So funktionieren Filmkameras und Sofortbildkameras

Was passiert, wenn man den Auslöser drückt

Wer bei einer Filmkamera den Auslöser drückt, hört ein einziges Klicken. Im Inneren ist in weniger Zeit, als das Klicken dauert, eine kurze Folge von Vorgängen in fester Reihenfolge abgelaufen. Bei einer Spiegelreflexkamera schließt sich das Objektiv auf die gewählte Blende, ein Spiegel klappt aus dem Lichtweg nach oben, ein Verschlussvorhang läuft über den Film und gibt ihn frei, ein zweiter Vorhang läuft hinterher und deckt ihn wieder ab, und dann fällt der Spiegel zurück und das Objektiv öffnet sich wieder ganz. Bei einer Belichtungszeit von 1/1000 Sekunde wird das ganze Bildfeld nie auf einmal freigegeben. Ein Schlitz von wenigen Millimetern Breite wandert über den Film, und das Bild entsteht Streifen für Streifen, während er vorbeizieht.

Die Bühne beginnt genau dort, an der Rückseite einer Spiegelreflexkamera mit geöffneter Rückwand, 300-mal langsamer abgespielt als im wirklichen Leben. Drücken Sie „Auslösen“ und beobachten Sie den Film. Danach wechseln Sie zu sechs weiteren Maschinen aus der Geschichte der Fotografie: einer Daguerreotypie-Kastenkamera vom Typ 1839, einer Fachkamera mit Balgen, einer 35-mm-Messsucherkamera vom Typ 1925, einer zweiäugigen Spiegelreflexkamera vom Typ 1929, einer Falt-Sofortbildkamera vom Typ 1972 und einer Einwegkamera vom Typ 1986. Die achte Station ist eine Dunkelkammer.

Alle sieben Maschinen fotografieren dieselbe Parkszene: eine Schaufensterpuppe, die in 3 m Entfernung stillsteht, einen Ball, der in 4 m Entfernung durchs Bild gekickt wird, zwei Spaziergänger in 8 m Entfernung, ein Haus in 14 m, Bäume in 45 m und einen Blumenkübel in 1,5 m. Das Bild in der Ecke der Bühne und das größere unter den Reglern werden aus Ihren Einstellungen mit den Formeln auf dieser Seite berechnet. Ändern Sie die Blende, und die Bäume werden weich oder scharf. Ändern Sie die Belichtungszeit, und der Ball friert ein oder verwischt. Ändern Sie die Filmempfindlichkeit, und das Bild wird heller und körniger.

Ein dunkler Kasten mit einem Loch

Jede Kamera auf der Bühne beruht auf derselben Idee: ein Kasten, der alles Licht abhält, außer dem, das durch das Objektiv kommt. Das Objektiv lenkt das Licht von jedem Punkt der Szene auf einen Punkt des Films, und das Bild, das es erzeugt, steht auf dem Kopf und ist seitenverkehrt. Stellen Sie sich auf der Bühne hinter die Fachkamera und sehen Sie auf ihre Mattscheibe: Das Haus, die Bäume und die Schaufensterpuppe sind alle da, auf dem Kopf.

Die Daguerreotypie-Kamera von 1839 ist kaum mehr als dieser Kasten. Das Victoria and Albert Museum besitzt eine Giroux-Daguerreotypie-Kamera, von Louis Daguerre entworfen und von Alphonse Giroux gebaut, die es als das erste Kameramodell im allgemeinen Verkauf beschreibt. Es ist eine Schiebekastenkamera: Ein Holzkasten bewegt sich im anderen, um das Bild auf einer Mattscheibe an der Rückseite scharf zu stellen, und in der Frontplatte sitzt ein Messingobjektiv. Einen Verschluss gibt es nicht. Der Fotograf nahm die Kappe vom Objektiv und setzte sie wieder auf, wenn die Zeit um war.

Alles, was danach kam, fügte Möglichkeiten hinzu, drei Dinge zu steuern: wie viel Licht den Film erreicht, wie lange, und wie empfindlich der Film dafür ist. Der Rest der Seite handelt von diesen drei Größen und den Maschinen, die um sie herum gebaut wurden.

Drei Zahlen bestimmen die Belichtung

Die Lichtmenge, die auf jede Stelle des Films fällt, ist die Belichtung. Marc Levoys Vorlesung zur Bildentstehung an der Stanford University schreibt sie als H = E × T: Die Belichtung ist die Helligkeit des Lichts auf dem Film (bestimmt durch die Blende), multipliziert mit der Zeit, in der es dort einfällt (bestimmt durch den Verschluss). Die Filmempfindlichkeit legt fest, wie viel Belichtung ein Film für ein gutes Bild braucht.

Fotografen fassen die ersten beiden zu einer Zahl zusammen, dem Lichtwert (EV):

EV = log₂(N² / t)

Dabei ist N die Blendenzahl und t die Belichtungszeit in Sekunden. Jeder Schritt von 1 beim EV ist eine Blendenstufe, ein Faktor zwei beim Licht. f/16 bei 1/125 Sekunde ergibt log₂(256 × 125) = log₂(32.000) = 14,97, also gerundet EV 15. f/8 bei 1/500 ergibt log₂(64 × 500) = 14,97 ebenfalls. Jedes Paar mit demselben EV lässt dieselbe Lichtmenge ein.

