Multimedia
Praktikum
Bildgewinnung und Bilddarstellung
Meine Damen, meine Herren,
mit der letzten Lektion werden wir fürs Erste den technischem Teil der
Vorlesung verlassen und uns dem pragmatischen Teil zuwenden. Es gibt noch viel
zu sagen, und ich behalte es mir
vor, den technischen Teil nach und nach zu ergänzen und zu
vervollständigen. Achten Sie bitte im Inhaltsverzeichnis auf das Anhängsel
.
Heute beschäftigen wir uns mit dieser Kamera:
BedienungsanleitungDie Canon Powershot G2 ist eine digitale Kamera, die auf einem CCD-Sensor mit 2272 x 1704 Fotosensoren und einem 10-Bit-Analog-Digital-Wandler basiert. Die Kamera ist in der Lage, Raw-Bilder zu speichern. Für die Speicherung der Bilder steht in der Kamera ein CompactFlash™-Speicher mit einer Kapazität von 1 GByte zur Verfügung. Weiterhin verfügt die Kamera über ein Zoom-Objektiv mit einer realen Brennweite von 7-21 mm. Bei der Powershot G2 entspricht dies einer Äquivalenzbrennweite von 34-102 mm. Im Folgenden werde ich Brennweiten immer in der Äquivalenzbrennweite angeben. Das Objektiv ist für eine digitale Kamera recht lichtstark. Bei 35 mm Brennweite steht Blende 2, bei 102 mm immerhin noch Blende 2.5 zur Verfügung. Neben dem optischen Sucher ist auf der Rückseite auch ein schwenkbarer LCD-Farbmonitor verfügbar. Wie heute üblich werden Belichtung und Entfernung automatisch gemessen und eingestellt. Die Kamera verfügt über einen eingebauten Blitz.
Damit ist die Kamera grob beschrieben. Einige der Ausstattungsmerkmale verdienen jedoch eine etwas genauere Betrachtungsweise.
CompactFlash™ Karte
Die Powershot G2 verwendet zum Abspeichern ihrer Bilder eine so genannte CompactFlash Karte, die auch als CF-Karte bezeichnet wird. Dies ist eine der ältesten Speichertechnologien, aber immer noch die bedeutendste. Daneben werden am Markt Kameras, die andere Technologien nutzen, angeboten. Ohne näher darauf einzugehen seien erwähnt: die SmartMedia Karte, Sonys Memory Sticks, die MultiMediaCard, Panasonics Secure Digital Card und die xD-Picture-Card. Im Vergleich zu CompactFlash-Karten bieten einige dieser Karten kleinere Abmessungen an, einige haben Preisvorteile und andere werden von großen Firmen propagiert. Bis heute gilt allerdings, dass alle diese Speicherkarten nicht an die hohen Speicherkapazitäten heranreichen, wie sie von CF-Karten angeboten werden.
In der Kamera des Praktikums ist eine CF-Karte vom Typ II eingebaut, und zwar ein so genanntes Microdrive mit einer Speicherkapazität von 1 GByte. Diese Microdrives sind kleine Platten mit einer Speicherscheibe aus Keramik. Sie bieten eine hohe Speicherkapazität auf kleinem Raum, ziehen jedoch im Betrieb relativ viel Strom.
Vom Betriebssystem werden die Speicherkarten als externe Plattengeräte behandelt. Sie enthalten ein normales File-System und sind im FAT-Format formatiert. Die aufgenommen Bilder werden als einzelne Dateien abgelegt. Raw-Bilder haben den Datentyp CRW, JPEGs die Endung JPG.
Beim Belichten eines Bildes sammelt jedes der 2272 mal 1704 Fotoelemente 10 Bit Daten. Dies entspricht einem Grundspeicherbedarf von gut 4.6 MByte für jedes Raw-Bild. Allerdings nutzt die Powershot zum Speichern eine verlustfreie Komprimierung. Der Speicherbedarf der Bilder ist also etwas kleiner. Typisch werden 3.4 MByte abgelegt. Damit kann die 1 GByte Speicherkarte rund 300 Bilder aufnehmen. Für die meisten Urlaubsreisen dürfte das reichen, ohne dass der digitale Film gewechselt werden muss.
