Tutorials

Die Technik allein macht noch keine guten Bilder; Wissen, Erfahrung und Verständnis sind genauso wichtig, um mit der vorhandenen Technik richtig arbeiten zu können. ARRI veranstaltet weltweit Seminare zur Vermittlung von Hintergrundwissen über Kameras, Beleuchtung und die digitale Postproduktion. Auch unsere ARRI Mitarbeiter werden geschult, um die Kunden kompetent beraten und unterstützen zu können. Mit den Online-Tutorials möchten wir Ihnen einen etwas tieferen Einblick in die Wissenschaft und Technologie geben, die sich hinter dem hochmodernen Produktsortiment von ARRI verbergen.

If you can read this, you have to activate javascript for your browser. This extension was brought to you by TYPO3-Macher, die TYPO3-Agentur.
Was steckt hinter der Bezeichnung T* XP?

Eine der wichtigsten Erfindungen der modernen Optik ist die Anti-Reflexbeschichtung. Wenn Licht auf normales Glas fällt, wird ein gewisser Anteil des Lichts an der Oberfläche reflektiert. Dies liegt am Übergang zwischen der Luft und dem Glas. Die Anti-Reflexbeschichtung sorgt dafür, dass die maximale Lichtmenge den Film erreicht, anstatt von der Linsenoberfläche reflektiert zu werden, oder, noch schlimmer, ins Objektiv zu streuen. Dank moderner Anti-Reflexbeschichtungen sind wir brillante Bilder gewohnt, egal, welche Lichtsituationen am Filmset auch herrschen.

 

 

Geschichte

Die Anti-Reflexionsbeschichtung wurde erstmals 1935 in den Carl-Zeiss-Laboren entwickelt und begann nach 1945 ihren Siegeszug um die Welt. Anfangs handelte es sich um Einschichtvergütungen, bei denen nur jeweils eine Farbe optimal übertragen werden konnte. Dies führte zu einer ungleichmäßig über das Farbspektrum verteilten Lichttransmission. In den 1970er Jahren kam es dann mit der Mehrschichtvergütung zu einer signifikanten Verbesserung; sie führte in einem breiteren Spektralbereich zu einer weiteren Reduzierung der Reflexionen an den Glas-Luft-Grenzflächen. Die Technologie der T*-Mehrschichtvergütung kommt heute in einer hochentwickelten Version bei den ARRI/Zeiss Ultra Primes zum Einsatz.

 

 

T* XP

Die Mehrschichtvergütung mit der Bezeichnung T* XP (Extended Performance – erweiterte Leistung) wurde ursprünglich für die ARRI/Zeiss Master Primes entwickelt. Sie sorgt für eine maximale Transmission in einem breiten Spektrum von Wellenlängen. Die T*-XP-Beschichtung wurde speziell für die Spektralempfindlichkeit von chemischem Film und die Empfindlichkeit des menschlichen Auges optimiert.

Der Aufbau der richtigen Beschichtungsformel ist allerdings nur ein Teil in der hohen Kunst der Antireflexionsbeschichtungen. Der zweite Teil besteht aus der ebenso heiklen Aufgabe, die Beschichtung auch in akkurater und gleichmäßiger Dicke auf den Linsen aufzutragen. Hierbei verwendet Zeiss ein sorgfältig kontrolliertes Verfahren, bei dem in einem Hochvakuum spezielle chemische Substanzen eine nach der anderen auf die Linsenoberfläche in einer exakt definierten Dicke aufgedampft werden. Dieser Prozess wurde bei der T*-XP-Vergütung weiter verfeinert, um eine absolut gleichmäßige und symmetrische Beschichtung sicherzustellen. Damit wird eine gleichmäßige Transmissionsleistung über die gesamte Linsenoberfläche, also von der Mitte bis hin zu den Rändern, sichergestellt. Insbesondere bei Linsen mit großen und stark gekrümmten Oberflächen ist dies entscheidend. Im Vergleich zu herkömmlichen Mehrschichtvergütungen liefert die T*-XP-Vergütung an den Rändern bis zu fünfmal bessere Transmissionsergebnisse.

Das Ergebnis: höhere Kontraste, tiefere Schwärzen und eine enorme Reduzierung der Falschlicht-Effekte wie etwa Reflexe im Inneren der Optik, Streulicht, Flares oder Selbstspiegelungen (Ghosting). Zusammen mit dem präzisen inneren Linsenaufbau sorgt die T*-XP-Vergütung dafür, dass das Objektiv auch schwierige Lichtverhältnisse wie starkes Gegenlicht, Sonnenuntergänge oder das Licht von Autoscheinwerfern problemlos meistert. Objektive mit der T*-XP-Vergütung können die subtilen Töne der dunkelsten Schatten einfangen und den gesamten Dynamikumfang moderner Sensoren nutzen.

