Wie ich eben feststellen mußte ist mein letzter Theoriebeitrag schon eine Weile her und es besteht dringender Nachholbedarf. 
Diesen Artikel hatte ich zwar vor einiger Zeit erstellt aber er sollte in meinem Blog nicht fehlen.
Kamera
Das heutige Wort Kamera leitet sich vom lateinischen Camera obscura (dunkler Raum) ab.
Doch was ist eine Camera obscura?
In einem komplett dunklen Raum befindet sich ein Loch in der Mitte einer Seitenwand.
Auf der gegenüber liegenden Wand entsteht als Projektion ein auf dem Kopf stehendes, spiegelverkehrtes Abbild der Umgebung des Raumes. Je kleiner das Loch, um so schärfer, aber leider auch um so dunkler die Abbildung.
Lochkamera
Mit Gesetzen der Optik hatte man sich schon ca. 330 v. Chr. beschäftigt.
Später wurden in dem Loch mit Linsen gearbeitet. Mittels dieser Linse läßt sich der Brennpunkt einstellen um somit ein schärfers Bild zu erhalten.
Siehe hier:
Linse 
Das ist immer noch das Grundprinzip der heutigen Kamera.
Doch damit hat man noch keine bleibenden Bilder gemacht.
Die ersten Aufnahmen sind im 19.Jahrhundert entstanden. Mittels diversen chemischen Substanzen wie eine Natriumthiosulfatlösung oder speziellem Asphaltlack. Das ganze klingt alles noch sehr abenteuerlich. Erst recht wenn es hier noch um Belichtungszeiten von acht Stunden geht.
Es wurde ausprobiert, die chemischen Elemente wurden ausgetauscht und so veränderte sich die Belichtungsdauer und die Bildqualität zum positiven.
Man stellt sich gar nicht vor wie viele Menschen daran beteiligt waren. Wieviel Zeit die investiert haben bis es zu solch einer für uns selbstverständlichen Sache kam wie der heutigen Digitalkamera.
1990 dann doch endlich gab es die erste kommerziell erhältliche Digitalkamera. Ob die natürlich an die Bildqualität von damaligen Kameras herankam laß ich jetzt mal im Raum stehen.
Die digitale Welt ist gar nicht soviel anders. Das einzige was sich geändert hat ist das Speichermedium. Das Prinzip der Camera obscura bleibt erhalten. Ob die Digitalisierung für den Otto-Normal-Verbraucher wirklich ein Vorteil war für bessere Bilder? Ich finde, jetzt hat er noch mehr Knöpfe zum verstellen.
Kamera
Doch wie funktioniert das digitale Speichermedium?
Das Schlüsselwort heißt hier CCD (Charge coupled Device). Dieses Bauteil sitzt hinter dem Objektiv und sammelt die verschiedenen Lichtsignale um diese in elektronische Signale umzuwandeln.
Natürlich gibt es gerade bei diesen Chips große Qualitätsunterschiede. Ein Nachteil ist somit bei günstigen Chips das diese ein eigenrauschen entwickeln. Dieses Rauschen legt sich somit auf das Bild was sich wiederrum in der Bildqualität wiederspiegelt.
Wieder spiegelt…. Spiegel?
Ah, wer weiß es ? Was ist Spiegelreflex?
Mittels einer Spiegelreflexkamera kann ich direkt durch das Objektiv schauen anstatt durch meinen Sucher. Somit kann ich mein Motiv optimal auswählen. Doch was erklär ich. Seht selbst:
Sucher-Kamera
Spiegelreflex
Ein jeder hat in seiner Behausung ein Wohnzimmer, zumindest was den mitteleuropäischen Standard angeht und ich lehne mich nicht allzu weit raus wenn ich sage daß an der Außenwand ein Fenster eingebaut ist.
In manchen Fällen kommt es vor das diese Fenster eine Jalousie vormontiert haben.
Nach dieser fabulösen Feststellung setze ich noch einen drauf und behaupte: Je größer das Fenster desto mehr Licht fällt in das Wohnzimmer. Da die meisten Wohnzimmer nach der Südseite ausgerichtet sind kann der Sonnenschein zu viel Licht in mein Wohnzimmer lassen und ich kann dieses mittels der Jalousie abdunkeln.
Doch was haben jetzt Fenster mit einem Fotoblog gemein?
Es geht mir um die Begriffe Blendenöffnung, Belichtungszeit und ISO-Wert. Wenn ich dem Wohnzimmer die Aufgabe als Bildaufnahmechip (CCD-Chip) übertrage, die Fenstergröße als Blendenöffnung fungiert und die Jalousie die Aufgabe der Belichtungszeit übernimmt so hab ich das Prinzip der Kamera dargestellt. Sehr vereinfacht natürlich aber mir geht es hier erstmal um das Grundverständnis der Begriffe.