Die Kamera bietet auch die Möglichkeit an, aufgenommene Bilder im JPEG-Format (Joint Photographic Experts Group) zu speichern. JPEG ist ein weit verbreitetes Format, das Bilder unter Inkaufnahme von Bildinformationsverlust Platz sparend mit 8-Bit-Farbtiefe speichert. Plant man eine Bearbeitung der Bilder, so ist das JPEG-Format ungeeignet. Wir werden es in unserem Praktikum nicht verwenden.
Leider gibt es keine Firmen unabhängige Definition des Raw-Formats. Aus diesem Grund können fast alle Bildbearbeitungsprogramme die Bilddateien auch nicht direkt öffnen. Hierzu dient stattdessen ein spezielles von der Firma Canon bereitgestelltes Program: der RAW Image Converter. Dieses Programm gestattet es, Raw-Dateien zu lesen, in das bekannte TIFF-Format (Tagged-Image File Format) umzuwandeln und dann auf der lokalen Platte des Rechners abzulegen. TIFF kann im Gegensatz zu JPEG auch Bilder mit höherer Farbtiefe ablegen. Allerdings muss unser Raw-Bild mit 10-Bit-Farbtiefe als TIFF-Bild mit 16-Bit-Farbtiefe gespeichert werden. Das ist die Umwandlung, die uns ausschließlich interessiert. Sie erzeugt allerdings recht große Bilder von kapp 23 MByte.
Objektive sind eines meiner Lieblingsthemen. Deswegen gestatten Sie mir hierzu einige Anmerkungen, die nicht nur für digitale Kameras gelten. Der Brennweitenbereich von 35mm bis 100mm, über den das Canon-Zoom verfügt, ist der klassische Brennweitenbereich für den kleinen Stadtbummel. Die beiden folgenden Aufnahmen aus meiner Hühnerserie sind unbeschnitten und zeigen den Perspektiveumfang, den dieser Bereich bietet.
Hühner im Regen
Objektive, deren Brennweite sich durch internes Verschieben der Linsenglieder verändern lässt, werden gemäß DIN 19040 als Vario-Objektive bezeichnet. Im englischsprachigen Raum ist jedoch der Begriff Zoom-Objektiv üblich. Ich werde beide Begriffe synonym verwenden. Nach der klassischen Fotoweisheit bieten Zoom-Objektive eine schlechtere Qualität als Festbrennweiten. Wie viele klassische Fotoweisheiten ist diese Einschätzung in ihrer Allgemeinheit heute nicht mehr aufrecht zu halten. So gilt das Vario-Objektiv 4.8/60-120mm zur Hasselblad als das beste z.Zt. am Markt erhältliche Objektiv überhaupt, zumindest soweit man Güte eines Objektivs messtechnisch fassen kann. Außerdem sind manche Spitzenobjektive, von denen man es gar nicht vermutet, Zoom-Objektive. Mein persönliches Lieblingsobjektiv ist das Apo-Macro-Elmarit-R 2.8/100mm zur Leica R Serie. Es ist ohne Zubehör von Unendlich bis 23 cm Abstand zu fokussieren. Um die Abbildungsleistung dabei auf einem konstant hohen Niveau zu halten, verschieben sich innerhalb des Objektivs Linsen gegeneinander. Dies ist mit einer Brennweitenänderung von 100 mm auf 92 mm verbunden.
Das Canon-Objektiv hat eine Lichtstärke (= größte Blende) von 2. Für eine digitale Kamera ist das ein ungewöhnlich lichtstarkes Objektiv.
Die
Blende ist ein rein aus der Geometrie des Objektivs berechneter Wert. Er ist
definiert als
Blende =
Objektivöffnung / Brennweite (jeweils in mm gemessen).
