03.06.2002 Copright Michael Pohlers

Belichtungsmessung bei Kameras

Diese Hausarbeit soll zum Verständnis eines Belichtungsmessers beitragen und die

Schwierigkeiten einer Belichtungsmessung aufzeigen.

Grundsätzliches

• Eine gemessene Belichtungszahl ist nicht automatisch richtig!

• Auch automatische Kameras können nicht immer die korrekte Belichtung feststellen!

• Dieses wird in der folgenden Präsentation gezeigt.

Grundsätzliches

• Es gibt verschiedene Verfahren um die Belichtung zu messen.

• Kameras und Handmessgeräte benutzen einen fotoelektrischen Belichtungsmesser.

• Ein fotoelektrischer Belichtungsmesser besteht aus einer Halbleiter-Silizium-Fotodiode.

Die Fotodiode

• Silizium-Halbleiter-Bauelement

• Seit ca. 1975 in Belichtungsmessern verwendet.

• In Sperrrichtung fließt ein lichtabhängiger Strom.

Die Fotodiode

• Wird in Sperrrichtung betrieben.

• Sehr hohe Ansprechgeschwin-digkeit

• Empfindlichkeits-erhöhung durch einen blauen Interferenzfilter

• Auch SBC-Zellen genannt (silicon blue cell)

Die Lichtempfindlichkeit einer SBC-Zelle

Die am häufigsten verwendete SBC-Zelle hat eine größere Lichtempfindlichkeit als das menschliche Auge, was im Vergleich zu der in den sechziger Jahren verwendeten CdS-Zelle ein Vorteil ist.

Prinzipielle Funktionsweise eines Belichtungsmesser

Die in Sperrrichtung arbeitende Fotodiode erzeugt bei Lichtzufuhr einen Strom, der je nach

Belichtungsstärke variiert. Die Kamera oder das Handmessgerät benutzt diesen Strom um eine

Blenden-/Belichtungskombination festzulegen. Hierzu sind vorgegebene Referenzwerte nötig.

Normalmotiv

• Versuche haben ergeben, dass fotografierte Szenen durchschnittlich eine– Reflexion von 13%-18%– Opazität von 7,69– Dichte von 0,7-0,88

aufweisen.

Normalmotiv

• Dieses entspricht in etwa– einer Person in 3-5 Meter Distanz– auf einer grünen Wiese– mit blauem Himmel– und einer Sonnenfrontalbeleuchtung von 35 bis

55°• Dieses stimmt mit einer Blende von 16 und einer

Belichtung von 1/ISO überein. (ISO = Licht-empfindlichkeit des Films)

Normalmotiv

• Belichtungsmesser nehmen die Dichte von 0,7 als Referenzwert.

• D.h. sie interpretieren das gemessene Licht als Reflexionslicht einer Fläche der Dichte 0,7.

• Eine weiße Wand hat keine Dichte von 0,7 jedoch würde ein Belichtungsmesser diesen Unterschied nicht bemerken und die Wand würde auf einem Foto mit einer Dichte von 0,7 wiedergegeben werden, also als graue Wand.

Graukarte

• Die Graukarte besitzt eine Dichte von 0,7.

• Simulation eines Normalmotivs

• Fotografiert man eine Graukarte, wird das Foto genau die gleiche Dichte besitzen.

Lichtmessung

• Messung vom Objekt in Richtung Kamera• Bei der Lichtmessung wird die Beleuchtungsstärke

gemessen (Lux).• Keine Berücksichtigung der Objekthelligkeit• Bei starkem Gegenlicht wird die Beleuchtungs-stärke in

Richtung der Lichtquelle gemessen, ansonsten immer in Richtung Kamera.

Lichtmessung

• Dem Handbelichtungsmesser wird eine Kalotte aufgesetzt, dies vergrößert den Messwinkel auf einen räumlichen Winkel von 180°.

• Die Kalotte ist so konstruiert, dass nur 18% des auffallenden Lichts die Messzelle erreicht, da ein Normalmotiv auch nur diese 18% in Richtung Kamera reflektiert.

