Filmempfindlichkeit

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Als Filmempfindlichkeit (engl. film speed) bezeichnet man die Lichtempfindlichkeit von fotografischen Platten und Filmen. Die Filmempfindlichkeit wird heute in DIN, ASA, ISO oder GOST angegeben; früher waren die Angaben in General Electric (GE), Weston sowie in amerikanischen oder europäischen Scheiner üblich.

Die Angabe der Filmempfindlichkeit findet sich auf der Filmverpackung sowie auf der Filmpatrone; Filme sind dort seit 1983 mit der automatisch auslesbaren DX-Codierung versehen, die neben anderen Angaben auch die Nennempfindlichkeit des Films enthält.

Inhaltsverzeichnis 1 Filmempfindlichkeitsangabe 1.1 DIN 1.2 ASA 1.3 ISO 1.4 GOST 1.5 Ältere Systeme 1.5.1 Scheinergrade 1.5.2 Weston Film Speed Ratings 1.5.3 General Electric (GE) 2 Differenzierungsbereiche 2.1 Niedrigempfindliche Filme 2.2 Normalempfindliche Filme 2.3 Hochempfindliche Filme 2.4 Höchstempfindliche Filme 3 Geschichte und Entwicklung 4 Eigenschaften 5 Push- und Pull-Entwicklung 6 Physikalische Beziehungen 6.1 Schwarz-Weiß-Negativfilm 6.2 Farb-Negativfilm 6.3 Farb-Diafilm 6.4 Digitale Sensoren 6.5 Messung der ISO-Empfindlichkeit 6.6 Filmempfindlichkeit und Belichtungsmessung 7 Umrechnung der Filmempfindlichkeiten 7.1 Umrechnungstabellen für Filmempfindlichkeiten 8 Siehe auch 9 Literatur 10 Weblinks

[Bearbeiten] Filmempfindlichkeitsangabe

Alle Filmempfindlichkeitsangaben basieren auf Schritten im Abstand von 1/3 Blende, die numerischen Maßzahlen sind jedoch unterschiedlich, das heißt logarithmisch (DIN) beziehungsweise linear (alle anderen) skaliert.

[Bearbeiten] DIN

DIN bezeichnet eine Angabe der Filmempfindlichkeit nach einem alten Standard des Deutschen Instituts für Normung e. V., die mit einem numerischen Wert und einer Gradzahl angegeben wird, zum Beispiel 15° DIN für einen Film 25 ASA. Angaben in DIN sind logarithmisch skaliert; drei DIN entsprechen dabei einer Verdoppelung der Empfindlichkeit, ein Film mit 21° DIN ist also halb so empfindlich wie einer mit 24° DIN.

Die DIN-Norm geht auf das System der Scheinergrade von Julius Scheiner aus dem Jahr 1894 zurück:

„Die Empfindlichkeitsmessung im DIN-System beruht auf der Belichtung der Materialien durch einen Stufengraukeil mit einer Konstante, die so beschaffen ist, dass ihr Dreifaches dem Zehnerlogarithmus von 2 gleich ist 1. Diese Konstante ist also eine gute Annäherung an 0,1. Die erste Zone unter dem Graukeil, dessen Dichte sich nach dem Entwickeln des Materials um mindestens 0,1 vom unbelichteten Material unterscheidet, bestimmt dessen Empfindlichkeit. Die Belichtung erfolgt mit einem genormten Licht, das sich durch eine gewisse Annäherung an die spektrale Zusammensetzung des Tageslichts auszeichnet, was beim Scheiner-System nicht der Fall war. Die Belichtungszeit wird durch einen Schwerkraftverschluss bestimmt“ (Quelle).

[Bearbeiten] ASA

ASA steht für eine amerikanische Norm der American Standards Association (ASA) aus den 40er Jahren, die ebenfalls mit einem numerischen Wert angegeben wird; die formalen ASA-Spezifikationen werden heute vom ANSI bereitgestellt. ASA ist linear (arithmetisch), das heißt ein Film mit 200 ASA ist doppelt so empfindlich wie ein Film mit 100 ASA, er ergibt somit ein gleich belichtetes Bild bei der halben Verschlusszeit oder bei einer Blendenstufe weniger.

