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Bereits im Jahre 1890 wurde die Schwärzungskurve durch den Schweizer FERDINAND HURTER (1844-1898) und den Engländer VERO CHARLES DRIFFIELD (1848-1915) populär. Sie beschreibt die Stärke der Schwärzung auf der Filmschicht, die durch unterschiedliche Lichtmengen während der Belichtung verursacht wird. Die Filmhersteller liefern auf Wunsch zu ihren Filmen Datenblätter mit Schwärzungskurven aus, mit deren Hilfe der Fotograf die Belichtungsmessung gezielt durchführen und gegebenenfalls mit der Entwicklung abstimmen kann.
Aus der Schwärzungskurve läßt sich ablesen, wie Helligkeitsunterschiede im Motiv als Helligkeitsunterschiede auf dem Film wiedergegeben werden. Für eine `naturgetreue\' Wiedergabe sollte eine doppelt so helle Motivstelle im späteren Bild auch doppelt so hell erscheinen, eine dreifach hellere dreimal so hell usw.
Abbildung 4.4 auf zeigt die Schwärzungskurve eines Schwarzweißnegativfilms. Waagrecht ist die Lichtmenge, die den Film belichtet, abzulesen. Je weiter man nach rechts geht, desto heller ist das Licht. Senkrecht kann man die Stärke der Schwärzung ablesen, die durch eine bestimmte Lichtmenge verursacht wurde. Je weiter oben abgelesen wird, desto stärker ist die Schwärzung und um so dunkler das Negativ. Zum Ablesen geht man von einer Lichtmengenstelle auf der waagrechten Achse senkrecht nach oben, bis man auf die Kurve trifft. Auf der senkrechten Achse kann man dann für diesen Punkt entnehmen, welche Schwärzung die Lichtmenge verursacht hat.
Als Maßeinheiten für die Lichtmenge können z.B. das Lux oder einfach nur Verhältniswerte angegeben werden, wie das in der Regel der Fall ist. Die Verhältniswerte der waagrechten Achse sind sogenannte Logarithmen mit der Basis 10, also die Hochzahl von 10. Wenn man 10 mit diesen Zahlen potenziert, erhält man die direkten Werte. Die Zahl 1 bedeutet demnach 10, denn 10 hoch 1 ist 10. Die Zahl 2 steht für 100 und die Zahl 3 bezeichnet den Wert usw. Natürlich kann man 10 auch mit nicht ganzzahligen Werten potenzieren, z.B. mit 0,1, 0,3 oder 1,5. Mit Hilfe eines wissenschaftlichen Taschenrechners lassen sich die Ergebnisse leicht ausrechnen.
Von einer Zahl zur nächsten, die um 1 größer ist, verzehnfacht sich die den Film belichtende Lichtmenge. Ein Schritt um 0,3 nach rechts bedeutet eine Verdoppelung der Lichtmenge.
2. Man spricht hier auch von relativer Belichtung, weil man zwar ablesen kann, um welchen Faktor sich eine bestimmte Lichtmenge von einer anderen unterscheidet, die direkte Angabe einer Beleuchtungsgröße, z.B. die Beleuchtungsstärke in Lux, fehlt jedoch.
Die Zahlen auf der senkrechten Achse beschreiben die Stärke der Schwärzung in Dichtewerten. Die Dichte ist ein Maß für die Lichtundurchlässigkeit des Films und ist um so größer, je weniger Licht hindurchgelassen wird. Zu ihrer Bestimmung schickt man Licht durch das Negativ und mißt sowohl die Lichtmenge, bevor das Licht durch das Negativ geht, als auch die Lichtmenge, die das Negativ passiert hat. Das Verhältnis der eingestrahlten Lichtmenge zur durchgelassenen Lichtmenge wird als Opazität bezeichnet. Wenn eine Negativstelle nur 1/100 des Lichts hindurchläßt, ist die eingestrahlte Menge 100 mal so groß wie die durchgelassene Lichtmenge und die Opazität beträgt demnach 100.
Die Dichte ist der Zehner-Logarithmus der Opazität. Der Dichtewert 2 besagt, daß der Film nur 1/100 der Lichtmenge hindurchläßt, denn die Opazität beträgt 100 und der Zehner-Logarithmus von 100 ist 2. Die Zahl 3 beschreibt schon ein kohlrabenschwarzes Negativstück: Vom eingestrahlten Licht wird nur der tausendste Teil hindurchgelassen.
