenz von 72 Hz entsteht.
Kino (3)
 Der Kinofilm, welcher in den Projektoren
gezeigt wird, ist ein Positivfilm. Meist
wird jedoch ein Negativfilm
aufgenommen und dann durch
Kontaktkopie ein Positivfilm erstellt.
 Auch heute wird meist ein Kinofilm
zunächst noch auf analoges
Filmmaterial aufgenommen. Für digitale
Nachbearbeitung oder
Computeranimation wird das
Filmmaterial dann eingescannt.
 Für die Kino-Projektion werden die
Szenen wieder auf eine Filmrolle
gebracht.
 Warum?
Kino-Projektor (2)
Quelle: www.wikipedia.de, www.filmvorfuehrer.de
Digitales Kino
 Das digitale Kino (Digital Cinema, D-Cinema) ist
eine Kinotechnik, mit der die vorher übliche
mechanische und photochemische Speicherung
und Verbreitung von Filmen auf Filmrollen durch
digitale Verfahren ersetzt wird. Sie umfasst 2Dund 3D-Wiedergabe.
 Im weiteren Sinne bezeichnet „digitales Kino“ die
Digitalisierung der gesamten Produktionskette
von den Filmaufnahmen über die Postproduktion
bis hin zu Archivierung, Distribution und
Vorführung von Kinofilmen.
 Derzeit erfolgt in vielen Kinos die Umstellung auf
eine digitale Wiedergabe. Für kleine Kinos gibt es
öffentliche Förderprogramme. Die Zeiten für
„analoge“ Kinos neigen sich dem Ende zu.
Was sind die Vorteile für die Betreiber?
Digitaler Projektor der Fa. NEC
Impressum
Farbwiedergabe in den Medien
Vorlesung im WS 2012-13
Prof. Dr.-Ing. E. Dörsam
Technische Universität Darmstadt
Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren
Magdalenenstr. 2
64289 Darmstadt
http://www.idd.tu-darmstadt.de
9.1 Medien der Bildwiedergabe - Fotografie und Film | Farbwiedergabe in den Medien

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