MediaFotografie analog und digital

Transkript

1

2 Thomas Walter MediaFotografie analog und digital Begriffe, Techniken, Web Mit 245 Abbildungen und 28 Tabellen 1 3

3 Prof. Dr. Thomas Walter Fachhochschule Kaiserslautern Standort Zweibrücken Fachbereich Informatik und Mikrosystemtechnik Amerikastraße Zweibrücken walter@informatik.fh-kl.de Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. ISSN ISBN Springer Berlin Heidelberg New York Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005 Printed in Germany Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Text und Abbildungen wurden mit größter Sorgfalt erarbeitet. Verlag und Autor können jedoch für eventuell verbliebene fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Satz: Druckfertige Daten vom Autor Herstellung: LE-TeX Jelonek, Schmidt & Vöckler GbR, Leipzig Umschlaggestaltung: KünkelLopka Werbeagentur, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier 33/3142/YL

4 Vorwort Wir vergleichen die Newtonische Farbentheorie mit einer alten Burg, welche von dem Erbauer anfangs mit jugendlicher Übereilung angelegt, nach den Bedürfnissen der Zeit und Umstände jedoch nach und nach von ihm erweitert und ausgestattet, nicht weniger bei Anlaß von Fehden und Feindseligkeiten immer mehr befestigt und gesichert worden ist. Goethe, Zur Farbenlehre [Goe98] Vor rund 180 Jahren haben erfindungsreiche Menschen ein neues Medium geschaffen: Zeichen mit Licht die Fotografie. Ihr Bestreben war dabei, durch den Einsatz technischer Mittel künstlerisches Schaffen zu erleichtern. Seither hat dieses Medium eine unvorstellbar vielseitige Entwicklung genommen und dabei sehr rasch gezeigt, dass dadurch nicht die Kunst ersetzt, sondern im Gegenteil bereichert wird. Der aktuelle Gipfel dieser Entwicklung ist die weite Digitalisierung der Fotografie, die nochmals die Möglichkeiten deutlich vermehrt und dem künstlerischen Aspekt noch mehr Räume eröffnet. Dieses Buch möchte die technischen Grundlagen der modernen Fotografie aktuell und tiefliegend darstellen. Dabei zeigt sich rasch, dass das Medium Fotografie heute weder analog noch digital ist, sondern dass zum Verständnis beide Aspekte betrachtet werden müssen und Hand in Hand zu einem optimalen Ergebnis führen. Wir befinden uns im Bereich der Fotografie gerade auf einer sehr spannenden Reise. Mit diesem Werk möchte ich den Lesern eine Hilfe und Bereicherung an die Hand geben, um die Hintergründe klarer werden zu lassen, und auf neue Techniken und Ideen hinweisen es gibt heute so viel Neues zu erlernen, auszuprobieren und nutzbringend in die eigene Arbeit einzubinden. Abbildung: Otto Dix: Bildnis des Photographen Hugo Erfurth, 1925

5 VI Vorwort Bei der tiefgreifenden Beschäftigung mit der Materie wünsche ich Ihnen, dass dabei die Freude am Ergebnis und der berufliche Erfolg Ihrer kreativen Arbeit erhalten bleibt: Grau, teurer Freund, ist alle Theorie, Und grün des Lebens goldner Baum. In diesem Sinne wünsche ich allen Lesern eine erfreuliche und fruchtbare Auseinandersetzung mit MediaFotografie. Zweibrücken, im Januar 2005

6 Inhaltsverzeichnis Hinweise zum Gebrauch des Buches... XI 1 Entwicklung der Fotografie Die Vorgeschichte der Fotografie Die Anfänge der Fotografie Von den Anfängen zur klassischen Fotografie Fotografie: Technik oder Kunst? Die moderne Fotografie Physikalische und chemische Grundlagen Licht und Farbe Strahlenoptik Wellenoptik Abbildungsfehler Klassische Objektivkonstruktionen Objektive für analoge und für digitale Fotografie Moderne Entwicklungsschritte in der Objektivkonstruktion Chemische Grundlagen Blitzlichtfotografie Kontraststeuerung in der Analogfotografie Belichtungsmessung Sensitometrie und Densitometrie Gradation Ansel Adams Das Zonensystem Klassische Bildbearbeitung