Nochmal zusammengefasst:
Wenn zuviel Licht in mein Wohnzimmer einfällt kann ich es als störend empfinden. In dem ich die Jalousie betätige kann ich das einfallende Licht mittels der Jalousie verdunkeln. (Die Belichtungszeit)
Ich hätte aber auch die Möglichkeit mir ein kleineres Fenster einzubauen dadurch fällt weniger Licht ein. (Die Blendenöffnung)
Vielleicht sind es aber auch die viel zu hellen Möbel des Wohnzimmers die ich dann durch dunklere ersetze. (ISO-Wert)
Einzig und allein die Lichtquelle sorgt dafür damit mein Bild zustande kommt. Die variablen Dinge wie ich das Licht zuführe hängt von der Situation ab.
Im direkten Bezug heißt das folgendes:
Mittels der Belichtungszeit stelle ich ein wie lange der Chip belichtet wird. Je heller es ist desto kleiner die Belichtungszeit.
Durch die Blendenöffnung stelle ich die Größe des Lichteinfalls ein.
Durch den ISO-Wert kann ich die Empfindlichkeit des Chip’s einstellen.
Jemand der sich schon lange mit der Fotografie beschäftigt dürfte über diese simple Erklärung die Hände über dem Kopf zusammenschlagen doch der Laie kann vielleicht durch diese Erklärung die Begriffe besser visualisieren und umsetzen. Mir selbst war es auch kein leichtes diese Begriffe richtig zuzuordnen geschweige denn richtig anzuwenden. Die richtige Einstellung findet man raus durch a)ausprobieren und b)ein Grundverständnis für das was man macht.
Jetzt folgt mal was Theorie.
Womit wird eigentlich das Bild in einer digitalen Kamera aufgenommen? Zur Zeiten der analogen Fotografie war das klar. Wo man doch den “Film” selbst eingelegt hat.
Heute wird der Film durch einen CCD-Chip ersetzt. Dieser Chip sammelt die verschiedenen Lichtinformationen und speichert diese. CCD-Chip steht für charge coupled Device-Chip und bedeutet ladungsgekoppelter Baustein was die Wirkungsweise beschreibt.
Nach diesem Prinzip setzt der Chip den unterschiedlichen Lichteinfluss in Ladung um. Je mehr Licht desto größer die Ladung. Um jetzt hier nicht in einen Physik-Kurs zu verfallen lassen wir das auch gerade mal so stehen.
Dieser Chip wurde im Laufe der Zeit immer weiter entwickelt um z.B. die Möglichkeit der Serienbilder schneller durchführen zu können. Das Problem ist das die Ladung aus dem Chip erstmal “abtransportiert” werden muß um dann neu belichten zu können. Hier war Schnelligkeit gefragt.
Des weiteren wurde die Möglichkeit der Belichtungszeit verbessert. Um mit langen Belichtungszeiten zu arbeiten muss der Chip sehr schwach angesteuert werden um nicht zu viel Licht aufzunehmen. Außerdem ist es notwendig die einzelnen Aufnahmekammern sehr stark zu isolieren um nicht ein verwischen der Farben zu provozieren.Aber auch im umgekehrten Falle muß der Sensor bei kurzen Belichtungszeiten die Schnelligkeit besitzen genug Informationen aufzunehmen und am besten natürlich ohne Rauschen zu verursachen.
Diesen Chip oder auch Sensor gibt es in verschiedenen Formaten(Vollformat,Mittelformat,Kleinbild,APS-C,usw.) ebenso auch in verschiedenen Ausführungen. Als Beispiel benutzt der Hersteller Sigma eigens entwickelte Foveon-Sensoren. Hierbei handelt es sich um einen Dreischichtsensor der rotes,grünes und blaues Licht separat aufzeichnet.
Am gängigsten dürfte wohl der CMOS-Sensor sein wie er in der EOS-Reihe von Canon verwendet wird. Der CMOS arbeitet nach den Prinzipien des CCD-Chips auf die ich wie oben schon gesagt nicht weiter eingehen wollte. Es sei nur soviel gesagt das er mit verschiedenen Schieberegistern arbeitet wo die Daten ausgelesen werden.
Vor jedem dieser Sensoren sitzt ein Infrarot- Sperrfilter der dazu dient um Wellenbereiche auszublenden die das menschliche Auge nicht wahrnehmen kann. Ohne diesen Filter würde eine unechte Bildwiedergabe entstehen und die Farben darstellen die das Auge real nicht erkennt. Der Vorteil das Sensoren auch außerhalb unseres Sehvermögens aufzeichen können findet sich z.B. in Wärmebildkameras wieder.
Bei vielen Spiegelreflexkameras werden die ausgelesenen Daten im RAW-Format gespeichert und sind die Rohdaten. Diese Rohdaten sind herstellerspezifisch und benötigen zur weiteren Bearbeitung die Software des Herstellers. Wohin gegen die meisten Kompaktkameras die Daten umrechnen und als JPG-Datei speichern. Aber mit JPG und Raw Dateien könnte man wieder einen neuen Artikel schreiben.