Die ASA-Norm wurde in den 60er Jahren überarbeitet; dabei ergaben sich teilweise gravierende Abweichungen. Ältere ASA-Angaben können daher nur eingeschränkt mit den heutigen Werten verglichen werden.

[Bearbeiten] ISO

Der internationale Standard ISO der International Organization for Standardization (ISO) kombiniert die Zahlenwerte von ASA und DIN, daraus ergibt sich also beispielsweise die Filmempfindlichkeitsangabe ISO 100/21°. Die Spezifikation findet sich in dem Standard ISO 5800:1987 ([1]).

[Bearbeiten] GOST

Bei älteren russischen Kameras wird die Filmempfindlichkeit in GOST nach dem Gost-Standard angegeben. Zu unterscheiden sind die "alte GOST", die vor dem 1. Januar 1987 galt, und die novellierte GOST-Norm 10691-84, die in der UdSSR fortan Gültigkeit hatte. Mit der novellierten Fassung wurde der nationale Standard der alten GOST aufgegeben. Die neue GOST führte nämlich in der Sowjetunion und ihren Nachfolgestaaten die internationale Messweise der ASA bzw. ISO ein. Wenn daher in der Fototechnik von GOST die Rede ist, ist üblicherweise die alte GOST gemeint. Deren Werte entsprechen grob denen der ASA, liegen jedoch aufgrund einer anderen Herleitung etwas darunter:

• 90 GOST sind 100 ASA,
• 180 GOST sind 200 ASA usw.

Weitere Informationen sind in einer genauen Umrechnungstabelle erhältlich. Eine sehr präzise Erklärung der einzelnen Berechnungsmethoden inkl. ausführliche Umrechnungstabellen bietet der Kamerahersteller Zenit auf seiner Homepage an [2] (nur in russischer Sprache).

[Bearbeiten] Ältere Systeme

Angaben nach General Electric (GE), Weston oder in amerikanischen beziehungsweise europäischen Scheinergraden sind ältere Filmempfindlichkeitsangaben, die heute nicht mehr gebräuchlich sind.

[Bearbeiten] Scheinergrade

Das älteste bekannte System zu Angabe der Empfindlichkeit von fotografischen Materialien stammt von dem Astronom Julius Scheiner (1858–1913), der seine Angaben im Jahr 1894 erstmals spezifizierte.

„Scheiner ließ mit einer bestimmten Geschwindigkeit eine lichtundurchlässige Scheibe rotieren, aus der eine Öffnung herausgesägt war in der Gestalt von 20 konzentrischen Sektor-Ringen, deren Sektorwinkel von außen nach innen eine zunehmende geometrische Folge bildeten. Die Konstante der geometrischen Folge war so gewählt, dass der letzte Winkel 100 mal größer als der erste war. Die Konstante entsprach somit der neunzehnten Wurzel aus 100, also ungefähr 1,274... Eine genormte Lichtquelle beleuchtete die Scheibe aus einer ganz bestimmten Distanz. Hinter der Scheibe war eine Kassette angebracht [...], die das zu prüfende Material aufnahm. Diese Kassette wurde genau eine Minute lang geöffnet, während der die Scheibe rotierte. Die Nummer des ersten Ringes, von innen nach außen gezählt, hinter dem das Material nach der Entwicklung eine minimale, genau festgelegte Schwärzung aufwies, bestimmte den Empfindlichkeitsgrad in Scheinergraden des zu prüfenden Materials. Der letzte Grad dieser Skala (die später auf höhere Empfindlichkeitsgrade erweitert werden sollte), der Grad 20, entsprach einer 100 mal höheren Empfindlichkeit als der erste. Ein Unterschied von 3º Scheiner entspricht annähernd einer doppelten Empfindlichkeit, da die dritte Potenz der neunzehnten Wurzel von 100, nämlich 2,069..., eine Annäherung an die Zahl 2 bildet“ (Quelle).

[Bearbeiten] Weston Film Speed Ratings

Die Weston Film Speed Ratings stammen aus den 30er Jahren, also aus einer Zeit, als es die ASA-Norm noch nicht gab; sie wurden von dem gleichnamigen Hersteller von Belichtungsmessern eingeführt. Als Faustregel kann man Angaben von ASA nach Weston umrechnen, indem man von dem ASA-Wert 1/3 Blende abzieht; aus 125 ASA werden somit 100 Weston.