7 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Grundlagen der Digitalfotografie Digitalisierung Lichtempfindliche Sensoren Speichermedien für Digitalkameras Dateiformate DasPixel Auflösung Workflow im Digitalen Digitale Bildbearbeitung Adobe Photoshop Alternative Bildbearbeitungssoftware GIMP Nikon Capture Phase One C Farbe im Digitalbild Ideale Farbe Reale Farben: Codierung von Farbinformation, Farbmodelle und Farbräume Die Farbe in der Bildbearbeitungssoftware Websichere Farben Farbmanagement und Geräteprofile Der Weißabgleich Schwarzweiß mit Digital Bemerkungen zur Schwarzweißfotografie Farbfilter in der klassischen Schwarzweiß-Fotografie Von Farbe zu Schwarzweiß Filmkörnigkeit im Digitalen Weitere Verbesserungen des Schwarzweißbildes Die digitale Dunkelkammer Das Histogramm als zentrale Bildinformation Gradation im Digitalbild Die kamerainterne Gradationssteuerung und Gradationskurve Abwedeln und Nachbelichten Schärfen des Digitalbildes Rauschverminderung Korrektur der Vignettierung Korrektur der Verzeichnung Staubkorrektur Korrektur digitaler Artefakte Digitale Gesamtkorrektur: Die Lösung von DxO Labs Digitale Filter

8 Inhaltsverzeichnis IX 8.13 Archivierung des Digitalbildes Langzeitarchivierung Let s go web Bilddateien für das Web: Auflösung, Farben und Dateiformate Adobe ImageReady Das Fotoalbum im Web Das Recht und die moderne Fotografie Die Gesetzeslage Digitale Bildkennzeichnung Ausblick Persönliche Worte A Internetlinks A.1 Zu Kapitel A.2 Zu Kapitel A.3 Zu Kapitel A.4 Zu Kapitel A.5 Zu Kapitel A.6 Zu Kapitel A.7 Zu Kapitel A.8 Zu Kapitel A.9 Zu Kapitel A.10 Zu Kapitel A.11 Weitere Links B Abkürzungen Literatur Personenverzeichnis Sachverzeichnis

9 Hinweise zum Gebrauch des Buches MediaFotografie möchte einen Überblick über die moderne Fotografie geben. Hierfür wird zunächst die klassische analoge und anschließend die digitale Technik betrachtet, wobei beide Bereiche nicht scharf zu trennen sind, weil vieles in beiden Welten wichtig ist. Abschließend werden die zentralen Themen Internet und Recht behandelt. Dabei wurde jeweils versucht, dem Leser auch eine praktische Hilfe mit nützlichen Hinweisen, einem effizienten Index und vielen Verweisen innerhalb des Buches zu weiterführender Literatur und im Internet zu geben. Im Anhang zu MediaFotografie sind Internetlinks sowie eine Übersicht über alle relevanten Abkürzungen enthalten. Gliederung des Inhalts MediaFotografie gliedert sich strukturell in drei Blöcke: Block A: Die klassische Fotografie Hier wird zunächst die Entwicklung der analogen Fotografie behandelt, gefolgt von den eigentlichen naturwissenschaftlichen Grundlagen und analogen Techniken der Kontraststeuerung nach dem Zonensystem. Die Themen sind insbesondere: eine kurze Geschichte der Fotografie (Kapitel 1); physikalische Grundlagen (Strahlenoptik, Wellenoptik) (Kapitel 2); chemische Grundlagen (Kapitel 2); Kontraststeuerung nach dem Zonensystem (Kapitel 3). Block B: Grundlagen der digitalen Fotografie Dieser Block greift nun die Grundkenntnisse wieder auf und zeigt, wie dies alles in der digitalen Fotografie umgesetzt wird. Im Einzelnen werden behandelt:

