Alles über Fotografie: Von der Camera Obscura zum Pixel

Was ist Fotografie?

Das Wort Fotografie leitet sich von den griechischen Wörtern photos (Licht) und graphein (zeichnen) ab. Fotografieren bedeutet im übertragenen Sinne „Lichtbilder herstellen“.

Ursprünge und Geschichte

Die Camera Obscura

Die Camera Obscura ist die Urform der Fotografie. Schon Aristoteles wusste, dass wenn ein Lichtstrahl von außen durch eine kleine Öffnung in einen dunklen Raum fällt, er an der gegenüberliegenden Wand dieses Raumes all das klar zeigt, was sich außen befindet.

Camera Obscura bedeutet „dunkle Kammer“. Zu Beginn war es wirklich eine begehbare, dunkle Kammer mit einem Loch in der Wand, die Künstlern als Zeichenhilfe diente.

Chemische Grundlagen

Dem Physiker Johann Heinrich Schulze (1687-1744) war die Färbung chemischer Substanzen durch Sonnenlicht bekannt. Der Chemiker Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) experimentierte mit Silbersalzen, bei denen er entdeckte, dass die Schwärzung durch metallisches Silber verursacht wurde.

Aufbau und Prinzip einer Kamera

Eine Kamera – egal ob digital oder analog – hat immer etwa den gleichen Aufbau. Sie besitzt als zentrales Element ein Objektiv, durch das Licht in die Kamera fällt und somit das Bild erzeugt. Hinter dem Objektiv befindet sich entweder der Film (Analogfotografie) oder ein elektronischer Bildsensor, der das Bild aufzeichnet.

Licht und Belichtung

Ein wichtiger Punkt beim Fotografieren ist zu wissen, dass es immer zwei Dinge gibt, die zusammenspielen: die Dauer, für welche das Licht in die Kamera fällt und die Menge dieses Lichtes.

Analoge Fotografie

Der analoge Fotoapparat arbeitet wie ein lichtdichter Kasten mit einem Loch, durch das Licht hereinfällt.

Funktionsweise

Das Loch im Fotoapparat ist das Objektiv, das eine kleine Öffnung hat – die Blende. Mit der Blende wird das Licht eingefangen und auf den Film in der Kamera geschickt. Die Blende kann auf- und zugehen. Bei Dunkelheit öffnet sie sich, um viel Licht hereinzulassen, und bei Helligkeit wird sie kleiner.

Film und Entwicklung

Gelangt Licht auf den Film, verändert sich die lichtempfindliche Schicht auf dem Film. Die fotografische Schicht auf dem Film besteht aus Gelatine, in die Silberbromid-Kristalle eingebettet sind. Durch das Entwickeln wird auf chemischem Wege das latente Bild sichtbar gemacht.

Digitale Fotografie

Der digitale Fotoapparat funktioniert auch wie ein lichtdichter Kasten mit einem Loch, durch das Licht hereinfällt. Durch das Objektiv kommt Licht in die Kamera, welches das Bild widerspiegelt.

Funktionsweise

In diesem Fotoapparat gibt es keinen Film, sondern einen Sensor, einen CCD-Chip. Das eingefangene Bild wird im Sensor zu digitalen Signalen und Daten umgewandelt.

Der CCD-Sensor

In jedem CCD-Sensor wird Licht in elektrische Ladung umgewandelt. CCD ist hierbei die Abkürzung von Charge-coupled Device, was das Wirkungsprinzip beschreibt.

Seit ca. 1983 werden CCD-Sensoren als Bildsensoren in der Astronomie und der Satellitenfernerkundung eingesetzt. Zweidimensionale CCD-Array-Sensoren werden in Videokameras und Digitalkameras, eindimensionale CCD-Zeilensensoren in Faxgeräten, Spektrometern und Scannern eingesetzt. Für die Erfindung des CCD-Sensors wurden Willard Boyle und George E. Smith 2009 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Digitale Bildverarbeitung

Vom Sensor aus werden die umgewandelten Bilddaten auf einer Speicherkarte gespeichert. Die Speicherkarte ist wie der Film, auf dem die Bilder sind, aber sie kann ganz viele Bilder speichern. Möchte man sich nun diese Bilder ansehen, muss die Kamera über ein Kabel mit dem Computer verbunden werden. Nun können die Bilder in den Computer geladen und mit dem Drucker ausgedruckt werden.

Wichtige Begriffe

Was ist ein Pixel?

Pixel ist abgeleitet aus Picture Elements. Ein Pixel ist eine lichtempfindliche Zelle in einem Sensor oder ein Bildpunkt in einem digitalen Bild. Standardauflösung von PC-Bildschirmen ist momentan 1024 x 768 Pixel!

Ein Pixel ist der kleinste Bildpunkt eines Gesamtbildes. Deshalb kann er auch nur eine monotone Farbe enthalten. Die einzelnen Pixel werden dann vom menschlichen Auge zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und wirken wie ein großes Gesamtbild.