[Bearbeiten] General Electric (GE)

Die Angaben nach General Electric (GE) waren in den 40er und 50er Jahren gebräuchlich.

[Bearbeiten] Differenzierungsbereiche

Fotografische Aufnahmematerialien sind in unterschiedlichen Filmempfindlichkeiten erhältlich. Heutzutage bekommt man fotografische Filme mit Empfindlichkeiten zwischen etwa ISO 25/15° (niedrigempfindlicher Film) und ISO 3200/36° (höchstempfindlicher Film).

Ein empfindlicherer Film ermöglicht freihändiges Fotografieren bei schlechten Lichtverhältnissen, höheren Blitzreichweiten und kürzeren Belichtungszeiten. Die Körnigkeit steigt mit der Empfindlichkeit an, daher wird bei Vergrößerungen von Negativen „schneller“ (= empfindlicher) Filme die Struktur des Korns sichtbar. Auch die Schärfe und die Auflösung sind bei „langsamen“ Filmen besser. Als Faustregel sollte man daher den Film so „langsam“ wie möglich und so „schnell“ wie nötig wählen.

Diese Zuordnungen sind zeitabhängig und damit relativ; Filmempfindlichkeitsangaben über einen „hochempfindlichen“ Film sind keine absoluten Einstufungen. Als „normalempfindlich“ wurde Anfang des 20. Jahrhunderts beispielsweise ein Material bezeichnet, das über eine Filmempfindlichkeit von etwa 5° DIN (2,5 ASA) verfügte wie beispielsweise der Agfacolor-Farbfilm von 1936; der Kodachrome aus demselben Jahr wies bereits 10 ASA auf und war damit – für einen Farbfilm – hochempfindlich. Das Kodacolor-Verfahren von 1942 wies mit 20 ASA eine sensationelle Empfindlichkeit auf. Die folgenden Zuordnungen beziehen sich daher auf die heutige Einteilung (Stand 2004).

[Bearbeiten] Niedrigempfindliche Filme

Niedrigempfindliche Filme bieten die höchste Schärfeleistung und die geringste Körnigkeit. Sie sind daher besonders geeignet für die Diaprojektion, die Anfertigung von Abzügen in Postergrößen sowie die Fotografie bei starker Helligkeit mit Offenblende und lichtstarkem Objektiv.

Zu den niedrigempfindlichen Spezialfilmen gehören unter anderem die ortho- und panchromatischen Dokumentenfilme, niedrigempfindliche Halbtonfilme und Luftbildfilme sowie SW-Umkehrfilme und Infrarotfilme.

• ISO 25/15° (Auflösung: etwa 350–185 Linien/mm): Zum Beispiel Kodak Kodachrome 25 (Herstellung eingestellt), Fotokemika Efke 25 , Agfapan APX 25 (Herstellung eingestellt)
• ISO 32/16° (Auflösung: etwa 175 Linien/mm)
• ISO 50/18°: Zum Beispiel Fotokemika Efke 50 oder Ilford PanF Plus
• ISO 64/19°: Zum Beispiel Kodak Kodachrome 64

[Bearbeiten] Normalempfindliche Filme

Am häufigsten verkauft werden heute Filme mittlerer Empfindlichkeit (100/21° und zunehmend ISO 200/24°). Dazu zählen auch normalempfindliche Halbtonfilme sowie chromogene Filme.

• ISO 100/21° (Auflösung: etwa 145 Linien/mm): Zum Beispiel Fuji Fujichrome Sensia 100 (Diafilm), Kodak Elitechrome 100 (Diafilm)
• ISO 160/23°: Die meisten Portraitfilme, zum Beispiel Agfa Portrait 160, Agfa Agfacolor Portrait 160, Kodak Portra 160NC, Kodak Portra 160VC
• ISO 200/24°: Zum Beispiel Fuji Fujicolor Superia 200 (Consumer-Farb-Negativfilm), Fuji Fujichrome Sensia 200 (Diafilm), Kodak Kodachrome 200 (Diafilm)

[Bearbeiten] Hochempfindliche Filme

Hochempfindliche Filme eignen sich besonders für die Sportfotografie sowie das Fotografieren mit Teleobjektiven. Den ersten hoch- beziehungsweise nach damaligen Maßstäben höchstempfindlichen Film stellte 1967 Ansco mit dem Anscochrome-Diafilm und einer Filmempfindlichkeit von 500 ASA vor.