Betrachten wir einmal Abbildung 4.4 auf Seite etwas näher. Die Kurve beginnt links geringfügig oberhalb der Dichte Null. Dieser Bereich ist mit der Ziffer 1 gekennzeichnet und besitzt den Namen (Grund-) Schleier. Er entsteht durch den Entwickler. Selbst wenn Bildstellen nicht belichtet wurden, erzeugt der Entwickler geringe Mengen Silber, so daß der Film dort nicht hundert Prozent Licht, sondern etwas weniger durchläßt. Im Bereich des Schleiers verläuft die Kurve parallel zur Lichtmengenachse.
Erst ab einer bestimmten Lichtmenge wird der Film stärker als durch die schleiernde Wirkung des Entwicklers geschwärzt. Von dort an beginnt die Kurve nach oben zu verlaufen, zu steigen. Der mit Ziffer 2 gekennzeichnete Teil heißt Durchhang.
Die Filmempfindlichkeit wird 0,1 Dichteeinheiten oberhalb des Schleiers gemessen: Man geht von der senkrechten Achse ab dem Schleierwert um 0,1 Einheiten nach oben und dann nach rechts bis zur Kurve. Wo man diese trifft, läßt sich auf der waagrechten Achse die Lichtmenge ablesen, welche den Film für das Auge sichtbar stärker als der Grundschleier schwärzt. Je geringer die dazu notwendige Lichtmenge ist, desto lichtempfindlicher ist der Film.
Übrigens: 1 DIN Empfindlichkeitsunterschied entspricht einem Dichteunterschied von 0,1. Das heißt, wenn ein um 1 DIN lichtempfindlicherer Film von der gleichen Lichtmenge belichtet wird, so ist seine Dichte um 0,1 größer. Das ist das 1,26-fache. Der Meßpunkt der Empfindlichkeit ist in Abbildung 4.4 mit dem Buchstaben `E\' gekennzeichnet.
Abbildung: Schwärzungskurve eines Schwarzweißnegativfilms. Die Zahlen auf der waagrechten Achse beschreiben die Lichtmenge, auf der senkrechten Achse ist die Negativdichte (Lichtundurchlässigkeit) aufgetragen. Die Abstufung ist logarithmisch, bei einer um 1 größeren Zahl hat sich die Intensität um das 10-fache erhöht. 1=Schleier, 2=Durchhang (Schwelle), 3=geradliniger Teil, 4=Schulter, 5=Maximaldichte
Nach Ziffer 2 verläuft die Kurve in etwa geradlinig (Ziffer 3). Dieser Bereich bestimmt die wesentlichen Eigenschaften des Films. Nach ihm richtet sich die Belichtungsmessung. Der geradlinige Kurventeil bestimmt, wie Unterschiede in der Motivhelligkeit später auf dem Foto erscheinen. Diese können ebenso wie in Wirklichkeit wiedergegeben werden, aber auch stärker oder schwächer. Entweder erscheint eine doppelt so helle Motivstelle auch auf dem Foto doppelt so hell oder aber weniger oder mehr.
Ab Ziffer 4 verläuft die Kurve wieder deutlich flacher. Dieser Bereich wird als Schulter bezeichnet. Sowohl in der Schulter als auch im Durchhang werden unterschiedliche Motivhelligkeiten weniger verschieden als in Wirklichkeit wiedergegeben. Doppelt so helle Motivstellen in Schulter und Durchhang erscheinen auf dem entwickelten (Positiv-) Bild weniger als doppelt so hell.
Ziffer 5 in Abbildung 4.4 ist der höchste Punkt der Kurve und heißt Maximaldichte. Dort ist der Film am dunkelsten und läßt am wenigsten Licht hindurch.
Durch eine noch stärkere Belichtung, welche die Maximaldichte verursacht, verliert der Film wieder an Dichte. Die Kurve verläuft dann nach unten; die Aufnahme `kehrt sich um\'. Dieser Bereich wird als Solarisationsbereich bezeichnet und für Direktpositivmaterial genutzt. Dazu werden die Filme vor der Belichtung bis zur Maximaldichte geschwärzt. Die
Entwicklung nach erneuter Belichtung ergibt dann Diapositive.
Befassen wir uns einmal näher mit dem geradlinigen Teil der Schwärzungskurve: Dieser kann flach oder steil verlaufen.
Eine geringe Kurvensteigung bedeutet, daß Helligkeitsunterschiede des Motivs weniger unterschiedlich auf dem Film wiedergegeben werden. Ein starke Steigung bewirkt, daß Motivhelligkeitsunterschiede auf dem Film drastischer ausfallen. Nur wenn der geradlinige Kurventeil im 45 Winkel steigt, erscheinen Unterschiede in der Motivhelligkeit gleichermaßen abgestuft auf dem Film.