10 XII Hinweise zum Gebrauch des Buches Grundlagen der digitalen Fotografie (lichtempfindliche Sensoren, Dateiformate und mehr) (Kapitel 4); digitale Bildbearbeitung mit typischer Software: Adobe Photoshop, GIMP, Nikon Capture und Phase One C1 (Kapitel 5); digitale Farbfotografie und digitale Schwarzweißfotografie: Die Aspekte Farbe und Schwarzweiß bilden im Digitalen einen ganz anderen Begriffsraum als analog; dies wird hier behandelt (Kapitel 6 und 7). Block C: Weiterführende Themen Dieser Block geht nun weiter auf spezielle Aspekte ein. Dazu zählen: Verbesserung des Digitalbildes: Hier wird auf die wichtigsten Bildbearbeitungstechniken eingegangen (Kapitel 8); Bildbearbeitung für das Web: Farben, Auflösung und Dateiformate für das Web (Kapitel 9); Fotoalben im Web: Einsatz und Arbeitsweise von freien PHP-Frameworks (Kapitel 9); rechtliche Rahmenbedingungen für den Einsatz der modernen Fotografie (Kapitel 10). Empfohlene Literatur MediaFotografie spricht viele aktuelle Themen an, kann aber natürlich nicht all dies vollständig behandeln, weshalb in den jeweiligen Abschnitten Hinweise zu weiterführender Literatur enthalten sind. Einige Werke sind besonders hervorzuheben. Die Grundlagen der klassischen Fotografie sind umfassend im Handbuch der Fotografie von Jost J. Marchesi (siehe [Mar93], [Mar95] und [Mar98]) dargestellt. Allgemeines zur Informatik kann [Wal03] entnommen werden, ein stärkeren Bezug zur Computergrafik ist in [BB03] zu finden. Empfehlenswert speziell für die Digitalfotografie ist insbesondere [Alt03] oder die neue Trilogie [Mas04a], [Mas04b] und [Mas04c] und für den unvermeidbaren Photoshop [Wil03] oder mit einem stärkeren Bezug zur Fotografie [Pfa04]. Das komplexe Thema Farbe ist in [Büh04] ausführlich behandelt. Neben diesen technisch orientierten Hilfen soll hier aber ausdrücklich noch auf [Web04] zur allgemeinen Fotografie und insbesondere auf [SS03] verwiesen werden, da hier die Fotografie im Kontext der visuellen Wahrnehmung auch unter psychologischen Gesichtspunkten in einem größeren Kontext behandelt wird.

11 Hinweise zum Gebrauch des Buches XIII Tipps und wichtige Hinweise im Buch Nützliche und natürlich (be-)merkenswerte Hinweise sind zusätzlich besonders gekennzeichnet: Diese Icons sollen Ihnen das Lesen erleichtern. Darüber hinaus gibt es spezielle Hinweise zu klassischen Tricks und Verfahren der analogen Fotografie: Viele klassische fotografische Techniken sind auch und besonders heute in der Digitalfotografie wichtig und nützlich. Und es gibt Hinweise zu besonderen, nur im Digitalen wichtigen Aspekten: Besondere Hinweise für die Digitalfotografie sind entsprechend gekennzeichnet. Das Webangebot zu MediaFotografie Zu MediaFotografie gibt es unter der Adresse ein begleitendes Webangebot, welches fortlaufend ergänzende und aktuelle Informationen zugänglich macht. Dazu gehören unter anderem folgende Angebote: eine erweiterte, aktuelle und verlinkte Sammlung von Internetlinks; ein ausführlicheres Inhaltsverzeichnis zu dem Buch; eine plattformunabhängige, Java-basierte Software zur Verarbeitung von raw-dateien; einige Beispielbilder und Photoshop-Dateien aus dem Buch zum Download; eine Übersicht über sich sicherlich einstellende Errata; weitere Hinweise und Ergänzungen. Nur durch eine aktive Auseinandersetzung mit der Materie wird ein richtiges Verständnis möglich. Das Webangebot möchte Sie dazu besonders anregen! Der Hinweis web bedeutet, dass im Buchanhang (Anhang A) oder direkt auf der MediaFotografie-Site weitere Links zu Informationen im Internet zum jeweiligen Thema aufgeführt sind.