• ISO 400/27° (Auflösung: etwa 145–100 Linien/mm): Zum Beispiel Fuji Neopan Professional 400 (Schwarzweiß-Film), Fuji Provia 400 F (Professional-Film), Fuji Superia X-TRA 400 (Consumer-Film), Ilford XP2 Super 400 (Monochromatischer-Film), Kodak Farbwelt 400 (Consumer-Film), Kodak Elitechrome 200 (Diafilm)
• ISO 500
• ISO 800/30°: Zum Beispiel Fuji Superia X-TRA 800, Kodak Portra 800 (Portraitfilm)

[Bearbeiten] Höchstempfindliche Filme

Höchstempfindliche Filme eignen sich besonders für die Available Light- und Theaterfotografie. Höchstempfindliche Consumer-Diafilme werden nicht mehr angeboten, in diesem Segment gibt es ausschließlich Negativfilme mit bis zu ISO 1600/33°

• ISO 1000/31°
• ISO 1600/33°: Zum Beispiel Fuji New Superia 1600 (Consumer-Film), Fuji Neopan 1600 (SW-Film)
• ISO 3200/36°: Ilford Delta 3200 (SW), Kodak Tmax P3200 (SW)
• ISO 6400/39°
• ISO 8000/40°

[Bearbeiten] Geschichte und Entwicklung

Die ersten fotografischen Emulsionen aus den 1850er Jahren (Nasses Kollodiumverfahren) wiesen eine noch recht geringe Lichtempfindlichkeit auf; die Belichtungszeiten lagen meist im Bereich von einigen Minuten bis Sekunden (zum Vergleich: die ersten Fotografien überhaupt benötigten noch acht Stunden). Dies wurde mit der Gelatine-Trockenplatte von 1871 etwa um den Faktor 100 verbessert; der Trockenplattenprozess erreiche eine Empfindlichkeit von etwa 5 ASA.

Die Lichtempfindlichkeit wurde ab Ende des 19. Jahrhunderts standardisiert, die erste Messgröße waren die Scheinergrade; danach wurden noch verschiedene weitere Verfahren von General Electric (GE), Weston und GOST entwickelt, heute sind jedoch nur noch Angaben in ASA und DIN sowie seit 1979 in ISO gebräuchlich.

Die schwarzweißen Rollfilme der 20er Jahre hatten – umgerechnet aus den alten Scheinergraden – eine Empfindlichkeit von etwa ISO 16/13°. Eine Verbesserung brachte der Agfa Isochrom, der 1932 ISO 32/16° und 1934 ISO 50/18° erreichte. Noch empfindlicher waren der Kodak Panatomic von 1939 mit ISO 64/19°, der Voigtländer Bessapan mit ISO 100/21° sowie schließlich der Gevaert Gevapan von 1952 mit ISO 160/23°.

Die ersten Farbfilme wie der Agfacolor-Farbfilm von 1936 wiesen eine Empfindlichkeit von 5° DIN (2,5 ASA) auf. Der Kodachrome aus demselben Jahr hatte bereits 10 ASA und war damit – für einen Farbfilm damaliger Verhältnisse – hochempfindlich. Das Kodacolor-Verfahren von 1942 hatte mit 20 ASA eine sensationelle Empfindlichkeit. In den 50er Jahren hatte das typische schwarzweiße Aufnahmematerial für Boxkameras eine Empfindlichkeit von 17° DIN (also weniger als 50 ASA).

Den ersten hoch- beziehungsweise nach damaligen Maßstäben höchstempfindlichen Film stellte 1967 Anso mit dem Ansochrome-Diafilm und einer Filmempfindlichkeit von 500 ASA vor. Weitere hochempfindliche Farbnegativfilme mit ISO 400/27° erschienen 1977 am Markt (Fujicolor II 400, Kodacolor 400). Entsprechendes Umkehrmaterial folgte ein Jahr später mit dem Ektachrome 400.

1982 führte Kodak die T-Grain-Technologie auf Basis von Silberhalogenkristallen ein und brachte mit dem Kodacolor VR-1000 den ersten höchstempfindlichen Film nach heutigen Maßtäben auf den Markt. Ende der 80er Jahre erschienen Diafilme von Agfa mit 1000 ASA, 1993 konfektionierte Fuji den ersten Farbnegativfilm mit ISO 800/20° (Fujicolor Super G).

