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Der Schwarzschildeffekt

Der Langzeitfehler

Karl Schwarzschild (*1873, 1916) schrieb grundlegende Arbeiten über geometrische Optik, Photometrie und den Aufbau der Sternatmosphären.

Und Schwarzschild fotografierte Gestirne. Weit entfernte Sterne besitzen von uns aus gesehen eine kleine Leuchtkraft, so dass das Filmmaterial entsprechend lange belichtet werden musste.

Schwarzschild berechnete die nötigen Belichtungszeiten präzise, musste aber feststellen, dass seine Bilder immer unterbelichtet waren.

Heute weiß man, dass bei sehr kurzen und sehr langen Verschlusszeiten die Filmempfindlichkeit abnimmt. Ein als ISO 100/21° deklarierter Film kann deshalb plötzlich nur noch so empfindlich sein wie ein 50-ASA-Film. Das bedeutet, dass wir bei Verschlusszeiten unter 1/1000s oder über 1s länger belichten müssen, als uns der Belichtungsmesser vorgibt. In diesen Bereichen wird das Reziprozitätsgesetz nicht mehr erfüllt.

Unter Schwarzschildeffekt versteht man streng genommen nur den Langzeitfehler, also den Reziprozitätsfehler im Bereich der langen Verschlusszeiten. In der englischsprachigen Literatur finden Sie den Schwarzschildeffekt unter »Low Intensity Reciprocity Failure«, abgekürzt »LIRF«.

Resultierende Farbstiche

Farbfilme sind aus drei übereinanderliegenden Farbschichten mit gelben, cyanblauen und magentaroten Farbkupplern aufgebaut. Der Schwarzschildeffekt ist nun für die einzelnen Schichten nicht gleich stark. Das bedeutet, dass die einzelnen Schichten nach langen Belichtungszeiten eine unterschiedlich tiefe Färbung zeigen. Daraus resultiert eine Veränderung der Farbbalance.

... von Film zu Film verschieden

Das Ausmaß des Empfindlichkeitsverlustes und der Farbverschiebungen unterscheidet sich von Film zu Film. Während man den einen mehrere Minuten belichten kann, ohne viel korrigieren zu müssen, zeigt ein anderes Fabrikat bereits bei einer Sekunde deutliche Unterbelichtung und eine veränderte Farbwiedergabe. Manche Produkte zeigen bei langen Belichtungszeiten ein beinahe neutrales Farbverhalten, andere tendieren ins Blauviolette (was bei Nachtaufnahmen häufig gut wirkt) oder zeigen einen unvorteilhafteren Grünstich.

Daten über das Langzeitverhalten von Filmen und Fotopapieren werden auf Anfrage von den entsprechenden Herstellern zugestellt. Häufig sind die Angaben aber sehr rudimentär. Die jeweils notwendigen Korrekturen werden meist nur für einen beschränkten Belichtungszeitraum angegeben. In der Tabelle auf Seite 31 finden Sie für eine Auswahl an Filmen die Langzeitkorrekturen.

Wer mit Negativfilmen arbeitet, bekommt die Langzeiteffekte indirekter zu spüren: Farbstiche und Unterbelichtungen werden bei der Herstellung des Bildpositivs meistens automatisch auskorrigiert. Allerdings zeigen die Bilder von unterbelichteten Negativen einen Qualitätsverlust: die Kontraste werden kleiner (das Bild ist wie von einem Grauschleier überzogen, anstatt sattes Schwarz resultiert ein dunkles Grau) und das Korn ist besser sichtbar. Es lohnt sich also auch hier, dem Schwarzschildeffekt Rechnung zu tragen. Belichten Sie entsprechend den Angaben in der Tabelle. Der Unterschied zeigt sich in einer besseren Bildqualität.