Eine Szene hat ihren eigenen EV: die Einstellung, die sie auf Film mit ISO 100 richtig belichtet. Helle Sonne liegt bei etwa EV 15, ein bedeckter Tag bei etwa EV 12, ein heller Raum bei etwa EV 9 und eine Straße bei Nacht bei etwa EV 5. Das sind die Lichtstufen des Modells, entnommen aus den üblichen Belichtungstabellen, und der Regler „Licht“ wählt eine davon. Empfindlicherer Film braucht weniger Licht, bei jeder Verdopplung seiner Empfindlichkeit eine Blendenstufe weniger:

Benötigter EV = EV der Szene + log₂(ISO / 100)

Film mit ISO 400 braucht in heller Sonne also EV 17: f/16 bei 1/500 ergibt 16,97. Die Belichtungsanzeige auf der Bühne ist die Differenz zwischen dem EV, den die Szene braucht, und dem EV, den Sie eingestellt haben. Positive Zahlen bedeuten zu viel Licht, negative zu wenig. Der Messbalken darunter hat seine Mitte bei null und reicht von drei Blendenstufen zu wenig bis drei Blendenstufen zu viel.

Die alte Faustregel „Sunny 16“ sagt, dass man bei heller Sonne f/16 und als Belichtungszeit den Kehrwert der ISO-Zahl (1/ISO) einstellt. Für ISO 100 sind das f/16 bei 1/125, EV 14,97, was dem EV 15 heller Sonne entspricht. Eine der Aufgaben verlangt, sie zu finden.

Blende: warum eine größere Zahl ein kleineres Loch bedeutet

Die Blendenzahl ist die Brennweite geteilt durch den Durchmesser der Öffnung. Die Stanford-Vorlesung nennt als Beispiel f/2 an einem Objektiv mit 100 mm Brennweite, eine Öffnung von 50 mm Durchmesser. Beim 50-mm-Objektiv der Spiegelreflexkamera bedeutet f/2 eine Öffnung von 25 mm Weite und f/1,4 eine von 35,7 mm.

Das Licht, das den Film erreicht, richtet sich nach der Fläche der Öffnung, also nach dem Quadrat ihres Durchmessers, und es nimmt mit dem Quadrat des Abstands zum Film ab. Teilt man das eine durch das andere, bleibt 1 / N². Eine Verdopplung von N verringert das Licht daher auf ein Viertel, und um es zu halbieren, multipliziert man N mit der Quadratwurzel aus 2, etwa 1,4. Deshalb laufen die Blendenzahlen an einem Objektiv 1,4, 2, 2,8, 4, 5,6, 8, 11, 16, 22: Jede lässt halb so viel Licht ein wie die vorige.

Die Blendenlamellen sitzen im Objektiv. Sehen Sie auf der Bühne die Spiegelreflexkamera von vorn an und drücken Sie „Auslösen“ bei Blende f/16: Die Lamellen schließen sich zu einem kleinen sechseckigen Loch und öffnen sich wieder. An einer echten Spiegelreflexkamera sehen Sie das beim Blick durch den Sucher nicht. Das Objektiv bleibt ganz offen, damit der Sucher hell ist, und die Lamellen schließen sich erst im Moment der Aufnahme auf die Arbeitsblende.

Schärfentiefe in Zahlen

Ein Objektiv stellt genau auf eine Entfernung scharf. Ein Punkt davor oder dahinter verbreitert sich auf dem Film zu einer kleinen Scheibe. Das Stanford-Applet zur Schärfentiefe nennt die größte Scheibe, die noch wie ein Punkt aussieht, den Zerstreuungskreis. Solange die Scheibe eines Punktes kleiner bleibt, sieht der Punkt noch scharf aus, und der Entfernungsbereich, in dem das gilt, ist die Schärfentiefe. Das Modell verwendet für 35-mm-Film einen Zerstreuungskreis von 0,03 mm und für größere Filme größere Werte: 0,05 mm für 6 x 6 cm, 0,1 mm für Planfilme von 4 x 5 Zoll und 0,15 mm für die Daguerreotypie-Platte.

Für ein Objektiv der Brennweite f, scharf gestellt auf die Entfernung s, erzeugt ein Punkt in der Entfernung d eine Scheibe mit dem Durchmesser

c = f² × |d − s| / (N × d × (s − f))

und die nahe und die ferne Grenze der Schärfe folgen aus der hyperfokalen Entfernung

H = f² / (N × c) + f.

Das 50-mm-Objektiv der Spiegelreflexkamera bei f/2,8, scharf gestellt auf die Schaufensterpuppe in 3 m, ergibt H = 29,8 m und eine scharfe Zone von 2,73 m bis 3,33 m, nur 0,6 m tief. Blenden Sie auf f/8 ab, und die Zone reicht von 2,34 m bis 4,19 m. Bei f/16 reicht sie von 1,92 m bis 6,92 m. Die Regel der Vorlesung, dass eine Verdopplung der Blendenzahl die Schärfentiefe verdoppelt, trifft hier gut zu, wo das Motiv viel näher liegt als die hyperfokale Entfernung.

Stellt man auf die hyperfokale Entfernung selbst scharf, ist alles von der Hälfte dieser Entfernung bis unendlich scharf. Für das 50-mm-Objektiv bei f/8 beträgt H 10,5 m; stellt man also auf 10,5 m scharf, wird alles von 5,2 m bis zum Horizont scharf. Die Aufgabe „Alles scharf“ braucht diesen Trick mit einem Weitwinkel: Das 28-mm-Objektiv bei f/16 hat H = 1,66 m, und wer darauf scharf stellt, hält die Blumen in 1,5 m, die Schaufensterpuppe und die Bäume alle scharf.

