Grundlagen Bewegter Bilder

Transkript

1 Grundlagen Bewegter Bilder Helmut Eisinger 1.) Als die Bilder laufen lernten Im Jahre 1829 veröffentlichte J. A. F. Plateau seine Untersuchungen über die Nachbildwirkung, denen seine Gesetze des stroboskopischen Effektes folgten. Plateau hatte folgendes wiederentdeckt: Zerlegt man eine Bewegung, die in einer Sekunde stattfindet, in 16 einzelne bildmäßig dargestellte Phasen, und führt man diese 16 Bilder in der selben Zeit nacheinander dem Auge vor, so entsteht durch die Trägheit des Gesichtssinnes der Eindruck eines Bewegungsvorganges. Auf dieser Entdeckung fußend konstruierte er 1832 einen Apparat, den er Phenakistikop nannte, und mit dem er die beschriebene Illusion einer Bewegung erzeugte. Das Gerät bestand aus einer geschlitzten Scheibe, auf der eine Vielzahl gezeichneter Phasenbilder angeordnet waren. Bei Drehung der Scheibe vor einem Spiegel erschien es so, als ob es sich fortlaufend bewegte. Das gleiche Prinzip kam 1834 auch in der Wundertrommel des Engländers W. G. Horner zur Anwendung, die dieser unter dem Namen Zoetrop herausbrachte. Durch die Schlitze der Trommel blickte man auf die gegenüberliegende Innenseite, wenn dieselbe in Rotation versetzt wurde. Erste Anfänge einer Bildprojektion finden wir bei dem Jesuitenpater Athanasius Kircher, der schon 1646 in seiner Schrift Ars Magna Lucis et Umbrae (die große Kunst des Lichtes und des Schattens) die Laterna Magica beschrieben hat. 200 Jahre später begann Franz v. Uchatius mit seinen Versuchen, ein sich bewegendes Bild zu projizieren. Er stellte eine Anzahl Laterna Magica in einem Halbkreis auf, richtete sie konzentrisch auf einen Wandschirm aus, füllte sie mit gezeichneten Diapositiven (Phasenbildern) und führte dahinter sehr schnell eine Fackel vorbei. Bei diesem Experiment entdeckte er, daß dort Bewegung entstand, wo die Bilder nacheinander aufleuchteten. Mit einem neu konstruierten Bildwerfer konnte er 1853 zwölf Bewegungsphasen projizieren, die er als Dia-Positive auf einer drehbar angeordneten Scheibe befestigt hatte. Die Darstellung eines bewegten Bildes auf einer Leinwand war eine Sensation, die gleichzeitig einem größeren Zuschauerkreis zugänglich war. Allerdings handelte es sich immer noch um gezeichnete Phasenbilder. Für die Aufnahme und Wiedergabe dem wirklichen Leben entsprechender Laufbilder mußte erst noch eine andere Technologie - die Fotographie - entwickelt werden.

2 2.) Die Entstehung des Kinematographen Durch eine Wette wurde im Jahre 1877 Eadweard Muybridge dazu angeregt, seine berühmt gewordene Kammerareihe aufzubauen. Man wollte nur wissen, ob ein gallopierendes Pferd alle vier Beine vom Boden lößt. Zu diesem Zweck stellte er 24 Kammeras nebeneinander in einer Reitbahn auf. Das gallopierende Pferd zerriß nacheinander 24quergespannte Zwirnsfäden und lößte damit die Verschlüsse der Kammeras aus. Auf diese Weise erhielt er einzelne Phasenbilder der Gallopbewegung und fügte sie zu einem Reihenbild zusammen. In Deutschland hatte Ottomar Anschütz von diesen Versuchen gehört, ging einen Schritt weiter und entwickelte einen elektrischen Schnellseher den die Firma Siemens einige Jahre produzierte.(tachyskop) Dabei wurde eine Serie von 24 Aufnahmen nacheinander von einer spiralförmigen Geißler - Röhre beleuchtet. Damals regte sie Experimente mit bewegten Bildern an. Die erste Aufnahmekamera wurde 1988 von W. K. Laurie Dickson in den Edison-Laboratorien entwickelt. Ein Jahr später (6. Oktober 1889) fand die erste Wiedergabe des Laborversuches statt, und kurz darauf begann man mit der Produktion kleiner Spielfilme. Edison bekam Auf den Kinematographen und auf das Kinematoskop meldete Edison das Patent an. 3.) Das Menschliche Auge Das Auge ist weitgehend mit einer photographischen Kamera vergleichbar Die Lichtmenge, die in das Auge fällt, wird von der kreisrunden Iris kontrolliert, deren Muskeln die Öffnung der Pupille regulieren. Hornhaut und Linse werfen ein umgekehrtes Bild auf die Netzhaut (Retina). Die sensorischen Nervenfasern der Retina übermitteln die optische Nachricht von den Photorezeptoren der Netzhaut zum Gehirn. Sie stellen ein sehr komplexes System mit vielen internen Verknüpfungen dar. Zwischen den Photorezeptoren und den Nervenfasern liegt eine Schicht aus bipolaren Schaltzellen, die die Reize aus den Photorezeptoren aufnimmt. Die letzte Schicht enthält die Ganglienzellen, die die Signale von den bipolaren Zellen übernehmen und die Nachricht zum Gehirn weiterleiten. Das gesamte Netz der Sehnervenfasern stellt ein datensammelndes System dar. Die Fasern laufen an einem Punkt der Retina zusammen, durchqueren diese kabelartig gebündelt und vereinigen sich dann beim Austritt aus der Retina zum Sehnerven, der zum Gehirn führt. An dieser Stelle befinden sich keine Photorezeptoren, so daß ein "blinder Fleck" entsteht, mit dem das Auge nichts wahrnehmen kann. Beim Sehvorgang wird Lichtenergie durch die Photorezeptoren in Nervenreize umgewandelt. Der Mensch besitzt zwei Arten von Photorezeptoren, insgesamt etwa 130 Millionen. Die rundlichen Zapfen, von denen sich etwa 7 Millionen auf der Retina befinden, dienen der Sicht bei Tage; die schlanken Stäbchen, deren Anzahl ca.

