Lichtabfall und das Abstandsgesetz

Blendenstufen (Wikipedia):

Die Blendenreihe ist so angelegt, daß die durch das Objektiv fallende Lichtmenge sich von Blendenstufe zu Blendenstufe halbiert. Der Blendendurchmesser reduziert sich von Blendenstufe zu Blendenstufe um den Faktor 1/√(2) , wodurch sich Fläche und Lichtmenge halbieren. Diese Abstufung entspricht der üblichen Belichtungszeitsreihe und ermöglicht dadurch ein einfaches Anpassen von Blende und Belichtungszeit bei gegebener Beleuchtung. Jede Zahl wird aus der vorhergehenden durch Multiplikation mit √(2) berechnet. Die mathematisch exakten Werte decken sich nicht genau mit der üblichen Blendenreihen-Konvention, sondern sind gerundet“

f1 f1.4 f2 f2.8 f4 f5.6 f8 f11 f16 f22 f32

Regeln für die perfekte Beleuchtung: das reziproke Quadratgesetz verstehen

001_Lichtquelle_Lichtverlauf

Das Abstandsgesetz bzw. »Inverse Square Law«

Wenn Sie den Abstand von der Lichtquelle verdoppeln, muss das Licht die vierfache Fläche ausleuchten. Wenn Sie den Abstand verdreifachen, sogar die neunfache Fläche.

Die Lichtintensität ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung.

Man kann sagen: Das Licht fällt nicht linear, sondern quadratisch mit dem Abstand ab.

In technischer Hinsicht ist das reziproke Quadratgesetz (auch Abstandsgesetz oder quadratisches Entfernungsgesetz) definiert als „ein physikalisches Gesetz, das besagt, das sich eine physikalische Intensität oder Dosis umgekehrt proportional verringert mit dem Quadrat ihrer Entfernung von der Strahlenquelle. Mit einer Definition wie dieser, fragen Sie sich wahrscheinlich, was in aller Welt hat dies mit der Fotografie zu tun (und niemand würde Ihnen dafür einen Vorwurf machen). Abstandsgesetze gelten für viele, viele Dinge in der Welt. Heute jedoch blicken wir nur auf eines von ihnen: das Licht.

Erläuterung des Konzepts

Für all jene von uns ohne tieferes Wissen höherer Mathematik (in diesem Fall sogar eher mathematische Grundkenntnisse) kann so etwas wie das Abstandsgesetz unglaublich abschreckend erscheinen. Es gibt mathematische Gleichungen mit Zahlen und Variablen, Bezüge zur Physik und viele viele Dinge mehr die offenkundig ziemliche langweilig erscheinen. Aus diesem Grund werden wir versuchen, das Thema eher auf eine praktische Art und Weise zu behandeln, als auf eine rein technische Art.
Das Gesetz an sich, bezogen auf die Fotografie, gilt für die Belichtung. Es gilt geradezu für jede Art von Belichtung, aber seine wichtigste Anwendung ist das entfesselte Blitzen. Kurz gesagt, lehrt uns das Abstandsgesetz, wie das Licht über eine Distanz funktioniert und warum der Abstand zwischen ihrer Lichtquelle und dem Motiv so wichtig ist.

Gemäß dem Gesetz nimmt die Kraft des Lichtes umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernungen ab. Wenn wir die Entfernung 2 zum Quadrat nehmen, erhalten wir 4, umgekehrt wäre das 0,25 oder besser 1/4, ein Viertel der ursprünglichen Lichtleistung – nicht die Hälfte. 

Wenn wir nun das Motiv 3 Meter entfernt von der Lichtquelle aufstellen (3 * 3 = 9, umgekehrt 1/9) beträgt die Lichtstärke nun 1/9 von dem, was es ursprünglich war.Hier sieht man, wie die Lichtstärke abnimmt zwischen 1 bis 10 Metern, denken Sie daran, dass jeder Wert 1 geteilt durch den Abstand im Quadrat ist.

001_Lichtabfall_Verlaufsschema_mit_Blenden

Das Abstandsgesetz erklärt den dramatischen Abfall der Lichtstärke über die Entfernung. Diese Information können wir nutzen, um besser zu verstehen wie Licht unser Motiv beeinflusst. Wie wir es besser kontrollieren und gezielt für unsere Zwecke in der Fotografie einsetzen können.

Erster Ansatz

So, die Sache mit der abfallenden Lichtstärke zu wissen ist sicher spaßig, aber wie hilft uns das, einen Nutzen für unsere Fotografie daraus zu ziehen? Nun, es hat alles mit Belichtung und der relativen Position zu tun. Wenn ein Licht in eine bestimmte Richtung leuchtet, ist der Abfall der Lichtstärke anfangs sehr hoch und wird immer geringer je weiter die Lichtquelle entfernt ist.