Den Hintergrund unscharf zu machen, funktioniert umgekehrt. Das 135-mm-Objektiv bei f/2,8, scharf gestellt auf 3 m, macht aus einem Punkt in weiter Ferne eine Scheibe von 2,27 mm Durchmesser, 5,25 % der Bilddiagonale. Derselbe Punkt ergibt durch das 50-mm-Objektiv bei gleicher Blendenzahl nur eine Scheibe von 0,303 mm. Der Balken unter den Reglern zeigt jedes Objekt der Szene als Punkt: grün, wenn seine Scheibe kleiner als der Zerstreuungskreis ist, rot, wenn sie größer ist.

Belichtungszeit und Bewegung

Der Verschluss bestimmt, wie lange der Film die Szene sieht, und alles, was sich in dieser Zeit bewegt, hinterlässt eine Spur. Die Stanford-Vorlesung sagt es einfach: Verdoppelt man die Belichtungszeit, verdoppelt sich die Bewegungsunschärfe.

Für etwas, das mit der Geschwindigkeit v in der Entfernung d durchs Bild läuft, ist die Spur auf dem Film

Unschärfe = v × t × f / (d − f).

Der Ball auf der Bühne fliegt in 4 m Entfernung vorbei. Bei 10 m/s und 1/1000 Sekunde bewegt sich sein Bild durch das 50-mm-Objektiv um 0,127 mm auf dem Film. Der Ball selbst legt 10 mm zurück, weniger als 1/20 seiner Breite von 22 cm, und wirkt eingefroren. Bei 1/60 Sekunde bewegt sich sein Bild um 2,11 mm, und er wird zu einem Schmierfleck. Die Aufgabe „Einen bewegten Ball anhalten“ verlangt, dass sich der Ball bei geöffnetem Verschluss um weniger als ein Zehntel seiner eigenen Breite bewegt.

Auch die Kamera bewegt sich. Die Vorlesung sagt, dass man eine Kamera bis etwa 1/60 Sekunde aus der Hand halten kann, und nennt als Faustregel, dass die längste sichere Zeit 1 durch die Brennweite ist, 1/180 Sekunde bei einem 180-mm-Objektiv. Das Modell macht aus dieser Regel Zahlen: Eine aus der Hand gehaltene Kamera wandert mit 0,03 Radiant pro Sekunde, was bei 1/50 Sekunde durch ein 50-mm-Objektiv das Bild um 0,03 mm verschmiert, einen Zerstreuungskreis. Bei 1/15 Sekunde beträgt die Verschmierung 0,1 mm, und die Anzeige warnt vor Verwacklung. Der Regler „Stativ“ stoppt sie.

Zwei Arten von Verschluss

Es gibt zwei Möglichkeiten, den Lichtweg zu öffnen und zu schließen. Ein Zentralverschluss sitzt im Objektiv: ein Ring aus dünnen, sich überlappenden Lamellen, die von der Mitte aus aufschwingen und sich wieder schließen. Ein Schlitzverschluss sitzt unmittelbar vor dem Film: zwei Vorhänge, die nacheinander über das Bildfeld laufen.

Die Stanford-Vorlesung führt ihre Vor- und Nachteile auf. Der Schlitzverschluss ist laut, schnell (bei späteren Kameras bis 1/4000 Sekunde) und verzerrt Bewegung. Der Zentralverschluss ist leise und langsamer, bis etwa 1/500 Sekunde, und jedes Objektiv braucht einen eigenen, da er im Objektiv sitzt.

Auf der Bühne haben die Fachkamera und die zweiäugige Spiegelreflexkamera Zentralverschlüsse, und die Einwegkamera hat eine einzelne Federlamelle, die über die Öffnung schnellt. Die Messsucherkamera und die Spiegelreflexkamera haben Schlitzverschlüsse. Die Daguerreotypie-Kamera hat keinen von beiden, nur ihre Objektivkappe. Die Science Museum Group besitzt außerdem einen frühen Klappenverschluss von etwa 1885 aus Holz, Metall und Filz mit den Maßen 83 x 80 x 27 mm, eine Zwischenstufe zwischen der Kappe und den Verschlüssen späterer Kameras. Sie finden ihn auf dem Boden neben dem Stativ der Fachkamera.

Wie ein Schlitz 1/1000 Sekunde macht

Ein Schlitzverschluss kann nicht in einer tausendstel Sekunde das ganze Bildfeld öffnen, offen halten und wieder schließen: Die Vorhänge müssten sich unmöglich schnell bewegen. Stattdessen laufen beide Vorhänge mit derselben gleichmäßigen Geschwindigkeit, und der zweite startet eine eingestellte Zeit nach dem ersten. Zwischen ihnen wandert ein Schlitz, und jeder Streifen des Films sieht Licht nur, während der Schlitz darüber hinwegzieht. Die Breite des Schlitzes bestimmt die Belichtungszeit:

Schlitzbreite = Länge des Bildfensters × t / Laufzeit.

Im Modell durchlaufen die Metallvorhänge der Spiegelreflexkamera ihr Bildfenster von 24 mm in 7 tausendstel Sekunden. Bei 1/1000 Sekunde ist der Schlitz 24 × 1 / 7 = 3,43 mm breit, bei 1/500 sind es 6,86 mm und bei 1/250 sind es 13,71 mm. Bei 1/125, also 8 tausendstel Sekunden, hat der erste Vorhang den unteren Rand erreicht, bevor der zweite startet, und für einen Moment ist das ganze Bildfeld offen. Die Stoffvorhänge der Messsucherkamera durchlaufen ihr Bildfenster von 36 mm im Modell seitlich in 20 tausendstel Sekunden, also beträgt ihr Schlitz bei 1/500 3,6 mm und bei 1/100 18 mm.