 

Dieses Diagramm zeigt die Reflexion einer Linsenoberfläche mit einer herkömmlichen Anti-Reflexbeschichtung bei den verschiedenen Frequenzen des Lichtspektrums. Achten Sie auf die rote Linie: sie zeigt den Reflexionsgrad im Randbereich einer stark gewölbten Linse, der bei 580 Nm extrem ansteigt.

 

 

Dieses Diagramm zeigt die Reflexion einer Linsenoberfläche mit der T*-XP-Anti-Reflexbeschichtung bei den verschiedenen Frequenzen des Lichtspektrums. Hier sehen Sie, wie die rote Linie, die den Reflexionsgrad im Randbereich einer stark gekrümmte Linse anzeigt und im wesentlichen der gelben Linie folgt, die den Reflexionsgrad in der Mitte der Linse darstellt.

Was ist eine asphärische Linsenoberfläche?

Um auch bei weit geöffneter Blende eine hohe Bildqualität zu erreichen, nutzen Linsenkonstrukteure für einzelne Linsenelemente neue Oberflächenformen. Diese neuen Formen können Abbildungsfehler und Verzeichnungen beseitigen und dabei Größe und Gewicht des Objektivs niedrig halten. Die asphärische Linsenoberfläche wie bei den ARRI/Zeiss Master Primes, Master Anamorphics dem Ultra Prime 8R, den Ultra-16-Objektiven und dem ARRI Ultra Wide Zoom ist eine dieser Formen.

 

 

Verfeinerte Technik

Die meisten Linsen haben sphärische Oberflächen, haben also eine konstante Krümmung, so als wäre die Linsenoberfläche Teil einer Kugel. Asphärische Linsen hingegen haben eine Oberfläche, deren Krümmungsradius in der Mitte von dem an den Rändern abweicht. Die anspruchsvolle Technik, die bei der Herstellung solcher Linsenoberflächen genutzt wird, wurde ursprünglich für die Linsen entwickelt, die bei der Computerchip-Herstellung verwendet werden. Für die akkurate Überprüfung der Oberflächengenauigkeit sind in der hochpräzisen Fertigung komplexe und teure holografische Messtechniken erforderlich.

 

 

 

Holografische Messtechnik

Asphärische Linsen korrigieren sphärische Aberrationen (Schärfefehler durch gebrochene Lichtstrahlen, die nicht an einem Punkt auf dem Film auftreffen, was sich direkt auf die Auflösung auswirkt) auf optimale Weise. Auch chromatische Aberrationen (Farbränder) sowie geometrische Verzeichnungen (gerade Linien bleiben gerade) werden korrigiert. Durch die Verwendung asphärischer Linsenoberflächen kann der Optikkonstrukteur Objektive herstellen, die kleiner, leichter und optisch besser sind als Objektive mit nur sphärischen Oberflächen.

Eine asphärische Linse mit extremer Krümmung wird „radikale asphärische Linse“ genannt.

 

 

 

Sphärische Linsen im Vergleich mit asphärischen Linsen

Die obige Abbildung zeigt das Grundprinzip, mit dem die sphärische Aberration korrigiert wird. Sphärische Linsen verfügen nicht über die Fähigkeit, alle Lichtstrahlen von einer Punktquelle auf einem Punkt auf dem Film zu konzentrieren. Um dies zu kompensieren, sind zusätzliche Linsenelemente notwendig, die jedoch das Objektiv schwerer machen und weitere Probleme mit sich bringen. Je weiter ein Lichtstrahl vom optischen Scheitelpunkt entfernt ist, desto ausgeprägter ist diese Aberration, weshalb dies insbesondere bei lichtstarken Objektiven mit größeren Durchmesser zu einem zentralen Problem wird.

Was ist eine radikale sphärische Linsenoberfläche?

Um auch bei weit geöffneter Blende eine hohe Bildqualität zu erreichen, nutzen Objektivkonstrukteure für einzelne Linsenelemente neue Oberflächenformen. Diese neuen Formen können Abbildungsfehler und Verzeichnungen beseitigen, wobei Größe und Gewicht des Objektivs geringgehalten werden. Zu diesen Formen gehört auch die radikale sphärische Linsenoberfläche mit extrem starker Krümmung, manchmal fast halbkugelförmig. Diese Linsen werden „sphärisch“ genannt, da ihre Krümmung konstant verläuft.