Denk daran, dass beim Quadrat die Zahlen immer schneller und höher größer werden, beim umgekehrten (oder auch invertierten) Quadrat werden die Zahlen immer langsamerer und niedriger kleiner.

Wenn wir uns den Abfall der Lichtstärke von 1 bis 10 Metern noch einmal ansehen und dabei die Lichtstärke in Prozentwerten angeben, würde es wie folgt aussehen:002_Lichtabfall_Verlaufsschema_mit_Prozent
Wie man sehen kann besteht ein Lichtverlust von 75% zwischen dem 1. und dem 2. Meter, aber nur 5% Lichtabfall zwischen dem 4. und dem 10. Meter.

Belichtung

Wir wissen nun, dass die Lichtstärke, in Nähe der Lichtquelle, sehr hoch ist aber nur ein Bruchteil davon, in weiter Entfernung. Auf dieser Basis können wir die korrekte Belichtung ermitteln (ausgehend von einer konstanten Belichtungszeit). Ist das Motiv nahe an der Lichtquelle, müssten wir den Blendenwert hoch setzen (f16) um das überschüssige Licht zu blockieren.

Andererseits, wenn das Motiv sehr weit von der Lichtquelle entfernt ist, werden wir die Blende weiter öffnen (f4) um mehr Licht durchzulassen. Beide Aufnahmen sollten nun identisch aussehen, da wir die Kamera dahingehend angepasst haben, für beide Aufnahme die gleiche Lichtmenge einzufangen.

003_Lichtabfall_Verlaufsschema_Belichtung

Auf dieser Grundlage, ist es uns nun möglich eine Liste der korrekten Blendenwerte über die Entfernung zu erstellen, die notwendig sind um eine korrekte Belichtung zu erreichen. Denken Sie daran, dass die Lichtstärke zu Beginn sehr stark abfällt, dann langsamer. Auf die gleiche Weise haben wir zu Beginn eine große Blende und je weiter wir von der Lichtquelle entfernt sind eine kleinere Blende.

004_Lichtabfall_Verlaufsschema_Belichtung_2

Einzelne Motive ausleuchten

In der Grafik haben wir nun die Blendenwerte an den oberen Rand gesetzt um sie als praktische Orientierungspunkte zur Hand zu haben. Nun, fest platzierte Motive bewegen sich nicht und haben einen festen Abstand zur Lichtquelle, daher genügt es, wenn wir die Blende einmal richtig einstellen um sofort loslegen zu können.

Fotografiert man jedoch andere Motive wie z.B. stehende Personen, haben diese die Tendenz sich zu bewegen. Befindet sich unser Model nahe der Lichtquelle genügt schon ein halber Schritt vor oder zurück und kann zu einer dramatischen Über- oder Unterbelichtung führen.

005_Lichtabfall_Verlaufsschema_Eine_Person

Ist unser Motiv jedoch von der Lichtquelle weiter entfernt aufgestellt, kann eine Person dann sogar einige Schritte vor oder zurück machen, ohne das wir an unseren Kameraeinstellungen irgendetwas anpassen müssen.

006_Lichtabfall_Verlaufsschema_Eine_Person_2

Mehrere Motive ausleuchten

Die vorherige Erkenntis funktioniert auch sehr ähnlich wenn man mehrere Motive hat. Wenn alle Motive sehr nahe an der Lichtquelle platziert sind, besteht die Möglichkeit, dass das näher an der Lichtquelle positionierte überbelichtet und das weiter hinten positionierte unterbelichtet ist. Wie auf der Darstellung ersichtlich ist, decken die drei Motive den Blendenbereich von f22 bis f11 ab.

007_Lichtabfall_Verlaufsschema_Gruppe

Wenn wir nun alle Motive weiter entfernt von der Lichtquelle aufstellen, dann werden sie ziemlich gleichmäßig ausgeleuchtet bei einem Blendenwert von ungefähr f4.

008_Lichtabfall_Verlaufsschema_Gruppe_2

Hintergründe ausleuchten

Selbstverständlich wollen wir manchmal einen Bildbestandteil auf unserem Foto heller und einen anderen dunkler haben, wie z.B. einen dunklen Hintergund. Wenn das Modell im Vordergrund gut ausgeleuchtet ist und nahe an der Lichtquelle, der Hintergrund aber in einiger Entfernung steht, dann wird der Hintergrund in der Regel unterbelichtet sein (unter der Annahme, dass das Modell korrekt belichtet wurde).

009_Lichtabfall_Verlaufsschema_Hintergrund

Wollen wir stattdessen einen ebenso gut ausgeleuchteten Hintergrund wie das Motiv haben, so müssen wir Motiv und Hintergrund in einiger Entfernung zur Lichtquelle platzieren, jedoch sehr nah aneinander.

009_Lichtabfall_Verlaufsschema_Hintergrund_2

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