Das zeigt der erste Schritt des Rundgangs. Der Film in der geöffneten Kamerarückwand wird Streifen für Streifen bemalt, während der Schlitz vorbeizieht, mit einer hellen Linie dort, wo das Licht durchkommt. Das gemalte Bild steht erst richtig herum, wenn man es um 180 Grad dreht, weil das Objektiv es auf dem Kopf und seitenverkehrt projiziert. Das latente Bild auf echtem Film ist vor der Entwicklung überhaupt nicht zu sehen; das Modell zeigt, wo das Licht hingefallen ist.

Weil der obere und der untere Rand des Bildfelds zu verschiedenen Zeitpunkten belichtet werden, wird ein schnell bewegtes Motiv in jedem Streifen an leicht anderer Stelle gezeichnet. Das Los Angeles County Museum of Art besitzt Jacques Henri Lartigues Fotografie At the A.C.F. Grand Prix 1912, die die Stanford-Vorlesung benutzt, um diese Wirkung eines Schlitzverschlusses zu zeigen. Kicken Sie auf der Bühne den Ball mit 20 m/s und fotografieren Sie ihn mit der Spiegelreflexkamera bei 1/1000. Sein Bild bewegt sich mit 253 mm pro Sekunde über den Film, sodass es sich in den 7 tausendstel Sekunden, die der Schlitz für die Strecke über das Bildfeld braucht, um 1,77 mm verschiebt, 7,4 % der Bildhöhe, und der Ball kippt.

Blitz und Schlitz

Ein Blitz dauert sehr kurz, daher friert er alles ein, was er beleuchtet. Bei einem Schlitzverschluss muss er in einem Moment zünden, in dem das ganze Bildfeld offen ist: nachdem der erste Vorhang fertig ist und bevor der zweite startet. Das ist nur möglich, wenn die Belichtungszeit mindestens so lang ist wie die Laufzeit. Die Blitzsynchronzeit der Modell-Spiegelreflexkamera ist 1/125 Sekunde, länger als ihre Laufzeit von 7 tausendstel Sekunden.

Wählt man eine kürzere Zeit, beleuchtet der Blitz, der beim Ende des ersten Vorhangs zündet, nur den Filmstreifen, über den der Schlitz in diesem Moment gerade zieht. Bei 1/250, also 4 tausendstel Sekunden, sind das 4 / 7 = 57 % des Bildfelds, und der Rest des Bildes bekommt nur das Raumlicht. Die Aufgabe „Ein halbes Blitzbild“ verlangt, diesen Fehler absichtlich zu machen. Zentralverschlüsse öffnen das ganze Bildfeld auf einmal, daher funktionieren sie mit Blitz bei jeder Zeit.

Wie viel Licht der Blitz beisteuert, hängt von der Entfernung ab. Die Leitzahl eines Blitzes ist die Blendenzahl mal die Entfernung, in der er bei ISO 100 richtig beleuchtet. Der Blitz der Modell-Spiegelreflexkamera hat die Leitzahl 20, ein Motiv in 3 m wird also bei f/6,67 richtig beleuchtet, und mit Film von ISO 400, der die Leitzahl verdoppelt, bei f/13,3. Etwas, das doppelt so weit entfernt ist, bekommt ein Viertel des Lichts, weshalb die Bäume auf einem Blitzbild dunkel bleiben.

Filmempfindlichkeit und Korn

Die Filmempfindlichkeit sagt, wie wenig Belichtung ein Film braucht. Jede Verdopplung der ISO-Zahl spart eine Blendenstufe: Film mit ISO 400 braucht ein Viertel des Lichts von ISO 100, und ISO 3200 braucht davon 1/32. Die Stanford-Vorlesung nennt den Preis: Film tauscht Empfindlichkeit gegen Korn. Das Bild auf der Bühne fügt Korn hinzu, das mit der Quadratwurzel der Filmempfindlichkeit wächst, sodass die nächtliche Straße bei ISO 3200 hell genug und sichtbar rau herauskommt.

Die Filmempfindlichkeit wurde lange vor der ISO-Skala gemessen. Die Science Museum Group besitzt Hurter und Driffields Aktinograph von 1888, Patent 5545, einen hölzernen Rechenschieber mit Skalen für Blendenzahl, Zeit und Beleuchtung und für die H-und-D-Empfindlichkeit, die die beiden definiert hatten. Er leistet auf Holz, was die Belichtungstabelle unter den Reglern auf der Seite leistet.

Der Film selbst reagiert nicht linear auf Licht. Jenseits eines Punktes macht mehr Licht kaum einen Unterschied, und unterhalb eines Punktes hinterlässt zu wenig Licht nichts. Das Modell druckt jedes Bild durch eine Kurve mit Fuß und Schulter und gibt jedem Verfahren einen anderen Spielraum: Farbnegativfilm behält Zeichnung bis vier Blendenstufen zu viel, Schwarzweißfilm bis drei, und das Sofortbild und die Daguerreotypie weniger. Diese Belichtungsspielräume sind Modellwerte, gewählt, um den Unterschied zwischen den Verfahren zu zeigen.

Die Spiegelreflexkamera: ein Spiegel und ein Prisma

Die Spiegelreflexkamera lässt Sie durch dasselbe Objektiv blicken, das auch das Bild aufnimmt. Ein Spiegel im Winkel von 45 Grad hinter dem Objektiv lenkt das Licht nach oben auf eine Mattscheibe, und ein fünfseitiges Glasprisma über der Mattscheibe dreht das Bild für Ihr Auge richtig herum. Drückt man den Auslöser, klappt der Spiegel aus dem Weg, die Vorhänge erledigen ihre Arbeit, und der Spiegel kommt wieder herunter.