 

 

Erst durch Verbesserungen in der Präzisionsfertigung und neue Messtechniken konnten solche Linsenoberflächen überhaupt erst hergestellt und kontrolliert werden. Radikale sphärische Oberflächen gehören aktuell zur Spitzentechnologie. Das Schleifen und Polieren solcher Linsen ist extrem schwierig, und auch das Aufbringen der Beschichtung ist sehr aufwendig. Doch die Beherrschung dieser Fertigungstechniken lohnt sich. Denn solche Objektive sorgen für eine unvergleichliche optische Leistung bei deutlich reduziertem Gewicht.

Radikale sphärische Linsenoberflächen finden sich im ARRI/Zeiss Ultra 16 Objektiv und im ARRI Ultra Wide Zoom.

Was bedeutet geradlinig, und was bedeutet Fisheye?

Weitwinkel-Objektive, die geradlinig abbilden, und Fisheye-Objektive sind zwei in der Bauart verschiedene Formen von Weitwinkel-Obktiven mit sehr unterschiedlichem Bildcharakter. Alle modernen ARRI/Zeiss Weitwinkel-Objektive wie das Ultra Prime 8R und das ARRI Ultra Wide Zoom bilden geradlinig ab.

 

 

Natürliche geometrische Beziehungen

Wenn ein Objektiv eine dreidimensionale Szene auf eine zweidimensionale Sensorfläche projiziert, können nicht alle geometrischen Eigenschaften der ursprünglichen Szene beibehalten werden. Es ist im Prinzip das gleiche Problem, wie wenn man die Form der Kontinente unserer dreidimensionalen Welt auf einer zweidimensionalen Karte wiedergeben will. Die Wahl des Objektivtyps, die Brennweite und die Entfernung zum Gegenstand bestimmen den Charakter der Wiedergabe. Hierbei wird gemeinhin von Perspektive gesprochen, einem der wichtigsten Hilfsmittel der Kameraleute. Bei Weitwinkel-Objektiven muss sich der Objektivkonstrukteur zwischen einem geradlinigen und einem Fisheye-Design entscheiden. Beide wirken sich unterschiedlich auf die Perspektive aus. Am offensichtlichsten zeigen sich die Unterschiede in der Wiedergabe gerader Linien und Objekte an den Bildrändern.

 

Das menschliche Auge schätzt die Abstände, die Objekte innerhalb einer Szene voneinander haben, danach ein, wie diese Objekte mit zunehmender Entfernung kleiner werden und wie Fluchtlinien zusammenlaufen. Die meisten Objektive sind so konstruiert, dass sie die „natürliche“ Geometrie im Bild duplizieren. Dies wird als geradlinige Perspektive bezeichnet. Um sie zu erreichen, streckt das Objektiv das Bild, damit die vertikalen, horizontalen und diagonalen Linien, die wir als gerade Linien wahrnehmen, auf dem Film ebenfalls gerade reproduziert werden.

 

 

Gerade Linien oder Kurven.

Allerdings gibt es eine Grenze dafür, wie breit ein Objektiv mit geradliniger Perspektive sein kann. Dies ist abhängig vom Platz vor der Kamera und von unterschiedlichen optischen Problemen, die mit größer werdendem Bildwinkel zunehmen. Mit einem horizontalen Bildwinkel von 114° (für das Super-35-Format), sind das Ultra Prime 8R und das ARRI Ultra Wide Zoom schon an dieser Grenze; es sind daher einzigartige und ungewöhnliche Objektive im Cine-, Video- und Stillfotografie-Bereich.

 

Da es so schwierig ist, ein extremes Weitwinkel-Objektiv mit einer geradlinigen Perspektive zu bauen, sind viele extreme Weitwinkelobjektive Fisheye-Objektive. Ein Fisheye-Objektiv hat einen breiteren Bildwinkel als ein geradliniges Objektiv, es bildet eine Szene aber anders auf dem Film ab, als wir sie in der Welt um uns herum wahrnehmen, denn die Brennweite verändert sich innerhalb des Bildes. Je weiter entfernt eine gerade Linie vom Bildmittelpunkt ist, desto gebogener wird sie wiedergegeben. Das führt dazu, dass Objekte an den Bildrändern durch ein Fisheye stark verzerrt werden.

 

Dem gegenüber gibt ein geradliniges Weitwinkelobjektiv alle geraden Linien der Szene als gerade Linien im Bild wieder. Um dies zu erreichen, wird das Bild einer linearen Dehnung unterzogen, und zwar umso stärker, je näher ein Objekt an den Bildrand herankommt. Mit diesem Effekt wird die Perspektive überspitzt: Räume erscheinen größer, als sie sind, es wird mehr Tiefe oder, bei sich bewegender Kamera, größere Geschwindigkeit suggeriert. Kreisförmige Objekte in der Nähe des Bildrandes, wie etwa ein Ball oder der Kopf einer Person, erscheinen jedoch vergrößert und in ovaler Form. Weder das Fisheye noch geradlinige Weitwinkelobjektive bilden die Wirklichkeit genauso ab, wie wir sie sehen. Sie bieten zwei Möglichkeiten, um die Perspektive zu manipulieren, sie erzeugen jeweils eine andere Illusion von Raum und Distanz.