• Hierdurch muß nicht der richtige Grauwert gesucht werden, wie bei der nachfolgenden Objektmessung

Lichtmessung

• Es kommt selten zu Fehlmessungen.

• Im professionellen Bereich ist dies die am häufigsten verwendete Messmethode.

• Im Consumerbereich wird diese Methode selten genutzt, da sie nur mit einem Handmessgerät möglich ist.

Aufgesetzte Kalotteam Belichtungsmesser

Objektmessung

• Messung von der Kamera in Richtung des Objekts• Bei der Objektmessung wird die Leuchtdichte

gemessen (Candela)• In Kameras integrierte Belichtungsmesser führen

eine Objektmessung durch auch TTL-Messung genannt (through the lense)

TTL-Messung Mögliche Positionierung

Belichtungs-messer

Spiegel

Objektmessung

• Man differenziert bei der Objektmessung zwischen:– Integralmessung– Matrixmessung– Selektivmessung/Spotmessung

Integralmessung

• Einfachste Messmethode• Breiter Messwinkel des Belichtungsmessers• Der mittlere Wert des gesamten vom Objekt

reflektierten Lichts wird gemessen• Der Nachteil ist, dass keine differenzierte

Gewichtung nach der Bildwichtigkeit möglich ist.• Ergebnisse der Integralmessung sind oft nicht

korrekt

Integralmessung

• Wenn die Dichte des gesamten Motivs von 0,7 abweicht, also einen Reflexionsgrad hat, der größer als 18 % ist, wird es unweigerlich zu Fehlmessungen kommen, da Belichtungsmesser immer davon ausgehen, dass alle Motive einen durchschnittlichen Reflexionsgrad von 18% besitzen, also einer Dichte von 0,7 entsprechen.

• Nicht geeignet für starke Kontrastunterschiede.• Früher war diese Messmethode jedoch der Standard.

Mittenbetonte Integralmessung

• Da sehr häufig das Hauptobjekt in der Mitte des Bildes ist, wird diese Zone stark in das Messresultat mit einbezogen.

• Äußere Zonen werden schwächer in das Messresultat übernommen.

• Gilt als heutiger Standard

Mittenbetonte Integralmessung

• Es tritt wieder das Problem der Dichte auf, jedoch hat diese Messmethode eine höhere Trefferquote als die normale Integralmessung.

Matrixmessung (Mehrfeldmessung)

• Bild wird in Segmente unterteilt

• Auswertung der Belichtung pro Segment

• Danach werden die Segmentergebnisse gemittelt.

Matrixmessung (Mehrfeldmessung)

• Ein heller Hintergrund kann hierdurch berücksichtigt werden (Kontrastberücksichtigung).

• Für Anfänger zu empfehlen.• Für Fortgeschrittene besteht kaum eine

Möglichkeit das Ergebnis zu interpretieren.• Auch hier darf der Reflexionsgrad des gesamten

Motivs nicht über 18% liegen.• Bei neuen Modellen verwendet

Selektivmessung

• Kleiner Messwinkel des Handbelichtungsmessers • Bei der TTL-Messung ist der Messwinkel

abhängig von der Brennweite des Objektivs (grosse Brennweite = kleiner Messwinkel).

• Es wird nur ein kleiner Punkt im Motiv gemessen. • Dieser Punkt muß einer Dichte von etwa 0,7

entsprechen (Reflexionsgrad 13%-18%).

Sektivmessung

• Falls der Fotograf keine solche Stelle finden kann, hat er die Möglichkeit die vorher erwähnte Graukarte zu benutzen, da sie den Normen der Belichtungsmesser entspricht.

Diese Stelle entspricht in etwa einer Dichte von 0.7

Selektivmessung

• Bei der Messung mit einer Graukarte ist die Trefferquote einer richtigen Belichtung nahezu 100%.

• Es ist auch möglich einen Punkt zu wählen, der sich im Bild gerade noch vom weiss abheben soll. Messung per Graukarte

Selektivmessung

• Die Sonne wäre hierfür zu hell.

• Von dem Ergebnis sind jedoch 2 Lichtwerte abzuziehen, da der Messpunkt nicht der Dichte von 0,7 entspricht.