Die einzelnen Teile kamen zu verschiedenen Zeiten, und die Science Museum Group hat zu jedem Schritt eine Kamera. Die Kine Exakta, 1936 in Dresden gebaut, ist eine Spiegelreflexkamera für Bildformate von 24 x 36 mm auf 35-mm-Film. Die Contax S, 1949 auf der Leipziger Frühjahrsmesse vorgestellt, hatte ein fest eingebautes Pentaprisma für den Blick auf Augenhöhe und war eine der ersten Spiegelreflexkameras mit Pentaprisma; ihr Schlitzverschluss aus Stoff lief seitlich und reichte von 1/2 bis 1/1000 Sekunde. Die Asahiflex IIB von 1954 hatte einen Schnellrücklaufspiegel, sodass das Sucherbild sofort nach der Aufnahme zurückkam.

Die Spiegelreflexkamera auf der Bühne ist ein späterer Typ mit einem Metallverschluss, der von oben nach unten läuft. Schalten Sie „Einblick“ ein und sehen Sie ihr von der Seite zu, während der Auslöser gedrückt wird. Im Modell blendet das Objektiv in den ersten 6 tausendstel Sekunden ab, der Spiegel ist nach 14 oben, der erste Vorhang startet bei 16, und wenn der zweite Vorhang fertig ist, kehren Spiegel und Blende zurück. Bei 1/250 dauert der gesamte Ablauf etwa 50 tausendstel Sekunden, das ist die Zeitangabe des Modells und keine Messung an einer bestimmten Kamera. Eine der Aufgaben verlangt, die sechs Vorgänge in die richtige Reihenfolge zu bringen.

Zwei kleine Dinge am Modell stammen aus dem Datensatz der Kamera von 1949. Der Rückspulknopf trägt eine Filmerinnerung, eine Scheibe, die Filmtyp und Empfindlichkeit des eingelegten Films anzeigt, und an der Vorderseite des Gehäuses sitzt ein Selbstauslöserhebel.

Der Messsucher: zwei Fenster und kein Spiegel

Eine Messsucherkamera hat keinen Spiegel. Sie sehen durch ein eigenes Fenster, und ein zweites Fenster einige Zentimeter daneben sieht dasselbe Motiv unter einem etwas anderen Winkel. Im Sucher werden die beiden Ansichten übereinandergelegt, und beim Drehen des Entfernungsrings bewegt sich eine von ihnen, bis die beiden Bilder deckungsgleich sind. Die Entfernung, bei der sie deckungsgleich sind, wird aus dem Winkel zwischen den beiden Blickrichtungen berechnet, so wie Landvermesser Entfernungen messen.

Die erste in Serie gebaute Leica der Science Museum Group, um 1925 in Wetzlar gebaut, ist das Vorbild für diese Maschine. Sie hatte ein fest eingebautes Objektiv 50 mm f/3,5, das sich nicht wechseln ließ, und einen Schlitzverschluss mit sieben Zeiten von 1/20 bis 1/500 Sekunde sowie einer mit Z bezeichneten Marke. Der Datensatz einer anderen Leica I gibt ihre Größe mit 65 x 130 x 55 mm an, klein genug für eine Manteltasche. Schalten Sie die Schaufensterpuppe ein und vergleichen Sie.

Die Vorhänge der Messsucherkamera bestehen aus Stoff auf Rollen und laufen seitlich, sodass der Schlitz auf der Bühne von einer Seite zur anderen über den Film wandert. Da kein Spiegel hochklappt, ist der Auslöser leiser und schneller, und im Moment der Aufnahme wird nichts im Sucher schwarz.

Die zweiäugige Spiegelreflexkamera: zwei Objektive, ein Spiegel

Die zweiäugige Spiegelreflexkamera setzt zwei aufeinander abgestimmte Objektive übereinander. Das untere nimmt das Bild durch seinen Zentralverschluss auf. Das obere dient nur zum Betrachten: Ein fester Spiegel dahinter wirft das Bild nach oben auf eine Mattscheibe unter einer Klapphaube, sodass man die Kamera auf Hüfthöhe hält und hinunterschaut.

Die originale Rolleiflex der Science Museum Group, 1929 in Deutschland nach drei Jahren Entwicklung gebaut, nahm Bilder von 6 x 6 cm auf 117er-Rollfilm auf. Ihr Aufnahmeobjektiv war ein Tessar 75 mm f/4,5; ihr Sucherobjektiv war mit f/3,1 lichtstärker, zum Scharfstellen. Der Compur-Verschluss hatte die Zeiten 1, 1/2, 1/5, 1/10, 1/25, 1/50, 1/100 und 1/300 Sekunde sowie B und T. Die Mattscheibe hatte eine Wasserwaage, und die Haube eine Lupe und einen Spiegel für den Blick auf Augenhöhe. Die Rädchen des Modells folgen diesem Datensatz, und die Wasserwaage und die Lupe sind verborgene Dinge, die es zu finden gilt.

Weil das Bild auf der Mattscheibe über einen Spiegel kommt, ist es seitenverkehrt. Sehen Sie auf der Bühne von oben auf die Mattscheibe: Das Haus steht auf der falschen Seite. Einem bewegten Motiv zu folgen will geübt sein, denn dreht man die Kamera nach links, rutscht das Bild nach rechts.

Die Fachkamera: kopfüber unter dem Einstelltuch

Eine Fachkamera ist ein Objektiv auf einem Brett, eine Mattscheibe auf einem Rahmen und ein faltbarer Balgen dazwischen, alles auf einer Schiene. Man stellt scharf, indem man die vordere oder die hintere Standarte auf der Schiene verschiebt und dabei auf die Mattscheibe sieht, meist unter einem Einstelltuch, das sie beschattet. Das Bild steht dort auf dem Kopf und ist seitenverkehrt. Wenn es stimmt, kommt eine Kassette mit einem Planfilm dorthin, wo die Mattscheibe war, ihr Schieber wird herausgezogen, und der Zentralverschluss im Objektiv wird ausgelöst.