Ein paar interessante Details für begeisterte »Schwarzschildler«

· Die Ursache des Langzeitfehlers ist nur mit chemischen und physikalischen Abhandlungen vollständig zu erklären. Kurz gesagt geht es aber um das Folgende: bei der Belichtung entsteht ein latentes (»verstecktes«) Bild, das nur stabil ist, wenn ein bestimmte Anzahl Photonen in einer gewissen Zeitspanne auf das Filmmaterial treffen. Bei kleiner Beleuchtungsstärke kann nun das Zeitintervall zwischen den Photonen-Treffern zu groß werden, so dass sich das entstehende Bild laufend selbsttätig abbaut.

· Der Schwarzschildeffekt ist bei hochempfindlichen Filmen im Allgemeinen stärker als bei weniger empfindlichen. Das führt manchmal zu paradoxen Situationen: bei schlechten Lichtverhältnissen wählen viele Fotografinnen und Fotografen intuitiv einen hochempfindlichen Film. Wenn nun wegen dunklem Umgebungslicht lange belichtet werden muss, kann die Empfindlichkeit des hochempfindlichen Filmes unter derjenigen des niedrigempfindlichen liegen. Weiß man zum vorhinein, dass man lange Verschlusszeiten in Kauf nehmen muss oder will, greift man daher besser gleich zum niedrigempfindlichen Film. Der belastet die Brieftasche weniger und zeigt erst noch ein feineres Korn.

· Der Langzeitfehler ist temperaturabhängig. Um ihn weitestgehend auszuschalten, wären sibirische Rekordtemperaturen nötig. In kalten Winternächten dürfen wir aber die Langzeitkorrekturen ihrerseits ruhig etwas nach unten korrigieren.

· Ebenso verbessern lässt sich der Langzeitfehler durch die »Hypersensibilisierung«. So nennt man eine uniforme, für den ganzen Film gleichartige Belichtung vor der bildmäßigen Aufnahme. Das rezeptmäßige Vorgehen ist nicht ganz einfach, aber wir können uns so behelfen, dass wir vor der Aufnahme eine Belichtung mit ca. 1/60s und geschlossener Blende gegen eine weiße, nicht zu helle Fläche machen. Die optimale Belichtungszeit muss für den jeweiligen Film bestimmt werden und die Kamera sollte natürlich für Doppelbelichtungen eingerichtet sein.

Schwarzschildeffekt Fuji

Effektive Empfindlichkeit des Fujichrome RD100 Day, errechnet aus den Reziprozitätsdaten, die 1988 am Institut für Kommunikationstechnik der Eidg. Technischen Hochschule Zürich ermittelt wurden.

Bei einer Belichtungszeit von 5 min. besitzt der Film gerade noch die Hälfte seiner ursprünglichen Empfindlichkeit. Dabei zeigt der RD100 - verglichen mit anderen Filmen - einen eher geringen Langzeitfehler

Empfindlichkeitsverlust, Belichtung Ilford

Effektiv notwendige Belichtungszeiten der Ilford-Filme:

Gemäß Hersteller gelten die Angaben für alle Filme seines Sortiments (PANF, FP4, HP5, 100 und 400 Delta, XP2). Ilford weist aber darauf hin, dass der Empfindlichkeitsverlust von einer Charge zur anderen schwanken kann. Für Tests und Aufnahmen sollten Filme mit der gleichen Emulsionsnummer verwendet werden.

Lichtspuren Langzeitaufnahme auf Ektachrome

Lichtspuren Langzeitaufnahme auf Negativfilm

Oben: Sigma SA-300N, 18mm, Blende 5.6, ca. 5min., Ektachrome 64T Prof.

Unten: Canon A1, 28mm, Blende 5.6, ca. 2min., Ektacolor Pro Gold 160 Prof.

Aufnahmen mit verschiedenen Filmen (oben Dia- unten Negativfilm), aber äquivalenter Belichtung. Farbstich und Empfindlichkeitsverlust bei längeren Verschlusszeiten fallen von Film zu Film verschieden aus.