Wie funktioniert eine Kamera?

Allgemeiner Aufbau

Kurzfassung

Eine Kamera

  • ist lichtdicht
  • hat einen Sensor zur Aufzeichnung des Lichts (oder wird mit Film bestückt)
  • hat eine Öffnung (meist ein Objektiv), um das Licht kontrolliert zum Sensor zu lassen
  • hat (meist) einen Verschluss
  • hat (meist) eine einstellbare Blendenöffnung
  • hat (meist) eine Vorrichtung zum Einstellen der Bildschärfe
  • hat (meist) einen Sucher und/oder ein Display

  • Ausführlich:

    Zum Fotografieren braucht man (nahezu immer) eine Kamera. Und so ist es,wenn man fotografieren lernen will, sicherlich sinnvoll , sich zu Beginn mit dem grundlegenden Aufbau und den wichtigsten Funktionen einer Kamera vertraut zu machen.
    Sehen wir uns das ganze also mal vom Anfang her an.
    Eine Kamera soll natürlich fotografieren, also Licht zum Film oder Sensor lassen. Aber genauso wichtig ist es, dass sie den Sensor (oder den Film) während der Belichtung vor unerwünschtem Licht schützt.

    Kamerafoto
    Ein Objektiv und ein lichtdichtes Gehäuse, mehr braucht eine Kamera zunächst einmal nicht. Aber man kann natürlich noch eine Menge mehr hineinpacken.

    Kiste

    Dazu muss die Kamera lichtdicht sein. Zur Belichtung darf nur das zum Motiv gehörende Licht auf den Sensor fallen. Und in einer Analogkamera muss der Film auch zwischen den Aufnahmen vor Licht geschützt werden.

    Eine einfache Kiste oder z. B. ein Schuhkarton mit einem Stück Film darin würde als einfache Kamera schon reichen. Wenn man fotografieren will, braucht man aber auf jeden Fall noch mehr: zum einen ein Motiv (z. B. einen Menschen) und zum anderen Licht, das das Motiv beleuchtet (z. B. von der Sonne).

    Illustration zum Thema Kamera
    Reflexion

    Das Licht, das von der Sonne auf das Motiv, hier den Menschen, fällt, wird von diesem in viele Richtungen zurückgeworfen. Wenn wir unsere Kistenkamera davorstellen und den Deckel öffnen, also eine Aufnahme (eine Belichtung ) machen, so trifft das Licht, das von einem Punkt des Menschen reflektiert wird, auf viele verschiedene Punkte des Sensors (oder Films).

    Illustration zum Thema Kamera
    Das Licht trifft ungeordnet auf den Sensor bzw. den Film.

    Dadurch erhalten wir aber nur eine gleichmäßige Belichtung des Sensors und leider noch kein Abbild des Menschen. Das Licht ist einfach ungeordnet auf den Sensor gefallen.

    Loch

    Um es zu ordnen, können wir es mit einer kleineren Öffnung der Kiste probieren. Dazu muss ein kleines, verschließbares Loch (die Lochblende) in den Deckel kommen, durch das das Licht jetzt "sortiert" oder gefiltert werden kann.

    Illustration zum Thema Kamera
    Die Lochblende

    Es trifft nun zwar weniger Licht auf den Sensor oder Film, dafür ist es jedoch gerichtet. Von jedem Punkt des von der Kamera "gesehenen" Motivs gelangt nur noch ein "Lichtstrahl" auf den Sensor/Film. Dieser erzeugt nur noch einen Punkt.

    Aus diesen Punkten (nicht zu verwechseln mit den Pixeln des digitalen Sensors) setzt sich nun das Bild des Motivs zusammen. Wir haben jetzt einen einfachen Fotoapparat, eine Lochkamera. (Mit einer Pappkiste, Klebeband und einem Stück Film oder Fotopapier kann man solch eine Kamera selbst bauen.)

    Die Öffnung in dem Kistendeckel darf aber nicht zu groß werden, sonst treffen doch wieder mehrere Lichtstrahlen von einem Punkt des Motivs auf den Sensor/Film und erzeugen Kreise (sogenannte Zerstreuungskreise) anstelle der erwünschten Punkte.
    Dadurch überlagern sich die Punkte einzelner Motivdetails, die Detailgrenzen verschwimmen, das Bild wird unscharf.