3 18mal größer ist, als die der Zapfen, der Wahrnehmung in der Dämmerung. Bei hellem Licht arbeiten die Zapfen und ermöglichen das Farbensehen, die Stäbchen reagieren dagegen bei Nacht nur auf Schwarz und Weiß. Dies erklärt auch, weshalb bei Dunkelheit alle Farben verschwinden, so daß die Gegenstände nur in verschiedenen Grautönen wahrgenommen werden. Stäbchen und Zapfen liegen nicht getrennt voneinander auf der Netzhaut, so daß das Auge relativ leicht von einem zum anderen wechseln kann. Sie sind aber nicht gleichmäßig verteilt. Optimale Sehschärfe ist gegeben, wenn bei heller Beleuchtung ein Bild auf die Fovea centralis trifft, eine winzige Vertiefung der Netzhaut, die eine dichte Ansammlung von Zapfen hat. Die Zapfen der Fovea haben eine eigene Verbindung zu den bipolaren und Ganglienzellen, die die ersten Bindeglieder auf dem Weg zum Gehirn sind. Dadurch kann jeder Fovea- Zapfen dierekte Signale senden, ohne von Impulsen anderer Lichtrezeptoren beeinträchtigt zu werden. Im peripheren Bereich der Retina fehlen diese Direktverbindungen. Hier sind mehrere Stäbchen und Zapfen mit einer bipolaren Zelle und mehrere bipolare Zellen wiederum mit einer Ganglienzelle verbunden. Da jede Nervenfaser eine Vielzahl von Signalen weiterleitet, ist die Interpretation zum Gehirn nicht so präzise und damit die Sehschärfe entsprechend geringer. 3.1 Die Empfindlichkeit unseres Sehorgans, (Folie) zeigt die relative Empfindlichkeit, die das Auge für jede in seinem Wahrnehmungsbereich liegende Wellenlänge hat. Die angegebenen Werte beziehen sich auf die Wellenlänge, für die das Auge maximale Empfindlichkeit besitzt. Die beiden Kurven stellen folgende Verhältnisse dar: a.) Für das Nachtsehen bei dunkel adaptierten Auge b) Für das Tagessehen bei hell adaptiertem Auge, soll den gesamten Arbeitsbereich des Auges noch besser verdeutlichen. 3.3 Zeitliches Auflösungsvermögen Ein kurzer Lichtblitz erzeugt ein Rezeptorpotential, das den Reiz eine Zeitlang überdauert. Bei rasch aufeinanderfolgenden Lichtblitzen verschmelzen die Rezeptorpotentiale sowie die Potentiale der nachgeschalteten Zellen ohne Aktionspotentiale, so daß ein einheitlicher Eindruck entsteht. Beim Menschen ist dies oberhalb von 16 Bildern / s der Fall. Bei Filmen mehr als 16 B /s. (Insekten 300 Bilder/s)

