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 124110 85 63 46 33 23 16
1/60 154141110 86 62 46 33 23
1/90 181166141111 84 63 47 33
1/125 206194169142111 86 64 46
1/180 227216196168139112 87 65
1/250 241234218195167142113 85
1/350 251247235216194168142112
1/500 254254248234216196169142
1/750 255254254247235218196169
1/1000255255254254247235218196
1/1500255255255255254248235218
1/2000255255255255255254248236
1/3000255255255255255255254248
1/4000255255255255255255255254

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