In Abbildung 4.4 ist der geradlinige Kurventeil durch eine gestrichelte Linie verlängert. Im Schnittpunkt der Verlängerung mit der horizontalen Achse ist der griechische Buchstabe Alpha eingezeichnet, der den Winkel der Kurvensteigung im geradlinigen Mittelteil bezeichnet. In der Abbildung ist er etwas größer als 45. Wenn man also von einer Zahl auf der Lichtmengenachse, zur Kurve hochgeht und dann nach links und dies mit einer anderen Zahl wiederholt, wird man feststellen, daß die Differenz zwischen beiden Zahlen auf der senkrechten Achse größer ist. Das bedeutet, daß dieser Film Motivhelligkeitsunterschiede stärker registriert.
Die Steigung der Kurve wird auch als Gammawert bezeichnet. Er ist nichts anderes als der Tangens, eine Winkelfunktion, des eingezeichneten Winkels Alpha. Je größer der Gammawert ist, desto stärker steigt die Kurve.
Die Filmentwicklung übt einen nicht unwesentlichen Einfluß auf den Gammawert aus. Wenn man den Film länger entwickelt, wächst der Gammawert, kürzere Entwicklungszeiten bewirken einen geringeren Gammawert.
Der Gammawert wird auch als Gradation des Filmes bezeichnet. Wenn die Kurve schwach steigt, der Winkel also weniger als 45 Error! Reference source not found. und der Gammawert kleiner als 1 ist, spricht man von einer flachen Gradation. Man sagt dann auch, der Film arbeitet weich und besitzt viele Graustufen. Steigt die Kurve stärker als 45 Error! Reference source not found. an, so spricht man von einer steilen Gradation. Dabei werden Helligkeitsunterschiede stärker wiedergegeben. Der Film arbeitet hart und besitzt weniger Graustufen als ein weich arbeitender. Negativfilme besitzen üblicherweise auf einen Gammawert von 0,6 bis 0,7, Diafilme einen von 1,5.
Diafilme weisen eine steile Gradation auf, damit sie im Durchlicht der Projektion brillant erscheinen. Negativfilme hingegen haben eine flache Gradation, damit sie nach Umkopieren auf Fotopapier nicht zu hart sind und damit möglichst viele im Film erkennbare Motivdetails auch auf dem Papier erkennbar sind.
Die Schwärzungskurve ist bei der Ermittlung der Belichtung von besonderer Bedeutung. In Abbildung 4.5 ist noch einmal die Schwärzungskurve aus Abbildung 4.4 zu sehen, allerdings mit eingezeichnetem Intervall der richtigen Belichtung.
Jedes Motiv hat von der hellsten bis zu dunkelsten Stelle einen gewissen Helligkeitsumfang, der als Motivkontrast bezeichnet wird. Ist die hellste Motivstelle 30 mal heller als die dunkelste, beträgt der Helligkeitsumfang 1:30. Der geradlinige Kurventeil in der Abbildung erstreckt sich etwa über 1,5 Einheiten, was einem Belichtungsumfang von rund 1:30 entspricht. In diesem Fall kann ein Motiv mit einem Helligkeitsumfang bis 1:30 in seiner gesamten Helligkeitsabstufung wiedergegeben werden.
In der Natur ist der Helligkeitsumfang des Motives oft größer als 1:30. Der Film in Abbildung 4.5 kann aber nur Helligkeitsumfänge bis 1:30 bewältigen. Das bedeutet, daß in diesem Fall nur ein bestimmter Motivbereich wiedergegeben werden kann. Der Rest des Motives erscheint auf dem Film schwarz oder weiß.
Wenn der Helligkeitsumfang des Motives geringer als der Belichtungsumfang des Films ist, besitzt der Film einen Belichtungsspielraum. In der Abbildung 4.5 ist das Belichtungsintervall, also der Helligkeitsunterschied im Motiv, geringer als das Intervall der richtigen Belichtung, d.h. Belichtungsumfang des Films. Somit besitzt der Film einen Belichtungsspielraum. Das Belichtungsintervall läßt sich innerhalb des Intervalls der richtigen Belichtung hin- und herschieben. Der Fotograf kann kürzer oder länger belichten. Dabei wird er normalerweise eine kürzere Belichtungszeit wählen, um das Bild weniger zu verwackeln.
Der Belichtungsumfang eines Films hängt von der Filmart, seiner Lichtempfindlichkeit und der Entwicklung ab. Diafilme können einen Motivkontrast bis etwa 1:64 bewältigen, Negativfilme bis 1:32 und mehr. Hochempfindliche Schwarzweißfilme verkraften sogar Helligkeitsunterschiede bis 1:2000. Problematisch ist jedoch die Vergrößerung auf Fotopapier, das normalerweise nur Negativkontraste bis 1:16 wiedergeben kann. Größere Helligkeitsunterschiede lassen
sich während der Belichtung auf Papier bewältigen, indem man zu dunkle Negativstellen länger belichtet und zu helle kürzer.