4 3.1 Adaption Betritt man bei einem strahlenden Sommertag einen Filmvorführraum, erscheint der Gang zunächst dunkel. Erst nach einiger Zeit nimmt man die Helligkeit wahr und Kann auf seinen Platz gehen- Beim verlassen des Kino s ist man wieder für einige Zeit geblendet. Man bezeichnet diesen vorgang als Adaption. 3.5 Flimmererscheinungen Die Art der visuellen Empfindung hängt in starkem Maße davon ab, ob der Lichtreiz stetig erfolgt oder unterbrochen wird. Wenn er diskontinuierlich ist, wird die Schnelligkeit der nacheinander dargebotenen Ereignisse ausschlaggebend. Setzt man eine Drehscheibe, die zur Hälfte weiß, zur Hälfte schwarz bemalt ist, zuerst langsam und dann immer schneller in Bewegung, so wird aus dem anfänglich rhythmischen Wechsel von Hell und Dunkel allmählich ein ungleichmäßiges, unstetes Flimmern, das vom Auge als unangenehm empfunden wird. Bei sehr schneller Drehung verschwindet das Flimmern, und der Betrachter nimmt einen gleichmäßigen Grauton wahr. Die Lichtreize folgen bei dieser Geschwindigkeit so schnell aufeinander, daß die optische Wirkung der weißen Fläche noch etwas anhält oder in die andere Information "überfließt" und damit eine Mischung oder Verschmelzung hervorruft. Der Punkt, an dem das Flimmern aufhört und einem gleichmäßigen Grau-Ton weicht, wird kritische Verschmelzungsfrequenz oder Flimmergrenze genannt. Verschmelzungserscheinungen sind ein besonderes Phänomen der Psychophysik; sie sind die Ursache für eine Reihe komplizierter optischer Erscheinungen.Man unterscheidet zwei Hauptkategorien intermittierender Lichtreize. Die eine Art wird durch Schwankungen der Lichtquelle selbst, die andere durch Veränderungen des Bildinhaltes hervorgerufen. Für das Zapfensehen ist die Verschmelzungsfrequenz höher, als für das Stäbchensehen. Außerdem ist die Verschmelzungsfrequenz um so niedriger, je größer die Dauer des Hellreizes ist, da bei schneller Bildfolge der Hellreiz nicht mehr ganz abklingt (Nachbilder). Zusammenfassend werden die Flimmererscheinungen von folgenden Faktoren bestimmt: 1) Von der mittleren Lichtintensität des gesamten Bildinhaltes. 2) Vom Wechsel einzelner Bildteile in einer bestimmten Zeiteinheit. 3) Vom Verhältnis der Zeit zwischen Hell und Dunkel 4) Von der Intensitätsdifferenz zwischen Hell und Dunkel 5) Von der Farbe des Lichtes Diese Erscheinungen sind für die Bildübertragung bei Fernsehen und Film von besonderer Bedeutung.

5 4.) Filmformate und Bildfeldgrößen Die Abmessungen der heute noch verwendeten Filmmaterialien lassen sich nahezu unverändert bis zu den Anfängen der Kinematografie zurückverfolgen. George Eastman, der den Film ursprünglich nur für seine Kodak- Kamera herstellte, goß seine Zelluloid-Filme auf etwa 15 m lange Glastische, deren Breite 2 Fuß bzw. 24" betrug. Die Gießeinrichtung bewegte man auf zwei seitlich befestigten Schienen und verwendete sie nach Trocknung des Zelluloid-Bandes auch zum Auftragen der Bromsilber-Emulsion. Nach Ablösen des getrockneten Materials entfernte man die beiden ungleichmäßig gegossenen Randzonen durch Abschneiden eines jeweils 1"-breiten Abfallstreifens. Somit blieb eine restliche Breite von 22" = 558,8 mm übrig, die in 8 gleiche Streifen geteilt eine Filmbreite von 22/8 entsprechend 69,85 mm für den Rollfilm der Kodak-Kamera ergab. Edison ließ diesen Rollfilm nochmals teilen und kam damit auf 1 3/8 " entsprechend 34,925 mm zum heutigen 35-mm-Format. Bei einer anderen Aufteilung der 22"-breiten Ursprungsbahn erhält man 5/8"-breite Bänder, die dem heutigen 16-mm-Film entsprechen. Dieselben nochmals geteilt ergeben dann den 5/16"- breiten 8-mm-Film. Angaben der Quellen: Linder Biologie, Teil 3 Sexl, Raab, Streeruwitz Physik, Band 2 Webers Handbuch der Film- und Videotechnik Schreiner Physik 2, Ausgabe B