Das Modell nimmt 4 x 5 Zoll große Planfilme mit einem 150-mm-Objektiv auf, und sein Zentralverschluss reicht von 1 Sekunde bis 1/500. Bei so großem Film kann der Zerstreuungskreis größer sein, im Modell 0,1 mm, was die geringe Schärfentiefe des langen Objektivs teilweise ausgleicht. Bei diesen Formaten ist ein Stativ Pflicht.

1839: Minuten vor dem Objektiv

Die Giroux-Kamera wurde für die Daguerreotypie verkauft. Jedes Bild ist ein einzelnes Bild auf einer versilberten Platte, ohne Negativ, von dem man Abzüge machen könnte, und die Platten waren sehr unempfindlich.

Zwei Objekte erzählen auf der Bühne die frühe Geschichte. Das Bayerische Nationalmuseum besitzt ein Passepartout von etwa 1838, das Daguerres Widmung an Ludwig I. von Bayern trägt. Die Science Museum Group besitzt eine ganz aus Metall gefertigte Daguerreotypie-Kamera, 1841 von Voigtländer in Wien gebaut, für runde Platten von 95 mm Durchmesser, mit einem Petzval-Objektiv von etwa f/3,8. Ihr Datensatz erklärt, dass der Fotograf, sobald das Bild auf der Mattscheibe scharf war, in die Dunkelkammer ging und die Mattscheibe gegen eine Daguerreotypie-Platte austauschte. Ein Petzval-Porträtobjektiv in derselben Sammlung, von etwa 1860, ist ein Doppelobjektiv f/5,3 mit 8 Zoll Brennweite und fester Blende.

Die Daguerreotypie-Kamera des Modells hat ein Objektiv f/15 und eine Platte, deren Empfindlichkeit so eingestellt ist, dass eine sonnige Straße etwa 5 Minuten braucht (298,5 Sekunden im Modell). Das ist eine für das Modell gemachte Schätzung, keine gemessene Filmempfindlichkeit: Auf der ISO-Skala sind es etwa 0,0023. Über 5 Minuten bedeckt ein 45 cm breiter Spaziergänger, der sich mit 1,4 m/s bewegt, eine beliebige Stelle der Straße etwa ein Drittel einer Sekunde lang, 0,107 % der Belichtung, und hinterlässt fast nichts. Die stillstehende Schaufensterpuppe bleibt. Drücken Sie bei der Daguerreotypie „Auslösen“ und sehen Sie zu, wie die Spaziergänger aus dem Bild verschwinden.

Eine Daguerreotypie betrachtet man von derselben Seite, die dem Objektiv zugewandt war, und es gibt kein Negativ, mit dem man das Bild wieder umdrehen könnte. Das Modell zeigt die Szene deshalb, wie eine Platte, seitenverkehrt.

Papiernegative und ein Weg, sie zu fixieren

Zur gleichen Zeit arbeitete in England William Henry Fox Talbot auf Papier. Das Carnegie Museum of Art hält fest, dass er 1841 sein Kalotypie-Verfahren patentieren ließ; die kürzeren Belichtungszeiten machten Innenräume und Porträts möglich, und ein Papiernegativ konnte viele Abzüge ergeben. Die Giroux-Kamera des Victoria and Albert Museum ist eine, die Talbot besaß und für sein Papierverfahren umbaute, und der Datensatz des Museums sagt, er habe auch kleine, grobe Kastenkameras besessen, die seine Frau Mausefallen nannte. Eine davon steht auf der Bühne auf einem Hocker neben der Daguerreotypie-Kamera.

Ein Bild aus Silbersalzen dunkelt im Licht weiter nach, wenn die unbenutzten Salze nicht entfernt werden. Nancy Reinholds Aufsatz für das American Institute for Conservation beschreibt, wie Talbot seine Bilder zunächst mit Kaliumiodid und mit gewöhnlichem Salz stabilisierte und wie er von John Herschel das Natriumthiosulfat kennenlernte, der damit die Hälfte einer Zeichnung fixierte, als Talbot ihn am 1. Februar 1839 besuchte. Herschels eigener Notizbucheintrag vom 29. Januar 1839, zitiert in der Digital History der University of Houston, hält fest, dass „hyposulphite of soda“ das Silbersalz wegwusch: „Succeeds perfectly.“ Dunkelkammern nennen es bis heute Hypo.

Rollfilm und der Schnappschuss

Glasplatten und Planfilme mussten einzeln eingelegt werden. Rollfilm und eine einfache Kamera veränderten, wer Bilder machen konnte. Das US-Patent 388,850, veröffentlicht am 4. September 1888, umfasst das Gehäuse, die Objektivhalterung samt Verschluss und den Filmhalter der Kamera von George Eastman. Die Science Museum Group besitzt eine original Kodak-Kamera von 1888, aufgeschnitten, um ihr Inneres zu zeigen: Holz, Leder, Messing, Zelluloid und Schnur in einem Kasten von 100 x 172 x 85 mm.

Zwölf Jahre später fiel der Preis noch einmal. Der Datensatz der Science Museum Group zur No. 1 Brownie sagt, dass die Brownie von 1900 in den USA 1 Dollar und in Großbritannien 5 Shilling kostete und im ersten Jahr über 100.000 verkauft wurden.