Seit 1983 sind Filme DX-codiert, das heißt auf der Filmpatrone befindet sich ein automatisch auslesbarer Code, der neben anderen Angaben auch die Nennempfindlichkeit des Films enthält.

[Bearbeiten] Eigenschaften

Mit steigender Empfindlichkeit geht das Auflösungsvermögen des Films zurück, da die lichtempfindlichen Kristalle immer größer werden und am Ende als so genanntes Korn auch auf dem Foto sichtbar werden können. Höher empfindliche Filme haben eine schlechtere Farbtreue und Einbußen beim Kontrastumfang (vergleiche Gradationsverhalten). Außerdem steigt mit der Empfindlichkeit in der Regel auch der Verkaufspreis.

Die Empfindlichkeit eines Films hängt nicht nur von der Herstellung des Films ab, sondern auch von seiner Entwicklung. Die auf die Filme aufgedruckten Angaben sind Nennempfindlichkeiten, die sich auf die standardisierten Entwicklungen beziehen. Falsch belichtete Filme können mit einer Sonderentwicklung (Pushen beziehungsweise Pullen) entwickelt und so meist gerettet werden.

Bei älteren Kameras muss die Filmempfindlichkeit manuell eingestellt werden; moderne elektronische Kameras werten dafür die DX-Codierung auf der Filmpatrone aus, welche Informationen über die Filmempfindlichkeit und -länge enthält.

[Bearbeiten] Push- und Pull-Entwicklung

Die Empfindlichkeit eines Films hängt nicht nur von der Herstellung des Films ab, sondern auch etwas von seiner Entwicklung. Die auf die Filme aufgedruckten Angaben sind Nennempfindlichkeiten, die sich auf die standardisierten Entwicklungen C-41 für Farbnegativfilme und E-6 für Diafilme beziehen.

Versehentlich oder absichtlich falsch belichtete Filme können mit einer Sonderentwicklung entwickelt und so mit teilweise deutlich steileren oder auch flachere Gradationskurven versehen werden; dies bezeichnet man als Pushen (Überentwickeln) beziehungsweise Pullen (Unterentwickeln). Die Filmempfindlichkeit ändert sich beim Pushen kaum (nur der Anstieg wird steiler °), beim Pullen wird die Filmempfindlichkeit geringer.

Die Push- und Pullbarkeit von Filmen unterscheidet sich je nach Filmsorte und – insbesondere bei Consumer-Filmen – auch von der jeweiligen Charge. Bei professionellem Aufnahmematerial wird das Push- und Pullverhalten des jeweiligen Films in den Datenblättern der Hersteller dokumentiert, ebenso die dazugehörige Gradationskurve bei modifizierten Entwicklungsparametern.

Farbnegativfilme weisen ohnehin einen recht hohen Belichtungsspielraum von bis zu +/- drei Blendenstufen auf, daher ist eine Push- oder Pullentwicklung hier in der Regel nicht erforderlich. Bei Schwarzweißfilmen kann ein Film mit ISO 400/27° in der Regel problemlos um zwei Blendenstufen auf ISO 1600/33° gepusht werden; bei einer weiteren Steigerung auf ISO 3200/36° ist dann jedoch mit einer überproportionalen Zunahme der Körnung zu rechnen. Diafilme verlangen dagegen grundsätzlich eine präzise Belichtung beziehungsweise eine gezielte Über- oder Unterentwicklung, die Toleranzen sind allerdings auch hier geringer (in der Regel +/- eine Blendenstufe).

°) Pullen verändert kaum die Filmempfindlichkeit. Die Filmempfindlichkeit charakterisiert die Belichtung, die eine leichte Schwärzung des Filmmaterials verursacht. Pullen verändert aber die Gradation, so dass der üblicherweise genutzte Belichtungsbereich für Mitten (D=+0,5...1) nach unten rutscht. Schatten werden aber genauso schlecht wie bei der Standardentwicklung aufgelöst. Bei digitalen Belichtungsanlagen wird weiterhin ohnehin kein Gebrauch mehr von solchen Tricks gemacht - man kann beliebige Gradationskurven digital einstellen und erhält dabei ähnliche bis bessere Ergebnisse.