Ein Normalobjektiv mit einer Brennweite von 50 mm, dessen Frontlinse einen Durchmesser von 25mm hat, besitzt demnach die Lichtstärke 2 wie unser Canon-Zoom. Die übliche Blendenskala nimmt Werte von
Von oben nach unten:
● Entfernungsskala
● Tiefenschärfe
● Blendenskala
1.4 - 2 - 2.8 - 4
- 5.6 - 8 - 11 - 16
an. Wie Sie sehen, kommt man von einem zum anderen Blendenwert durch eine Multiplikation mit der Zahl 1.4. Das ist näherungsweise der Wert von Wurzel 2. Damit ist die Blendenskala so aufgebaut, dass sich von einer Blende zur anderen die Lichtmenge jeweils halbiert. Allerdings sagt die Lichtstärke nur annähernd etwas über die absolute Lichtmenge aus, die ein Objektiv maximal zu sammeln in der Lage ist. Eine entscheidende Rolle spielt auch die Anzahl der Linsen und deren Vergütung. Man rechnet je Glas-Luft-Linsenfläche mit einer Lichtminderung von 5 - 10%. Das Canon-Zoom besteht aus 8 Linsen in 7 Gruppen, d.h. zwei Linsen sind miteinander verkittet. Damit beinhaltet das Objektiv 14 Licht-Glas-Flächen. Wenn an jeder Fläche nur 5% durch Streuung verloren gehen, so wird weniger als die Hälfte des Lichtes durchgelassen. Oder anders ausgedrückt, es geht eine ganze Blendenstufe verloren. Diesen Verlust gleicht die Belichtungsautomatik natürlich aus.
Tessar-Typ
Festbrennweitenliebhaber, zu denen ich, wie ich gestehe, auch gehöre, schwärmen von den 4-linsigen Konstruktionen. Das Tessar™ galt als das Adlerauge unter den Objektiven. In seinem Artikel Leica M Objektive schwärmt Erwin Puts von den ... zerbrechlich scharf abgebildeten feinen Details ..., die das Elmar M 2.8/50 (auch ein Tessar-Typ) bietet.
Als letztes zu diesem Thema sei noch angefügt, dass 8 Linsen eigentlich eine sehr einfache Konstruktion für ein Vario-Objektiv sind. Konstruktionen mit bis zu 20 Linsen und 15 Gruppen findet man bei allen renommierten Firmen.
Trotz des Lichtverlusts durch die vielen Linsen ist das Powershot-Zoom als recht lichtstark einzustufen. Für eine digitale Kamera mit einem der kleinen CCD-Sensoren ist ein lichtstarkes Objektiv sehr anzuraten. Der kleine Chip bedingt nämlich, wie wir gesehen haben, kleine reale Brennweiten, hier 7 mm. Ein Objektiv mit einer solchen realen Brennweite hat eine ungewöhnliche Eigenart: es verfügt über eine extreme Tiefenschärfe. Die Tiefenschärfe ist der Entfernungsbereich, der bei einer Aufnahme auf dem Foto scharf abgebildet wird. Das Canon-Zoom bildet selbst bei Blende 2 einen Bereich von 1 - 2 m bis Unendlich scharf ab. Bei manchen Aufnahmen mag man das begrüßen, bei vielen Aufnahmen ist es jedoch ausgesprochen lästig und führt zu unschönen Bildern. Bei Nahaufnahmen, z.B. von einer Blume, oder bei Portraits soll der Schwerpunkt auf der Blume oder dem Gesicht liegen. Der Hintergrund soll möglichst verschwimmen, um das Gesicht oder die Blume frei zu stellen. Dieses Hervorheben des Vordergrundes durch die Unschärfe des Hintergrundes ist mit einer Kamera mit einem kleinen Sensor nicht möglich.
90 mm Blende 4 Kleinbild gegen 100 mm Blende 2 Powershot
Solch einen fliegenden Teddy frei gestellt vom Hintergrund aufzunehmen ist mit der Powershot nicht möglich. Bei der Aufnahme des Krokusses ist die Garage in 15 m Entfernung noch deutlich zu erkennen. Das Bild wirkt unruhig. Eine kleinere Blende, wie 4, hätte diesen Effekt noch verstärkt.