Abbildung: Belichtungsspielraum eines Schwarzweißnegativfilms. Wenn der Helligkeitsumfang des Motives geringer ist als der maximale Helligkeitsumfang, den ein Film wiederzugeben vermag, so besitzt der Film einen Belichtungsspielraum. Der Fotograf kann dann kürzer oder länger belichten, als der Belichtungsmesser anzeigt.
Der Belichtungsspielraum eines Diafilms ist nur gering, trotz seiner Fähigkeit, einen großen Motivkontrast wiederzugeben. Denn die Belichtungsintensität beeinflußt wesentlich die Farbwiedergabe. Hierzu sehe man sich einmal die Farbdichtekurven in Abbildung 4.12 auf Seite an. Geringe Belichtungsunterschiede bewirken eine relativ große Farbdichteänderung. Angenommen ein `mittelhelles\' Grün soll auf dem Dia auch mittelhell erscheinen. Dann muß es so belichtet werden, daß es sich in der Abbildung 4.12 auf der Farbdichtekurve etwa bei der Belichtungsintensität von -1,25 befindet.
Bereits eine Abweichung auf eine Intensität von -1,5 bewirkt eine deutlich größere Farbdichte. Das Grün erscheint dadurch dunkler als `in Wirklichkeit\'. Besonders kritisch wirkt sich das bei der Wiedergabe menschlicher Haut aus, die dann unnatürlich wirkt.
Während man Dias direkt betrachtet, schaut man Negative nicht direkt an, sondern vielmehr die aus den Negativen gewonnenen Papierbilder. Unzulänglichkeiten in der Negativbelichtung kann man während des Vergrößerns auf Fotopapier ausgleichen. Um beim Beispiel des mittelhellen Grüns zu bleiben: Man belichtet das Fotopapier einfach länger oder kürzer, so daß auf dem Papier das Grün mittelhell erscheint.
Der Unterschied des Belichtungsspielraums zwischen Negativ- und Diafilm soll anhand eines weiteren Beispiels betrachtet werden: Man fotografiert ein Menschenporträt. Das Gesicht hat eine mittelhelle (`europäische\') Hautfarbe und füllt beinahe das ganze Bild aus. Der Hintergrund ist weiß und ohne Struktur. Er spielt keine Rolle bei der Belichtung, weil auf ihm nichts zu erkennen sein muß. Wenn der Hintergrund eine Struktur hätte und erkennbar sein sollte, so müßte er bei der Belichtung berücksichtigt werden. Beim Negativfilm müßte er dann noch irgendwo innerhalb der Schwärzungskurve abgebildet werden, beim Diafilm hat das Porträt Vorrang. Man müßte in diesem Falle entweder die Helligkeit des Hintergrunds an das Porträt anpassen oder umgekehrt. Näheres dazu steht im Kapitel `Belichtungsmessung\'.
Wird beim Diafilm das Gesicht am `hellen\' oder `dunklen\' Ende des Intervalls der richtigen Belichtung abgebildet, so ist es viel zu hell oder viel zu dunkel und hat eine unnatürliche Farbe. Obwohl noch alle Gesichtsdetails erkennbar sind, empfindet der Betrachter die Gesichtswiedergabe als unnatürlich, weil die Hautfarbe ein wichtiges Merkmal des Menschen ist.
Der Diafilm muß deshalb so belichtet werden, daß das mittelhelle Gesicht auch einen `mittleren\' Belichtungseindruck hinterläßt. Entsprechend muß ein dunkles Gesicht einen geringeren Belichtungseindruck hinterlassen und ein helleres Gesicht einen stärkeren Belichtungseindruck.
Beim Negativfilm kann ein Gesicht beliebiger Farbe innerhalb des Intervalls der richtigen Belichtung praktisch auf jeden Punkt der Schwärzungskurve liegen. Man muß lediglich beim Vergrößern darauf achten, daß auf dem Papierbild die Hautfarbe in der richtigen Helligkeit wiedergegeben wird.
Nicht nur der Fotograf, auch Kamerahersteller und Labors profitieren vom Belichtungsspielraum, der bei modernen Negativfilmen recht groß ist. Dank des Spielraums kann man preiswerte Kompaktkameras herstellen, die keinen oder nur einen ungenauen Belichtungsmesser besitzen.