[Bearbeiten] Physikalische Beziehungen

[Bearbeiten] Schwarz-Weiß-Negativfilm

Die Empfindlichkeit von Negativfilm ist in der DIN 4512 bzw. in der ISO 6:1993 definiert. Dazu wird die Schwärzung in Abhängigkeit der einwirkenden Belichtung bestimmt. Die ISO-Empfindlichkeit (numerisch der ASA-Wert) für S/W Negativfilm basiert auf der Belichtung H0, die zu einer Dichte von 0,1 führt und wird über die Beziehung ASA=0,8/H0 berechnet.

Da der standardisierte Entwicklungsprozess für viele Anforderungen zu viel Kontrast aufweist, wird der effektive ISO-Wert oft an die Anforderungen an den Bildkontrast korrigiert (z.B. über das Zonen-System).

Ein Negativfilm mit 1 ASA hat bei einer Belichtung von

• 0,8 lux*s eine optische Dichte von D=+0,1 über dem Grauschleier
• 16 lux*s eine optische Dichte von D=+0,9 über dem Grauschleier

Die Entwicklung des Filmes ist etwa so einzustellen, dass sich ein Gammawert von etwa 0,61...0,62 einstellt (dD=0,8 log H/H0=1,3). Die Belichtung anderen ASA-Empfindlichkeiten verringert sich die notwendige Belichtung invers reziprok.

Praktische Nutzbarkeit: Der praktisch nutzbare Empfindlichkeitsbereich beginnt knapp unterhalb 0,8 lux*s / ASA-Empfindlichkeit. Die Schwärzung unterhalb dieser Grenze fällt auf Grund der notwendigen Vier-Photonen-Prozesse sehr schnell ab. Nach oben hin nimmt die Schwärzung über 3 bis 4 Größenordnungen hin zu, so dass die Empfindlichkeit eines Filmes ein Indikator für die minimale Belichtung ist.

[Bearbeiten] Farb-Negativfilm

Die Empfindlichkeit des Farb-Negativfilms ist in der ISO 5800:1987 definiert. Der ISO/ASA-Wert wird dabei durch die Formel ASA=Wurzel(2)/H0 definiert. H0 steht für die Belichtung [lux*s], die zu einer minimalen Dichte über dem Schleier führt.

Für einen 100 ASA Farb-Negativfilm liegt H0 bei ca. 1/70 lux*s.

Der ISO-Standard schreibt auch den chemischen Entwicklungsprozess vor, sodass der effektive ISO-Wert normalerweise gut mit dem spezifizierten Wert übereinstimmt.

[Bearbeiten] Farb-Diafilm

Die Empfindlichkeit des Farb-Umkehrfilms ist in der ISO 2240:2003 definiert. Der ISO/ASA-Wert wird dabei durch die Formel ASA=10/H1 definiert. H1 steht für die Belichtung [lux*s], bei der ein "mittlerer" Farbton eintritt. Für einen 100 DIN/ASA Farb-Diafilm liegt H1 bei ca. 1/10 lux*s.

Der ISO-Standard schreibt auch den chemischen Entwicklungsprozess vor, sodass der effektive ISO-Wert normalerweise gut mit dem spezifizierten Wert übereinstimmt.

[Bearbeiten] Digitale Sensoren

Die CCD- und CMOS-Sensoren digitaler Kameras weisen ein Äquivalent zur Filmempfindlichkeit des chemischen Films auf; auch sie können auf eine niedrigere beziehungsweise höhere Empfindlichkeit eingestellt werden; ähnlich wie beim chemischen Film kann die Schärfeleistung bei Einstellung einer niedrigen Empfindlichkeit gesteigert werden; die Einstellung einer höheren Empfindlichkeit führt dagegen in der Regel zu einer Zunahme des Bildrauschens.

Bei digitalen Sensoren wird die Empfindlichkeit, je nach Anwendungsfall, entweder in Bezug auf den Sättigungsgrad des Sensors bei genügend Licht oder in Bezug auf das Signal/Rausch Verhältnis (SNR) bei wenig Licht definiert (ISO 12232, Photography – Electronic Still Picture Cameras – Determination of ISO Speed).