    Illustration zum Thema Kamera
    Unschärfe

    Das Loch sollte also klein sein. Aber durch ein kleines Loch gelangt nur ein wenig Licht auf den Sensor. Deshalb muss man es über längere Zeit "einwirken" lassen, damit die Kamera ausreichend viel Licht aufzeichnen kann.
    Man muss länger belichten.

    Diese langen Belichtungszeiten bringen aber leider auch Nachteile mit sich.
    Alles, was sich während der Belichtung bewegt, zieht eine Art Lichtspur über das Bild. Aus Punkten werden Striche, sie "verschmieren". So kommt es erneut zu Unschärfen, diesmal aber durch die Bewegungen des Motivs während der Belichtung.

    Illustration zum Thema Kamera
    Unschärfe durch Bewegung

    Es ist also wichtig, mehr Licht auf den Film zu lassen. Doch müssen wir gleichzeitig verhindern, dass wieder die Unschärfe (Zerstreuungskreise) einer größeren Öffnung auftritt. Das Loch können wir deshalb nicht einfach so vergrößern. Aber wir können stattdessen, um mehr Licht auf dem Film zu versammeln, eine Linse einsetzen.

    Verwackelt oder falsch fokussiert?
    Ob ein Bild verwackelt ist oder eine Bewegungsunschärfe vorliegt oder ob nur einfach nicht richtig scharf gestellt wurde, kann man oft ganz leicht feststellen.

    Bei einem verwackelten Bild ist alles unscharf, aber die stärksten Auswirkungen zeigt die Unschärfe im Bildvordergrund.

    Wenn es sich um eine Bewegungsunschärfe handelt, ist dagegen nur ein Teil des Bildes unscharf. Und zwar nur jener, der sich während der Belichtungszeit bewegt hat.

    Und bei einer falschen Entfernungseinstellung ist meist ein Entfernungsbereich immer noch scharf, und die Unschärfe wächst, je weiter andere Objekte von diesem Bereich entfernt sind.

    Natürlich kann es auch zu Kombinationen verschiedener Unschärfen kommen. Dann wird es natürlich schwieriger, die Ursache zu analysieren.

    Objektiv

    An den Übergängen von Luft zu Glas (und andersherum) wird das Licht gebrochen, es scheint fast so als würde das Licht dort "gebogen".
    Wenn es im richtigen Masse gebogen wird, können die von einem Punkt des Motivs ausgehenden Lichtstrahlen daran gehindert werden, auf falsche Bildbereich zu treffen. Statt dessen steuert man sie so, daß sie die vorher zerstreuten Lichtstrahlen an einem Punkt zusammen treffen. Auf diese Art können mehrere Lichtstrahlen verwendet werden, um ein Motivdetail in einem Punkt auf dem Film oder Sensor wiederzugeben. Man hat dadurch mehr Licht für einen Bildpunkt zur Verfügung und kann so mit kürzeren Belichtungszeiten auskommen.
    Das Licht wird gesammelt und zu einem Brennpunkt ("Fokus") geführt. Wir haben damit ein einfaches Objektiv.

    Illustration zum Thema Kamera
    Die "Linse"

    Leider ist auf diese Art aber nur das Abbild von Objekten mit einer einheitlichen, mit der gleichen Entfernung zur Kamera scharf. Denn je nach Abstand des Motivs zur Linse liegt der Brennpunkt unterschiedlich weit von der Linse entfernt.

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    Objekte, die zu weit entfernt sind, haben einen Brennpunkt vor der Bildebene. Bei Objekten, die zu nah sind, liegt der Brennpunkt dagegen dahinter. Auf dem Bild erscheinen in beiden Fällen statt scharf abgebildeter Punkte nur je nach Abstand mehr oder weniger große und verschwommene Unschärfekreise.

    Illustration zum Thema Kamera
    Brennpunkt und Unschärfekreis

    Das kann ein Nachteil, aber auch ein Vorteil sein, denn die Unschärfe kann auch gestalterich erwünscht sein, um störende Bildelemente auszublenden.
    Wichtig ist an dieser Stelle auf jeden Fall, dass man durch ein Verändern des Abstandes zwischen Objektiv und Sensorebene die Lage der Schärfe (der Schärfenebene) im Motiv beeinflussen kann. Wenn wir den Abstand des Sensors / Films zur Linse vergrößern, werden näher gelegene Motive scharf. Wenn wir dagegen diesen Abstand verkleinern, werden ferner gelegene Motive scharf. Wir können so also die Schärfe steuern (also fokussieren).


