Apperture und Blende, warum F?
Der englische Begriff für die Blende ist Apperture und das A finden wir auf dem Programmrad aller Kameras.
Vor dem Wert der Blende sehen wir bei allen Kameraherstellern allerdings das F. Die Bezeichnung A bzw. AV (Aperture bzw. Aperture Value) für die Blendenvorwahl (auch Zeitautomatik) können wir noch nachvollziehen, aber warum wird die Blende ausgerechnet mit »F« gekennzeichnet? Und warum haben Blenden so krumme Zahlen?
Der Mechanismus der Iris
Hinter der Frontlinse der Kamera sitzt ein Mechanismus, der mehr oder weniger Licht zur Kamera durchlässt: die Iris. Die Blende ist die Größe der Irisöffnung.
Die einfachste Erklärung für die Blende der Kamera ist immer noch: Durch eine große Blendenöffnung kommt viel Licht, durch eine kleine Blendenöffnung wenig Licht.
Die Anfangsöffnung, Offenblende oder größte Öffnung der Iris ist als größte Blende meist auf der Vorderseite des Objektivs eingraviert. Sucher und Display zeigen bei der Aufnahme die Belichtungszeit und die Blende an und kennzeichnen die Blende mit »F«: F3.5, F5.6, F8 …. Manche Kameras lassen das F auch weg und gehen davon aus, dass der Fotograf die Blende an den krummen Zahlen erkennt.
Der erste Schritt: Blendenschritt F-Stop?
Bis etwa 1960 hatten Objektive noch eine durchgehende Irisöffnung. Dann kamen die Klick-Stops in ganzen und halben Blendenschritten. Heute steuern wir die Blenden in 1/3 Schritten und nicht mehr nach Gefühl.
Der englische Begriff für einen Blendenschritt ist F-Stop; F steht für »Focal Length« (Brennweite), Stop aus der Geschichte für schrittweises Öffnen und Schließen der Iris. Die Sache mit dem Stop wäre jetzt geklärt, war aber gar nicht gefragt, sondern es geht um das »F«.
Die verbogene Physik der Fotografie
Statt einfach Blende 4 müssten wir eigentlich » F zu 4« sagen und F/4 schreiben. Das F ist die Abkürzung für Focal Length, die Brennweite. Lesen wir F/4 als »Brennweite geteilt durch 4« ist klar, warum Blende 4 eine größere Blende als Blende 8 ist: 100 durch 4 ist größer als 100 durch 8.
F/4 ist das Verhältnis der Brennweite zur Blendenöffnung, aber der Schrägstrich wird eingespart. Hinter den Kulissen der Kamera ist das Zahlenwerk ungemütlich und wehrt sich mit Zähnen und Klauen gegen ein intuitives Verständnis.
Prime Lens 1:1.4 ist eine Festbrennweite mit Anfangsblende F/1.4
Prime Lens mit Anfangsblende F2.8
Zoom-Objektiv: Die erste Blende 3.5 wird nur im Weitwinkelmodus erreicht.
Wir bauen ein Objektiv
Bei einer Brennweite von 100 mm beträgt die Öffnung – der Durchmesser – der Blende 8 also 12,5 mm:
Die Oberfläche der Linse ist 123mm2.
Die nächstgrößere Blende F/5.6 braucht eine doppelt so große Oberfläche, um die doppelte Menge Licht durchzulassen: 246mm2. Der Durchmesser der Blende 8 (12,5 mm) muss mit (1,41421) multipliziert werden.
Wird die Berechnung der Frontlinse noch ein paar Schritte fortgeführt, wird klar, warum Teleobjektive groß und schwer sind: Für ein 100 mm-Objektiv mit Offenblende F/2.8 braucht die Frontlinse schon einen Durchmesser von rund 36 mm: Gewicht und Geld.
Auf jeden Fall kommen aber bei dieser Berechnung viel schönere Zahlen heraus. Wäre es nicht viel intuitiver, wenn wir anstelle von F-Stops einfach mit den Durchmessern der Blenden arbeiten würden? Ein großer Durchmesser ist eine große Öffnung ist einfacher als eine kleine Blendenzahl ist eine große Blendenöffnung?
Das war nur ein 100mm-Objektiv, bei 85mm oder 200mm-Objektiven käme eine andere Zahlenreihe heraus.
Zoomobjektive haben oft zwei Werte für die größte Blende eingraviert:
- Der Durchmesser der Blende F4 an einem 100 mm-Objektiv ist 25 mm,
- der Durchmesser der Blende F4 an einem 50 mm-Objektiv ist 12,5 mm
Hätten wir also ein Zoomobjektiv 50-100mm mit einer Linse von 12,5 mm, dann reicht die Oberfläche von 12,5mm nur für eine Blende 8.
Das klassische 18-55mm-Kitobjektiv hat also bei Brennweite 18mm eine größte Blende F/3,5 mit einer Blendenöffnung von 5,2mm, bei 55mm ist die größte Blende F/5,6, die Blendenöffnung ist dann 9,8 mm.
Warum sind die Zahlen der Blenden so krumm?
Das menschliche Helligkeitssehen ist nicht linear. Eine doppelt so hohe Helligkeit nehmen wir nur als kleinen Helligkeitsunterschied war. Wir sehen schon gut mit sehr wenig Licht, z.B. mit einer 3 Watt-LED. Mit einer 20 Watt-LED-Lampe sehen wir einen Tick mehr, aber bei Weitem nicht doppelt so gut. Der Unterschied zwischen einer 10 Watt- und einer 20 Watt-Lampe erscheint uns noch geringer.
Vorlesung Farbe: Gamma und menschliches Helligkeitssehen
Die menschliche Sinneswahrnehmung ist logarithmisch (Sehen, Hören, Fühlen, Schmecken). Das Weber-Fechner-Gesetz besagt, dass sich die subjektiv empfundene Stärke von Sinneseindrücken proportional zum Logarithmus der objektiven Intensität des physikalischen Reizes verhält.
Einfacher ausgedrückt: Kleine Helligkeitsunterschiede fallen uns kaum auf. Damit wir einen Helligkeitsunterschied sehen, brauchen wir SEHR VIEL MEHR Licht.
Etwa zur selben Zeit, in der sich die Psychologen mit dem Logarithmus der menschlichen Reizempfindungen auseinandersetzten, stellt auch die frühen Fotografen fest, dass die Blendenöffnung um den Faktor 2 kleiner oder größer sein muss, damit es zu einem wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied zwischen den Blendenschritten kommt.
Das Zahlenwerk der Blenden erscheint uns so unnatürlich, weil nicht aus der Physik, sondern aus dem menschlichen Empfinden abgeleitet ist.