Für die Digitalfotografie kommt meist die sättigungs-basierende Definition (Basis-ISO Wert) zur Anwendung. Der ISO Wert (numerisch der ASA-Teil des ISO-Werts) wird dabei analog zum Farbumkehrfilm über die Belichtung H1 = 10/ASA [lux*s] definiert, die am Bild zu einem mittleren Farbton führt.

Anders als bei einem chemischen Film kann man bei einem digitalen Sensor nicht direkt einen mittleren Farbton bzw. Dichtewert vorschreiben. Daher wird H1 in Relation zur Belichtung gesetzt, bei der der Sensor bzw. der A/D-Wandler in Sättigung geht. Ein üblicher Wert ist hier 18/106, wenn man als Referenzobjekt eine 18% Graukarte verwendet und 6% Sicherheitsreserve für die Sättigung einplant. Professionelle Geräte rechnen hier bis zu 80% Reserve ein und geben den Basis-ISO Wert daher wesentlich konservativer an als Consumer-Geräte.

Die Kameraelektronik bzw. der RAW-Konverter wird anhand des gewünschten ISO-Werts so kalibriert, dass die digital codierte Belichtung in einen Pixelwert umgewandelt wird, der im verwendeten Farbraum für die tatsächliche Remission des Objekts steht (hier eben 18%). Als Referenz wird der grüne oder der gelbe Kanal herangezogen, da diese am empfindlichsten sind.

Die SNR-Daten der in Digitalkameras verwendeten Sensoren verlassen selten die Labors der Hersteller. Der ASA Wert ergibt sich hier aus der Belichtung H0, bei der ein bestimmter SNR-Wert (analog der Schleierdefinition beim Farbnegativfilm) erreicht wird. Ein SNR-Wert von 40 ist in der Digitalfotografie exzellent, ein Wert von 10 gerade akzeptabel. Bei normalen Consumer/Prosumer Kameras kann man aber von einem Zielwert von 40 nur träumen, falls er überhaupt angegeben wird. Beim SNR und bei der Sättigungsreserve (=Dynamikbereich) des Sensors trennt sich die Spreu vom Weizen. Mit hochwertigen Sensoren sieht man Details im Schatten und in den Lichtern, wo günstigere Sensoren nur reine Schwarz- oder Weißwerte liefert.

ISO 100	ISO 200	ISO 400	ISO 800	ISO 1600	ISO 3200
Beispiele für die Auswirkung der ISO-Einstellung bei einer digitalen Spiegelreflexkamera (Konica Minolta Dynax 7D) mit CCD-Sensor in APS-C-Größe.

[Bearbeiten] Messung der ISO-Empfindlichkeit

Die Belichtung H [lux*s] des Films bzw. Sensors kann durch Messung der Leuchtdichte L [cd/m^2] eines remittierenden Objekts in der Szene über folgende Formel bestimmt werden:

H = b*L*t/N^2

N steht dabei für die effektive Blende des Objektivs und t für die Belichtungszeit in Sekunden. Der Faktor b=0,650 ergibt sich aus den physikalischen Eigenschaften des Objektivs (Linsentransmission, Vignettierungs- und Streulichtfaktor), einer Objektdistanz vom 80-fachen der Brennweite und einem Winkel von 12° von der Objektivachse (ISO-Messvorschrift). Bei einem TTL-Belichtungsmesser ist b ca. 2% größer, da die Brennweite des Objektivs und die Objektdistanz bei der Messung automatisch berücksichtigt werden. Wenn man zur Vereinfachung der Messung von einem weit entfernten Objekt auf der Objektivachse ausgeht, wird b=0,728.

Der DIN/ASA-Wert ergibt sich z.B. für Farbumkehrfilme und digitale Sensoren mit der Definition der ISO/ASA Empfindlichkeit (mittlerer Farbton, ASA=10/H) somit zu

ASA=10*N^2/(b*L*t)

[Bearbeiten] Filmempfindlichkeit und Belichtungsmessung

Wie hängt die Definition der ISO-Empfindlichkeit mit der vom Belichtungsmesser vorgeschlagenen Belichtung zusammen? Ein Belichtungsmesser errechnet bei einer Reflexionsmessung den für die Kameraeinstellung relevanten Lichtwert LW=Blende^2/Belichtungszeit aus der gemessenen Leuchtdichte L [cd/m^2] eines Objekts über folgende Formel:

2^LW = N^2/t = L*ASA/K

Der Faktor K ist der Kalibrationsfaktor des Belichtungsmessers und wird laut ANSI/ISO 2720-1974 zwischen 10,6 und 13,4 gewählt. Normalerweise ist K=12,5 bei Nikon, Canon, Seconic und K=14 bei Minolta und Pentax. Dieser Unterschied spielt aber praktisch kaum eine Rolle.