Natürlich liegt dieses Problem nicht in der Technik der digitalen Kamera an sich, sondern wird durch den kleinen Bild-Sensor bewirkt. Die Contax N Digital hat mit ihrem 24x36 mm großem Sensor dieses Problem nicht. Andererseits bildet auch die Kleinstbildkamera Minox mit ihrem Negativformat von 8x11 mm bei Blende 4 von 1m bis Unendlich alles scharf ab.
Die Suchersituation ist wie bei allen digitalen Kameras, die keinen Spiegelreflex-Sucher haben, nicht ideal, obwohl die Powershot über zwei Suchersysteme verfügt. Zum einen gibt es einen optischen Sucher, der zu jedem Zeitpunkt an die verwendete Brennweite angepasst wird. Zum anderen gibt es einen kleinen TTL-Monitor, der allerdings für mehrere Zwecke verwendet wird. Wird er als Sucher genutzt, so ist er direkt mit dem Bild-Sensor-System gekoppelt und zeigt das Bild im Wesentlichen so an, wie es beim Betätigen des Auslösers aufgenommen wird. Außerdem werden auch noch eine Reihe von Aufnahmeparametern angezeigt.
Ist ein Bild angefertigt worden, kann der Monitor auch zu einem ersten Blick auf das neue Foto genutzt werden. Das Bild ist sehr klein mit einer Diagonale von 1.8 Zoll (= 4.5 cm) und besteht aus rund 100.000 Punkten. Ich halte eine Beurteilung des Bildes auf diesen Mini-Monitor nur in Sonderfällen für möglich. Wünschenswert wäre ein Monitor mit einer Diagonale von ca. 9 cm. Das wäre dann eine Bildgröße, die dem Sucher einer Mittelformatkamera entspräche. Eine Kamera mit einem solchen Sucher könnte eine echte Konkurrenz zu Spiegelreflexkameras sein.
Die Canon-Kamera verfügt über ein vollautomatisches Belichtungssystem. Es kann auf vielfache Weise eingesetzt werden. Neben der Vollautomatik und einer völlig manuellen Einstellung gibt es auch die Möglichkeit, die Blende vorzuwählen und die zugehörige Zeit dazu regeln zu lassen. Diese Zeitautomatik wird von uns im Wesentlichen genutzt werden. Mit der Blende kann die Tiefenschärfe festgelegt werden. Dies ist ein bewusst einzusetzendes Gestaltungsmittel. Die zugesteuerte Zeit hat keinen Einfluss auf die Gestaltung des Bildes.
Nur wenn die Zeit zu lang wird und Verwacklung droht oder wenn eine schnelle Bewegung eingefroren werden soll, werden wir die Blendenautomatik benutzen. Hier wird die Zeit vorgegeben und die Blende automatisch dazugesteuert.
Die Vollautomatik und den Blitz werden wir nicht verwenden. In beiden Fällen hat man keinen Einfluss auf die Gestaltung des Bildes.
Die Entfernung wird durch einen Sensor hinter dem Objektiv automatisch gemessen. Zwar kann die Powershot auch manuell fokussiert werden, sie bietet aber keine Hilfsmittel, wie Messsucher oder Spiegelkasten an, um dies definiert zu tun. Will man die Entfernung nicht einfach schätzen, so ist man auf die Fokussierautomatik angewiesen. Diese arbeiten zwar inzwischen in der Standardsituation (helles Licht, guter Kontrast) recht gut, trotzdem ist man stets ein wenig zwischen Scylla und Charybdis. Die Einstellung der Entfernung benötigt nämlich eine unangenehm lange Zeit. Möchte man eine Person fotografieren und drückt in dem Moment, in dem sie einen anlächelt, auf den Auslöser, so beginnt die Entfernungsmessung (typisch 0.4 sec), und erst danach wird wirklich ausgelöst. Häufig hat die Person sich dann schon abgewandt. Die so genannten superschnellen (und superteuren) Kameras schaffen 0.2 sec, aber auch das ist unangenehm lang. Es gibt einen Ausweg. Die Kamera bietet an, die Entfernungseinstellung dauernd aktuell zu halten. Dann allerdings haben Sie ein dauernd summendes, weil nachfokussierendes Gerät in der Hand, und der Stromverbrauch ist beträchtlich.