In der Dunkelkammer

Das Bild auf belichtetem Film ist unsichtbar. Licht hat in einigen Silberhalogenid-Körnern ein paar Atome verändert, und erst die Entwicklung macht aus diesen Körnern metallisches Silber, das man sehen kann. Das Merkblatt des Canadian Conservation Institute zur Verarbeitung von Schwarzweißfilm und -papier nennt fünf Schritte: Entwickeln, Stoppbad, Fixieren, Wässern und Trocknen.

Film kommt in völliger Dunkelheit auf eine Spiralspule, da Film auf jede Farbe reagiert, und in eine lichtdichte Dose. Die Entwicklung dauert dann mehrere Minuten, je nach Film 4 bis 9. Ein Stoppbad, meist eine 2-prozentige Lösung von Essigsäure in Wasser, beendet sie in 15 bis 30 Sekunden. Das Fixierbad, Natrium- oder Ammoniumthiosulfat, löst das Silberhalogenid auf, das nicht entwickelt wurde, und erst danach darf das Negativ gefahrlos Licht sehen. Das Wässern spült das Fixierbad fort; das Merkblatt warnt davor, Film oder Abzüge über Nacht im Wasser liegen zu lassen. Papier entwickelt schneller, in 60 bis 120 Sekunden, und Schwarzweißpapier ist für Rot unempfindlich, sodass man Abzüge unter einem schwachen roten Dunkelkammerlicht herstellen kann.

Auf der Bühne läuft die Dunkelkammeruhr 30-mal schneller als das Leben. Laden Sie die Spule, und der Raum wird schwarz. Entwickeln Sie den Film, und die Negative Ihrer eigenen Bilder erscheinen an der Trockenleine, dunkel dort, wo die Szene hell war. Machen Sie einen Abzug, und Ihr letztes Bild kommt in der Entwicklerschale herauf. Die Science Museum Group besitzt außerdem eine Premo-Entwicklungsdose für Filmpacks von etwa 1908, die zwölf Filme auf einmal in einem bienenkorbförmigen Gestell entwickelt; sie ist auf der Werkbank versteckt.

Sofortbildfotografie

Edwin Lands Idee war eine Kamera, die die Arbeit der Dunkelkammer im Film selbst erledigt. Sein Patent mit Priorität vom 15. Januar 1947, erteilt am 27. Februar 1951, beschreibt ein Filmprodukt mit einem aufplatzbaren Behälter für Entwicklerflüssigkeit. Ein zweites Patent, angemeldet am 29. August 1946 und erteilt am 10. Februar 1948, betrifft ein Gerät, das den Film belichtet und entwickelt. Die Polaroid Land Camera Model 95 der Science Museum Group wurde von 1948 bis 1953 in Cambridge, Massachusetts, gebaut.

Farbe dauerte länger. Die Geschichte des Wahrzeichens der American Chemical Society beschreibt, wie Howard Rogers das Molekül des Farbentwicklers vorschlug, einen mit einem Entwickler verbundenen Farbstoff, und wie die Firma über mehrere Jahre etwa 5000 Verbindungen herstellte und erprobte. Im Farbfilm, der 1963 herauskam, trafen Säuremoleküle in einer Polymerschicht des Positivblatts auf den alkalischen Entwickler, sobald er seine Arbeit getan hatte, und fixierten die Farbstoffe an ihrem Platz.

Im Inneren des Integralbilds

Die Falt-Sofortbildkamera von 1972 packte alles in eine einzige Karte, die aus der Kamera kommt und sich in Ihrer Hand entwickelt. Die American Chemical Society beschreibt die Filmeinheit als etwa 2 mm dick mit 17 Schichten: Polymerblätter, eine Bildempfangsschicht, Reagenz, Timing- und lichtreflektierende Schichten und ein Dreifarbennegativ. Land schrieb 1974 im Photographic Journal, dass beim Auswerfen des Films Kaliumhydroxid in wenigen Tropfen Wasser in einer Schicht von 26/10.000 Zoll Dicke verteilt wird, etwa 0,066 mm, und dass in diesem dünnen Sandwich mehrere Minuten lang eine Reaktion auf die andere folgt.

Der Stapel neben der Kamera auf der Bühne zeigt 15 der Schichten in der Reihenfolge, wie sie im Überblick der Society for Imaging Science and Technology zur Sofortbildtechnik und in Lands Patent zum Integralfilm von 1968 angegeben ist. Das Licht kommt durch das klare Polyesterfenster herein und passiert die Bildempfangsschicht, die noch durchsichtig ist, um drei lichtempfindliche Schichten zu erreichen: zuoberst die blauempfindliche, dann die grüne, dann die rote, jede mit ihrem Farbentwickler darunter (gelb, magenta und cyan). Wenn der Abzug die Kamera verlässt, sprengen zwei Walzen den Behälter und verteilen das Reagenz zwischen der Empfangsschicht und dem Negativ. Wo eine Farbschicht Licht aufgezeichnet hat, wird ihr Farbentwickler bei der Entwicklung dieser Schicht verbraucht und bleibt an Ort und Stelle; wo nicht, wandert der Farbstoff nach oben zur Empfangsschicht. Blaues Licht zum Beispiel hält den gelben Farbstoff zurück und lässt Magenta und Cyan durch, und diese beiden zusammen sehen blau aus.

Während all das geschieht, muss das Bild dunkel bleiben, obwohl der Abzug schon im Tageslicht liegt. Das Reagenz enthält weißes Pigment und Opazifizierer-Farbstoffe, die bei der hohen Alkalität am Anfang das Licht fernhalten. Der Überblick erklärt, warum eine Timing-Schicht nötig ist: Die Farbstoffe brauchen Zeit zu wandern, bevor der pH-Wert sinkt, daher verzögert die Timing-Schicht den Moment, in dem die Säureschicht das Alkali neutralisiert. Wenn die Säure durchkommt, klärt sich der Opazifizierer auf, und die Farbstoffe halten an. Martin Kriegers Aufsatz zum System in Optical Engineering hält fest, dass der Integralfilm länger brauchte als die 60 oder sogar 10 Sekunden früherer Verfahren und dass es zum Reiz wurde, dem Bild mehrere Minuten lang beim Erscheinen zuzusehen. Im Modell ist das Bild nach 254 Sekunden zu 90 % heraufgekommen; der Zeitraffer läuft 20-mal schneller als das Leben und 40-mal, wenn die Bühne spielt.