Der physikalische Zusammenhang zwischen der Leuchtdichte L [cd/m^2] eines Objekts und der Belichtung H [lux*s] wurde bereits im Kapitel über die Messung der ISO-Empfindlichkeit erläutert. Es gilt somit für die gemessene Belichtung Hb, die definitionsgemäß zu einem mittleren Farbtonwert führen soll

Hb = b*K/ASA

Über die jeweilige Definition der ISO-Empfindlichkeit ergibt sich somit die Relation zwischen der vom Belichtungsmesser vorgeschlagenen Belichtung Hb und der bei der ISO-Bestimmung festgelegten Referenzbelichtung H0 bzw. H1. Die Unterschiede spiegeln die verschiedenen Messvorschriften pro Filmtyp wieder (Referenz an der Basis der Dichtekurve oder bei mittlerer Dichte bzw. Sättigung)

• Für S/W-Negativfilme gilt: Hg=b*K/ASA=b*K/0,8*H0=10,16*H0 (entspricht +3,3 Blendenstufen)

• Für Farbnegativfilme gilt: Hb=b*K/Wurzel(2)*H0=5,75*H0 (entspricht +2,5 Blendenstufen)

• Für Farbumkehrfilme und digitale Sensoren (sättigungs-basierende Messung) gilt: Hb=b*K/10*H1=0,81*H1 (entspricht –0,3 Blenden)

Die Abweichung vom Referenzwert liegt nicht etwa an der „falschen“ Kalibration des Belichtungsmessers, sondern an der Geometrie der Szene und der Definition der ISO-Empfindlichkeit.

Die Reserve eines handelsüblichen digitalen Sensors bis zur Sättigung beträgt bei einer Kalibrations-Referenz von 18/106 der maximalen Sättigung somit log2(106/18)+0,3=2,9 Blendenstufen über dem gemessenen Wert, da sich ein digitaler Sensor proportional zur Belichtungsänderung sättigt. Das ist etwas mehr als beim Farbumkehrfilm aber weniger als bei einem Negativfilm. In der anderen Richtung gibt es definitionsgemäß mindestens -2,5 Blenden Reserve, die tatsächliche Empfindlichkeitsgrenze hängt vom Signal/Rausch Verhältnis des Sensors ab, der leider selten spezifiziert wird.

[Bearbeiten] Umrechnung der Filmempfindlichkeiten

Umrechnung zwischen ISO und DIN: DIN = 21° + 10° * lg ( ISO / 100 )

Umrechnung zwischen ISO und GOST: GOST ~ 0,9 * ISO

[Bearbeiten] Umrechnungstabellen für Filmempfindlichkeiten

in DIN, ASA, ISO und GOST

[Bearbeiten] Siehe auch

• Sensiometrie
• DX-Codierung
• Filmpatrone
• Konfektionierung
• Lichtstärke

[Bearbeiten] Literatur

Allgemein:

• Felix Freier: DuMont Lexikon der Fotografie. 376 Seiten. Dumont Literatur und Kunst Verlag, Köln 1992, ISBN 3770129822
• Hans Götze: Perfekt fotografieren mit 27 DIN. Schwarzweiss und Farbe. 1981, ISBN 3874201333
• Hugo Schöttle: DuMonts Lexikon der Fotografie. Foto- Technik, Foto- Kunst, Foto- Design. 332 Seiten. DuMont Reise Verlag, Köln 1978, ISBN 3770109449

Zur Umrechnung zwischen GOST/ASA/DIN:

• Polytechnic Dictionary, Moskva, Sovetskaya Encyclopedia, 1980
• Photo Amateur, Brief Reference, Moskva, Iskusstvo, 1981

[Bearbeiten] Weblinks

• Erläuterungen zur Filmempfindlichkeit nach ASA, DIN, GOST und ISO
• Exposure Index (von Peter Haagen)
• Belichtung: Die Filmempfindlichkeit (von Tom Striewisch)