12 XIV Hinweise zum Gebrauch des Buches Hinweise zur verwendeten Nomenklatur Zur besseren und konsistenten Unterscheidung von bit und Byte wird das bit mit kleinem und das Byte mit großem Anfangsbuchstaben geschrieben, genauso wie in der Abkürzung. Wie in der Informatik üblich, wird für Begriffe aus diesem Bereich die Nomenklatur der Vielfachen nach Zweierpotenzen verwendet, also 1kB = 2 10 B = 1.024B; 1MB = 2 20 B = B. Nur beim Pixel wird wie meist üblich das Megapixel als Pixel definiert. Nicht ganz konsequent wird häufig die Abkürzung SLR verwendet: SLR bezeichnet ein Spiegelreflex-Kamerasystem; dazu gehört nicht notwendig auch eine Wechseloptik. Dennoch wird, wie häufig üblich, hier unter SLR eine Spiegelreflexkamera mit Wechseloptik verstanden. Entsprechend ist DSLR die Abkürzung für eine digitale Spiegelreflexkamera mit Wechseloptik. An einigen wenigen, technischen Stellen in MediaFotografie werden Zahlen in der in der Informatik gebräuchlichen hexadezimalen Darstellung angegeben. Diese werden dann wie üblich mit führendem 0x dargestellt, also etwa 0x100 für = 256. Softwarebezogene Buchteile beziehen sich häufig auf die entsprechenden Menüs dieser Software; dies wird durch folgende Nomenklatur beschrieben: Datei Speichern speichert unter dem Menüpunkt Datei und dort unter dem Unterpunkt Speichern eine Datei. Hinweise zum praktischen Gebrauch Natürlich wünscht sich der Autor, dass der Leser dieses Buch vollständig liest dafür wurde es ja geschrieben. Dennoch werden für viele nur einzelne Kapitel und Abschnitte von besonderem Interesse sein. Deshalb wurde versucht, die Materie so zu gestalten, dass alle Teile einzeln verständlich sind. Dafür wurden viele Verweise auf andere Abschnitte integriert, in denen zu Unterpunkten dann Genaueres zu finden ist. Diese Verweise sind dabei folgendermaßen aufgebaut: Abbildung 2.3 ist die dritte Abbildung aus Kapitel 2, welche in Abschnitt enthalten ist. An einigen wenigen Stellen werden mathematische Zusammenhänge wie die Linsengleichungen (2.3) verwendet, um die Zusammenhänge klar darzulegen und den Lesern einen Einstieg in die tiefere Beschäftigung mit der Materie zu geben. Auf Tabellen wird wie auf Abbildungen verwiesen: 2.2 ist die Übersicht von Brennweite und Gegenstandsweite in Kapitel 2. Dem Autor war es dabei ein besonderes Anliegen, mit MediaFotografie auch eine praktische Hilfe für das fotografische Schaffen zu geben. Deshalb sind

13 Hinweise zum Gebrauch des Buches XV wie erwähnt viele nützliche Internetlinks im Buch sowie auf der Webseite angegeben. Wichtig ist hier auch ein effizienter Index zum Buch. In MediaFotografie sind zahlreiche für die Praxis nützliche Tabellen enthalten, die auch über den Index schnell zu finden sind. In diesem technisch sich so rasch entwickelnden Bereich haben sich zunehmend mehr Abkürzungen etabliert; um hier eine Praxishilfe zu bieten, verfügt MediaFotografie im Anhang B über ein Abkürzungsverzeichnis mit Bezug zu den relevanten Textpassagen im Buch.