Belichtungsdiagramm Canon EOS 400D
Das System Blende-Belichtungszeit
Die Belichtungszeit und die Blende bilden seit Beginn der Fotografie
die Hauptparameter bei der Aufnahme eines Fotos.
Hinter den beiden Zahlen steckt ein durchdachtes System.
Mittels einer digitalen Spiegelreflexkamera und eines Matlab-Skriptes ist es
auf einfache Weise möglich dem System auf den Grund zu gehen.
Zunächst ist es wichtig die Bedeutung der beiden Kernparameter zu verstehen.
Während die Belichtungszeit eine direkte physikalische Größe ist, steckt bei
der Blendenzahl etwas mehr dahinter.
Die Blende ist als Verhältnis aus Brennweite und Öffnungsweite
(Durchmesser) eines Objektivs definiert. Diese Definition erlaubt es
die Blendwirkung unabhänging vom Objektiv in einem greifbaren Wert auszudrücken.
Soll das ins Objektiv einfallende Licht um die
Hälfte abgeschwächt werden, so muß die Fläche durch die das Licht
durchtritt halbiert werden. Mit der Flächendefinition des Kreises
A=ϖ*r*r errechnet man, dass die
Öffnungsweite um den Faktor 1.41 (Wurzel von 2) verkleinert werden muß.
Entsprechend wird aus
Blende 5.6 nun Blende 7.9 oder grob 8.0. Üblicherweise ist die Blende
in 1/2-Schritte unterteilt. Moderne DSLRs erlauben sogar die Auswahl
zwischen 1/3- und 1/2-Schritten. Eine halbe Blendenstufe entspricht einer
Änderung der Lichtdurchtrittsfläche um 1.41 (Wurzel von 2), folglich muß der
Blendendurchmesser um 1.189 (Wurzel von Wurzel 2) verändert werden. Aus Blende
5.6 wird dann rund 6.7.
Eine 1/3-Blendenstufe entspricht einer
Änderung der Lichtdurchtrittsfläche um 1.26 (dritte Wurzel von 2). Daraus
resultiert eine Änderung des Blendendurchmessers und somit der Blendenzahl
um 1.1225 (Wurzel von dritte Wurzel 2). Aus Blende
5.6 wird nun rund Blende 6.3.
Belichtungskurven Canon EOS 400D
Das folgende Diagramm visualisiert die Belichtungsstärke für variierende
Belichtungszeiten und Blendenzahlen bei konstantem Lichteinfall am Beispiel
der digitalen Spiegelreflexkamera Canon EOS 400D.
Um eine konstante
Belichtung des Lichtsensors zu erreichen wurde das Objektiv mit einem weißen
Blatt Papier abgedeckt das mit einer Lampe beleuchtet war. Anschließend wurde ein
Weißabgleich durchgeführt. Ein Exemplarbild
der Testreihe ist
hier zu finden.
Auf der Abszisse des Diagramms ist die Belichtungszeit der Übersichtlichkeit wegen
logarithmisch aufgetragen.
Die Ordinate stellt linear die Blendenzahl so wie sie in der Kamera angezeigt wird
dar.
Die Isolinien geben die mittlere Belichtung des in Graustufen konvertierten
Farb-JPGs wieder. Da es sich um ein 8-Bit Bild handelt, erstreckt sich der
Wertebereich zwischen 0 und 255. Die Testreihe wurde so angesetzt, dass sich
für die Extremwerte der Belichtungszeit eine vollständige Überbelichtung oder ein
komplett dunkles Bild ergibt.
Die Belichtungswerte sind in der folgenden Tabelle nochmal als Zahlen mit dem entsprechenden Grauwert als Hintergrund aufgelistet.
t/Fn | 5.6 | 6.7 | 8.0 | 9.5 | 11.0 | 13.0 | 16.0 | 19.0 |
1/1 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1/1.4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1/2 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1/3 | 10 | 8 | 4 | 4 | 2 | 1 | 0 | 0 |
1/4 | 12 | 10 | 8 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 |
1/6 | 17 | 14 | 10 | 8 | 4 | 3 | 2 | 1 |
1/8 | 30 | 25 | 18 | 12 | 7 | 6 | 3 | 2 |
1/10 | 41 | 31 | 21 | 17 | 11 | 7 | 5 | 3 |
1/15 | 50 | 42 | 31 | 25 | 16 | 12 | 7 | 5 |
1/20 | 76 | 59 | 44 | 34 | 22 | 15 | 11 | 8 |
1/30 | 95 | 85 | 64 | 46 | 33 | 23 | 16 | 11 |
1/45 | 124 | 110 | 85 | 63 | 46 | 33 | 23 | 16 |
1/60 | 154 | 141 | 110 | 86 | 62 | 46 | 33 | 23 |
1/90 | 181 | 166 | 141 | 111 | 84 | 63 | 47 | 33 |
1/125 | 206 | 194 | 169 | 142 | 111 | 86 | 64 | 46 |
1/180 | 227 | 216 | 196 | 168 | 139 | 112 | 87 | 65 |
1/250 | 241 | 234 | 218 | 195 | 167 | 142 | 113 | 85 |
1/350 | 251 | 247 | 235 | 216 | 194 | 168 | 142 | 112 |
1/500 | 254 | 254 | 248 | 234 | 216 | 196 | 169 | 142 |
1/750 | 255 | 254 | 254 | 247 | 235 | 218 | 196 | 169 |
1/1000 | 255 | 255 | 254 | 254 | 247 | 235 | 218 | 196 |
1/1500 | 255 | 255 | 255 | 255 | 254 | 248 | 235 | 218 |
1/2000 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 254 | 248 | 236 |
1/3000 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 254 | 248 |
1/4000 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 254 |
Das Matlab-Skript zum Erzeugen der Diagramme ist hier zu finden: exposure.m. Kopiert man die Datendatei exposuredata.mat in das Arbeitsverzeichnis, so können die Diagramme auch ohne die dazugehörigen 200 Bilder erzeugt werden. Eine Tabelle mit den Werten im ASCII-Format kann hier heruntergeladen werden: exposure.ascii.
Praxis und Theorie im Vergleich
Anhand der obenstehenden Diagramme kann die Funktion der Blende in der Praktixis überprüft werden. Durch die Erhöhung der Blende um eine ganze Stufe und die gleichzeitige Verdopplung der Belichtungszeit sollte theoretisch die gleiche Belichtung erreicht werden, da integral genauso viel Licht auf den Sensor wirkt. Es sollten also auf den Diagonalen in der oberen Tabelle im nicht übersteuerten oder unterbelichteten Bereich immer gleiche Werte stehen. Entsprechend müssten die Isolinien in dem Belichtungsdiagramm Geraden sein. Die rein visuelle Betrachtung der Tabelle bestättigt die Theorie relativ gut. Rein zahlenmäßig sind nur geringe Abweichungen bemerkbar. Im Großen und Ganzen kann festgestellt werden, dass das System Belichtungszeit/Blendenzahl in der Praxis bei der EOS 400D seiner ursprünglichen Idee entsprechend funktioniert.
Links
http://de.wikipedia.org/wiki/Fotografische_Blende - Ein interessanter Beitrag zum Thema Blende in der Fotografie