Dichte (Fotografie)
Unter Dichte versteht man in der Fotografie das Ausmaß der Umwandlung des lichtempfindlichen Materials (siehe Silber, Film (Foto)) in Folge der Belichtung und Entwicklung in sichbares Grau/Schwarz (Schwärzung) oder Farbe. Zwischen dem Ausmaß der Belichtung sowie der Entwicklung und der Dichte besteht ein Zusammenhang, der durch den Dichteumfang und die Dichtekurve beschrieben werden kann.
Bei der digitalen Fotografie entspricht dies der von Bildsensor gelieferten Spannung und in weiterer Folge den von der Kamera ausgegebenen Bilddaten.
Dichteumfang
Der Dichteumfang ist in der Fotografie die Spannbreite zwischen der minimalen (Dmin) und maximalen Dichte (Dmax) eines lichtempfindlichen Materials (Film, Sensor, Papier). Im einfachen Fall eines Schwarzweißfilms wird damit der Unterschied zwischen der minimalen und der maximalen Schwärzung beschrieben.
Um Filmmaterial und Scanner oder Sensoren von Digital-Kameras vergleichen zu können, wird der Dichteumfang als ganze Zahl mit meist einer Nachkommastelle angegeben. Die simple Formel lautet Dmax – Dmin = D (Dichteumfang). Dabei ist wichtig, wie Dmin und Dmax ermittelt werden. Bei einer Dichte von 0 durchdringt 100% des Lichtes das Material, bzw. würden vom Sensor erfasst, bei D=1 noch 10%, bei D = 2 1%, bei D = 3 0,1%, usw. Der Umfang allein sagt somit noch nicht aus, wieviel Film oder Sensor in den Extrembereichen zu leisten vermögen.
Beispielhafte Werte für D:
- Fotopapier ca. 2,0
- Negativfilm 2,0 bis 3,0
- Diafilm bis 4,0
- gute (CCD) Sensoren bis 4,0
- gute Scanner ca. 4,5
- virtueller Trommelscanner bis 5,9
- Photomultiplier (im Trommelscanner) über 5,0 möglich.
Dichtekurve
Die Dichtekurve ist in der Fotografie die mathematische Beschreibung zwischen dem Ausmaß der Belichtung und der Reaktion des lichtempfindlichen Materials (Film, Sensor). Die Steilheit der Dichtkurve wird als Lambda-Wert, der Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Dichte auch als Dichteumfang bezeichnet.
Führen geringe Änderungen der Belichtung zu starken Änderungen der Dichte, spricht man von einem harten Verhalten, umgekehrt von einem weichen. Farb-Negativfilme neigen zu weichem, Diafilme zu hartem Verhalten. Digitale Sensoren liegen üblicherweise zwischen diesen Materialien. Fotografisches Schwarzweiß-Papier kann kontrastvariabel (mit anpassbarer Dichtekurve) ausgestattet werden.
Fotografisches Material ist nur in einem beschränkten Umfang in der Lage, linear, das heißt direkt proportional, auf Änderungen der Belichtung zu reagieren. Außerhalb dieses Bereiches werden Änderungen der Belichtung nicht mehr 1:1 in eine Änderung der Schwärzung (Dichte) übergeführt. Chemische Filme reagieren außerhalb des linearen Bereiches durch langsame Annäherung an die minimale und maximale Dichte, wobei Farbänderungen auftreten können. Digitale Sensoren wechseln im oberen Bereich hart vom lineraren Verhalten zur Übersättigung, wobei je nach Farbe des abzubildenden Objekts unter Umständen nur einzelnen Farbkanäle betroffen sind.
Folgerungen für die Fotografie
Filmmaterial und Sensoren weisen einen eingeschränkten Dichteumfang auf.
Nur wenn der Motivkontrast kleiner ist als der Dichteumfang kann das Motiv vollständig in allen Lichtern und Schatten wiedergegeben werden (Mit dem Zonensystem wurde versucht, dies zu optimieren; siehe auch: Belichtungsmessung). Übersteigt der Motivkontrast den Dichtumfang, so muss auf die Zeichnung in den Schatten und/oder die Zeichnung in den Lichtern verzichtet werden.
Für unbewegte Motive besteht die Möglichkeit, mehrere unterschiedlich belichtete Einzelaufnahmen zu überlagern. Dies ist insbesondere in der digitalen Fotografie einfach möglich, da bei fester Montage der Kamera auf einem Stativ einfach eine exakte Ausrichtung der Einzelbilder erzielbar ist. Die Überlagerung kann durch einfache Mittelwertbildung oder auch durch gezieltes Verwenden der einzelnen Bildteile erfolgen. Das Verfahren wird Dynamic Range Increase genannt, weil dadurch der Dynamikumfang eines fotografischen Aufnahmemediums erhöht werden kann.
Die Gradationskurve in der digitalen Bildbearbeitung
Manche Software zur digitalen Bildbearbeitung bietet als Hilfsmittel an, Bilder mit Hilfe einer elektronischen Gradationskurve zu verändern (z. B. in der Software GIMP im Menü Ebene/Farben/Kurven). Dabei kann zeichnerisch eine Beziehung zwischen den Eingangswerten der Bilder (oder einzelner Kanäle) und dem Rechenergebnis entworfen werden. Mögliche Anwendungen sind die Anhebung der Kontraste in den Schatten und Lichtern oder eine negative Darstellung des Bildes (Umkehr der Werte).