Die Vergrößerungsgeräte der Labors stellen sich automatisch auf eine vom Durchschnitt abweichende Belichtung ein. Weil auch fehlbelichtete Negative meist noch akzeptable Resultate bringen, erspart sich das Labor möglichen Ärger mit den Kunden.
Dieser Umstand sollte aber nicht dazu führen, daß der Leser zu sich sagt: `Belichtung ist nicht so wichtig. Der Film fängt Fehler doch sowieso ab\'. Erstens liefern richtig belichtete Filme immer noch bessere Ergebnisse als fehlbelichtete, besonders was die Farbwiedergabe anbelangt. Zweitens ist der Belichtungsspielraum der Filme auch nicht so groß. Wenn das Motiv einen großen Kontrastumfang hat, ist unter Umständen überhaupt kein Belichtungsspielraum mehr vorhanden. Und drittens gilt ein großzügiger Belichtungsspielraum nur für Negativfilme. Diafilme, die direkt betrachtet werden, haben praktisch keinen Belichtungsspielraum.
Ausführlicher wird die Belichtung im Kapitel `Belichtungsmessung\' behandelt.
Am besten ermittelt der Fotograf den Belichtungsumfang seiner Filme durch einen Test . Dazu fotografiert er eine gleichmäßig schattenfrei beleuchtete markante Oberflächenstruktur, z.B. ein rauhes Handtuch. Die Farbe des Objekts sollte ein mittelhelles Grau sein. Zuerst belichtet er genau nach Belichtungsmesseranzeige. Dann wird bei gleichbleibender Blende mit den nächsten 6 kürzeren, anschließend mit den 6 folgenden längeren Belichtungszeiten fotografiert. Ermittelt man z.B. 1/30 Sekunde bei Blende 16, fotografiert man außer mit dieser Einstellung bei Blende 16 noch mit 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000 und 1/2000 Sekunde und anschließend mit 1/15, 1/8 1/4, 1/2 Sekunde. Dann beläßt man 1/2 Sekunde und verstellt die Blende einmal auf 11, dann auf 8, denn bei manchen Filmen ändert sich die Empfindlichkeit bei Belichtungszeiten von 1 Sekunde und länger.
Der Film wird wie üblich entwickelt. Das hellste und dunkelste Negativ oder Dia, auf dem man die Oberflächenstruktur gerade noch erkennen kann, markieren die Grenzen des Belichtungsumfangs. Er beträgt 1 zu 2 hoch Anzahl der Bilder mit erkennbarer Objektstruktur. Wenn auf 10 Bildern noch eine Struktur zu sehen ist, beläuft sich der Belichtungsumfang auf 1:210, das ist etwa 1:1000. Man wird feststellen, daß sich an den Grenzen die hellsten und dunkelsten Bilder kaum unterscheiden. Das vorletzte Bild ist fast genauso dunkel wie das letzte, bzw. genauso hell. Außerdem sind die zu reichlich belichteten Fotos unschärfer. Der für die bildmäßige Fotografie nutzbare Bereich zeichnet sich durch gute Erkennbarkeit der Struktur sowie Unterscheidbarkeit der verschieden belichteten Bilder aus. Man sollte lediglich diesen Bereich für die Belichtungsmessung heranziehen.
Zum Abschluß noch zwei Bemerkungen: Moderne Schwarzweißfilme besitzen nicht unbedingt einen geradlinigen Mittelteil in der Schwärzungskurve, haben also auch keinen Gammawert, sondern einen Betawert, auf dessen Errechnung hier nicht näher eingegangen werden soll. Nur soviel: Bei gleicher Gradation sind Betawerte etwas niedriger als Gammawerte. Während Gammawerte normaler Filme um 0,6 bis 0,7 liegen, belaufen sich deren Betawerte auf 0,55 bis 0,6.
Die Gradation eines Schwarzweißfilms kann innerhalb gewisser Grenzen durch die Entwicklung verändert werden. Eine verlängerte Entwicklung erhöht die Gradation und verringert den Belichtungsumfang, eine Verkürzung der Entwicklungsdauer führt zu einer flacheren Gradation und erhöhtem Belichtungsumfang. Die Belichtung muß bei längerer Entwicklung verringert werden, bei kürzerer Entwicklung vergrößert. Auskunft über die genauen Belichtungs- und Entwicklungsveränderungen geben Datenblätter von Firmen, die Entwicklungschemikalien herstellen. Der Fotograf ist so in der Lage, durch gezielte Belichtung und Entwicklung Motive mit einem größeren oder geringeren Helligkeitsumfang als derjenige, für den der Film normalerweise ausgelegt ist, trotzdem gut abgestuft wiederzugeben.
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