Derselbe Aufsatz weist darauf hin, dass ein SX-70-Abzug keine Kornstruktur hat, da das Bild aus Farbstoff auf einem weißen Pigmenthintergrund besteht. Auch das Sofortbild des Modells hat kein Korn.

Die Faltkamera um den Film

Die Kamera musste sich flach zusammenfalten lassen, einen Spiegel in den Lichtweg setzen und den Abzug zwischen Walzen hinaustreiben. Das Patent von Land, Blinow und Eloranta, erteilt am 6. Februar 1973, beschreibt eine vollautomatische Spiegelreflexkamera, die sich so dünn zusammenfalten lässt, dass sie in eine Tasche passt, mit einem Motor neben der Filmkassette und einer Walzen-Entwicklungsstation auf der anderen Seite. Dasselbe Patent sagt, dass die Kassette im untersten Teil eine flache Batterie enthält, die mit Kontakten im Kameraboden verbunden ist. Die Batterie steckte im Film, sodass jedes neue Pack eine neue mitbrachte.

Der Datensatz der Science Museum Group zur SX-70 Land Camera nennt Belichtungsautomatik mit einer Regelung für dunkler und heller, Scharfstellen durch das Objektiv mit einem Spiegelsystem samt Schnittbild-Entfernungsmesser und motorischen Filmauswurf, in einer Kamera von 130 x 110 x 178 mm im geöffneten Zustand. Auf der Bühne wählt die Kamera ihre Belichtungszeit selbst nach dem Licht, und sowohl das Rädchen für dunkler und heller als auch das Schnittbild sind verborgene Dinge, die es zu finden gilt.

Der Spiegel ist wichtig, weil man den Abzug von der Seite betrachtet, von der aus er belichtet wurde. Ein Bild, das von der belichteten Seite gesehen wird, wäre seitenverkehrt, daher dreht eine Spiegelung in der Kamera es zuvor um. Der Überblick beschreibt Kodaks PR-10-Integralfilm als durch die eine Seite belichtet und von der anderen betrachtet, weshalb seine Schichten anders gestapelt sind.

Die Kamera für einmal

Die Einwegkamera dreht die Idee des Kamerakaufs um: Man kauft den Film, und die Kamera kommt dazu. Fujis Patent mit Priorität vom 20. August 1986, erteilt am 28. November 1989, beschreibt ein Filmgehäuse mit einem Aufnahmeobjektiv, einem einfachen Verschluss und einem Filmtransport, mit dem Film darin verkauft überall dort, wo Film verkauft wird. Die Science Museum Group besitzt auch Einwegkameras, darunter eine Fuji-Kamera von 2002 für 27 Aufnahmen, 110 x 123 x 35 mm.

Eine solche Kamera hat nichts einzustellen, ihre Einstellungen müssen also für die meisten Bilder passen. Das Modell verwendet ein 32-mm-Objektiv bei f/10, eine einzige Belichtungszeit von 1/100 Sekunde und Film mit ISO 400; das sind typische, für das Modell gewählte Werte. Bei fest eingestellter Blende f/10 ist das Objektiv auf seine hyperfokale Entfernung von 3,4 m eingestellt, sodass alles von etwa 1,7 m bis zum Horizont akzeptabel scharf ist. Ihr Lichtwert ist log₂(100 × 100) = 13,29; Film mit ISO 400 braucht in heller Sonne EV 17, das Bild ist also 3,7 Blendenstufen überbelichtet. Farbnegativfilm behält bis dorthin Zeichnung, und im Schatten oder mit dem eingebauten Blitz liegt dieselbe Kamera ungefähr richtig.

Wie sich das Modell von echten Kameras unterscheidet

Die Maschinen sind allgemein gehalten, ohne Herstellernamen darauf. Wo ein Museumsdatensatz oder ein Patent eine Zahl angibt (Zeiten, Blenden, Bildformate, Jahreszahlen), verwendet das Modell sie. Wo keiner das tut, verwendet das Modell einen typischen Wert und sagt das unter den Reglern: die Lichtstufen, die Laufzeiten der Vorhänge (7 tausendstel Sekunden bei der Spiegelreflexkamera, 20 bei der Messsucherkamera), die Leitzahlen der Blitze, die Empfindlichkeit und das Objektiv der Daguerreotypie-Platte, das Objektiv 116 mm f/8 und den Film von ISO 150 der Sofortbildkamera, die Einstellungen der Einwegkamera und die Verwacklungsrate.

Das Bild ist gezeichnet, nicht fotografiert. Jedes Objekt wird durch seine eigene Scheibe unscharf gemacht, die Formeln sind die einer dünnen Linse, und die Filmkurven sind einfach. Echte Objektive haben Abbildungsfehler, echte Verschlüsse beschleunigen und verlangsamen sich während des Laufs, und echte Filme haben Farbverschiebungen, die das Modell weglässt. Der Zeitablauf der Spiegelreflexkamera ist ein Modell der Reihenfolge der Vorgänge, keine gemessene Auslösung. Die Dunkelkammeruhr läuft 30-mal zu schnell und der Zeitraffer des Sofortbilds 20- oder 40-mal.