    Illustration zum Thema Kamera
    Linse und Lochblende

    Und falls wir jetzt noch eine Kombination aus Loch und Linse verwenden, können durch ein Verkleinern der Öffnung die Unschärfekreise für nähere oder weiter entfernte Objekte verkleinert werden. Gegenstände, die außerhalb der eigentlichen Schärfenebene liegen, erscheinen dann doch mehr oder weniger scharf. Wir können auf diese Art größere Bereiche des Bildes sowohl vor als auch hinter der Schärfeebene scharf abbilden.

    01

    Wenn das Loch (die Blende) von veränderbarer Größe ist, kann man die Ausdehnung der Schärfe in die Tiefe, die Schärfentiefe, steuern.
    Gleichzeitig verändert man so allerdings auch die Menge des Lichts, das auf den Sensor oder Film trifft. Die Aufnahmeeinheit braucht aber eine bestimmte Lichtmenge, um richtig belichtet zu werden.
    Um die unterschiedlichen Lichtmengen je nach eingestellter Blende und Helligkeit des Motivs zu kompensieren, muss man unterschiedlich lange belichten.
    Während bei der Lochkamera auch bei hell beleuchteten Motiven die Belichtungszeiten so lang sind, dass man sie bequem mit der Uhr abmessen kann (Lochkamera-Fotografen messen die Belichtungszeit oft scherzeshalber in getrunkenen Tassen Kaffee), braucht man bei der Fotografie mit Objektiv meist sehr kurze Zeiten (Bruchteile von Sekunden). Die Steuerung dieser Verschlusszeiten übernimmt am besten ein mechanischer (oder elektronischer) Verschluss.

    Illustration zum Thema Kamera
    Der Verschluss (geöffnet)

    Illustration zum Thema Kamera
    Der Verschluss (geschlossen)

    Wir haben jetzt die wichtigsten Elemente einer Kamera kennengelernt. In erster Linie muss sie lichtdicht sein und sollte eine (regel- und) verschließbare Öffnung haben. Darüber hinaus haben die meisten Kameras ein Objektiv (die Linse), eine Möglichkeit zum Scharfstellen, einen Verschluss mit Auslöser und, im analogen Bereich, eine Vorrichtung zum Transport des Films von Bild zu Bild.
    Und natürlich verfügen fast alle Kameras, im Gegensatz zu unserer Kiste, über einen Sucher (oder ein alternativ einsetzbares Display). Dazu mehr auf den folgenden Seiten.

    Heutzutage sind viele der Bedienungselemente automatisiert bzw. motorisiert. Automatische Belichtung mit automatisch gesteuerter Blendenöffnung und automatsich gesteuerter Belichtungszeit, automatisches Fokussieren und bei digitalen Kameras eine automatsiche Regelung der Empfindlichkeit.
    Ob das sinnvoll ist oder nicht, müssen Sie selbst herausfinden.
    Wenn Sie wirklich fotografieren lernen wollen, empfehle ich Ihnen, eine Kamera zu benutzen, die das "manuelle" Fotografieren gestattet. Das kann natürlich auch gern eine "Digitale" sein, sie sollte sich eben nur von Hand einstellen lassen.

    Obwohl um die Kamera und ihre "Features" gerade in der Werbung und in der Fachpresse sehr viel Aufhebens gemacht wird, sind im Grunde alle Kameras im Grundaufbau gleich.
    Auf der einen Seite des Gehäuses kommt das Licht mehr oder weniger kontrolliert ins Kameragehäuse, auf der anderen Seite wird dieses Licht aufgezeichnet.
    Im analogen Bereich sind es deshalb (zumindest die meiste Zeit über) mehr oder weniger nur Kisten zur lichtgeschützten Aufbewahrung des Films. Ihr Einfluss auf die technische Qualität des Fotos ist in der Regel deutlich geringer als der des Objektivs.
    Bei Digitalkameras dagegen sieht das völlig anders aus. Hier ist der "Film" ja fest mit dem Kameragehäuse verbunden. Und dieser Sensor beeinflusst sehr stark die Bildqualität und die Einsatzmöglichkeiten der Kamera. (Aus diesem Grunde gibt es hier im Themenbereich "Kamera" auch ein gesondertes umfangreiches Kapitel zu den "Digitalen".)

    Was leider bei all den Features oft übersehen wird:
    Das Bild macht der Fotograf, die Kamera ist nur das Werkzeug.

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