Messung auf hellstemkontrastaufweisenden Punkt

Exkurs zu Lichtwerten (LW) oder exposure value (EV)

• Ein Lichtwert von 0 entspricht einer Blende von 1 und einer Sekunde Belichtung.

• Jede Erhöhung des Lichtwerts um 1 entspricht einer Halbierung der Belichtung.

• So kann man entweder die Blende verändern, die Belichtungszeit verdoppeln oder halbieren oder beides kombinieren

• Bei der Blende gilt jedoch

• z.B. bei der Änderung von Blende 4 auf 5,6 gelangt etwa die Hälfte des ursprünglichen Lichts auf den Film, also eine Erhöhung des Lichtwerts um 1

2

2

tBlendenwerneuer

tBlendenweralterderungLichtverän

Selektivmessung

• Eine Messung kann auch mit der Rückseite der Kodak-Graukarte durchgeführt werden.

• Dies wird gemacht wenn nur schwaches Licht vorhanden ist und der Belichtungsmesser kaum einen Ausschlag auf der grauen Seite der Graukarte zeigt.

• Vom Ergebnis müssen, dann jedoch 2,3 Lichtwerte abgezogen werden.

Selektivmessung

• Eine weitere Anwendung der Selektivmessung ist die 2-Punkt-Kontrast-Messung.

• Hierfür wird die Belichtung für einen sehr dunklen Punkt im Motiv gemessen, der sich noch vom absoluten Schwarz abhebt.

• Sowie für einen sehr hellen Punkt im Motiv, der sich noch vom absoluten Weiß abhebt.

• Danach werden die beiden Ergebnisse gemittelt

Selektivmessung

• Es wird gemittelt indem man die Belichtung konstant hält und die Blende mit folgender Formel berechnet

• Die 2-Punkt-Kontrast-Messung liefert sehr genaue Ergebnisse und lässt sich immer anwenden

2lg2

lglg 21

2

kk

mittelk

Selektivmessung

• Wählt man noch mehr Messpunkte, so ist die Messung dementsprechend noch genauer. Es muss natürlich wieder gemittelt werden.

2-Punkt-Kontrast-Messung

Spotmessung

• Kleinst möglicher Messwinkel. Er beträgt nur 1°.

• Selektivmessungen auf großer Entfernung werden hierdurch möglich.

• Diese Messgeräte sind meistens mit einem Sucher und einer hochwertigen Optik ausgestattet. – Relativ teuer

– Nur für Fortgeschrittene zu empfehlen

• Höchste Präzision ist gewährleistet

• Messungenauigkeiten können entstehen, wenn Reflexionen direkt auf den Messpunkt fallen.

Spotmessung

ZusammenfassungFür den professionellen Bereich ist sicherlich die Lichtmessung eine sehr gute Methode um eine genaue Belichtung schnell zu finden, da nicht der Reflexionsgrad des Motivs berücksichtigt werden muss. Nur wenn man viel Zeit hat und ein absolut perfektes Ergebnis erzielen will sollte man als Fortgeschrittener zur Spot- oder Selektivmessung greifen.

Als Consumer der keinen Handbelichtungsmesser besitzt. Gibt es kaum Wahlmöglichkeiten zwischen den Belichtungsmethoden. Der Belichtungsmesser ist in der Kamera eingebaut (TTL) und es gibt selten Wahlmöglichkeiten zwischen Matrix- und Spotmessung. Der Benutzer sollte sich jedoch darüber im klaren sein welche Messmethode seine Kamera verwendet (Integral-, mittelbetonte Integral-, Matrix- oder sogar Spotmessung) damit er so die Möglichkeit hat die Messergebnisse zu interpretieren.

Bei allen Objektmessungen tritt jedoch das Problem der Dichte auf, was besondere Auswirkungen hat, wenn man sehr helle oder sehr dunkle Motive fotografieren will.

Quellenangaben

• Belichtungsmessung von Adrian Bircher

• Professionelle Beleuchtungstechnik von Jost J. Marchesi

• Photokollegium1-6 von Jost J. Marchesi

• http://www.ccinfo.de• http://home.datacomm.ch/fotografie/belichtung/messarten.htm