 

 

Was ist eine Nahlinse?

Nahlinsen (Diopter) sind optische Elemente, die wie Filter vor Objektiven mit fester Brennweite oder Zoomobjektiven angebracht werden können. Mit ihnen kann man schnell und bequem den Abbildungsmaßstab eines Objektivs vergrößern. Praktisch gesprochen, schieben Nahlinsen die Minimal- und Maximalentfernung eines Objektivs näher zur Filmebene hin. Dadurch kann man mit dem Objektiv näher an ein Objekt herangehen und noch scharf abbilden, als es mit dem eigentlichen Minimalabstand des Objektivs möglich wäre. Andererseits kann mit einer Nahlinse nicht mehr auf Unendlich scharf gestellt werden, sondern nur noch auf eine nähere Entfernung. Die Stärke oder Vergrößerung einer Nahlinse wird in Dioptrien angegeben. Üblich sind + 0,5, + 1 und + 2 Dioptrien.

 

 

Uses for Diopters
Eine Nahlinse ist angebracht, wenn man etwas sehr Kleines aufnehmen will, die Minimalentfernung des Objektives dafür aber nicht ausreicht. Um eine bestmögliche optische Qualität bei einer maximalen Vergrößerung zu erreichen, sollten Sie eine einzelne Nahlinse mit niedriger Dioptrie in Kombination mit einem langbrennweitigem Festobjektiv nutzen. Somit bleibt Ihnen auch ausreichend Raum für die Beleuchtung.

Wenn Sie eine Nahlinse an einem Weitwinkelobjektiv verwenden, reduziert sich dadurch die Minimalentfernung zwar nur geringfügig, aber der Hintergrund wird deutlich unscharf. So erzeugen Sie einen einzigartigen Weitwinkel-Look mit schmaler Schärfentiefe.

Nahlinsen lassen sich auch einsetzen bei Schärfenverlagerungen von Objekten nahe am Objektiv zu Objekten in mittlerer Entfernung oder umgekehrt.

Auch für Spezialeffekte-Aufnahmen können Nahlinsen von Nutzen sein.

 

 

Vorteile von Nahlinsen

Einen Satz Nahlinsen dabeizuhaben ist bei vielen Projekten Standard. Sie werden anstelle von Makro-Objektiven verwendet, da sie viel weniger kosten und somit über den ganzen Produktionszeitraum gemietet werden können. Wenn bereits die Planung ein extremes Close-up vorsieht, ist oft ein Makro-Objektiv auch gemietet; doch in den meisten Fällen entsteht die Idee zu einem solchen Close-up spontan, und dann kann eine Nahlinse den Tag retten. In einem Interview sagte ein Kameramann einmal: „Ein Handwerker weiß nie, wann er seinen Hammer braucht, aber er trägt ihn immer bei sich. So ist das auch mit den Nahlinsen.“

 

Es gibt Kameraleute, die Nahlinsen lieben, da sie den Look einer Festbrennweite hinsichtlich der Farbbalance und Brennweite besser treffen als traditionelle Makros. Außerdem benötigen traditionelle Makros mehr Licht als reguläre Primes, und eine Szene müsste, wenn man mit ihnen drehen würde, neu ausgeleuchtet werden. Das würde Zeit und Geld kosten und, wie schon beschrieben, zu einem anderen Look führen. Nahlinsen brauchen keine Belichtungskorrektur, sprich: ein T1.3-Objektiv bleibt ein T1.3-Objektiv.

 

Ob und wie man mit Nahlinsen arbeitet, ist regional unterschiedlich, ganz so wie es beim restlichen Filmequipment auch der Fall ist. Kameraleute auf dem einen Kontinent schwören beispielsweise darauf, sie an langbrennweitigen Primes zu nutzen, da sich so der Abbildungsmaßstab noch erhöht und mehr Platz zwischen Motiv und Objektiv möglich ist; auf einem anderen Kontinent wiederum sind sie möglicherweise gerade in einer Phase, mit weitwinkligen Objektiven ganz nah heranzugehen und verwenden daher lieber Nahlinsen an Weitwinkel-Primes oder weitwinklige Zooms.

 

Es gibt zwei Arten von Nahlinsen: normale Nahlinsen, die aus einem einfachen Glaselement bestehen, und achromatisch korrigierte Nahlinsen, kurz Achromaten, die aus zwei oder mehr Linsen bestehen. Die optische Qualität von normalen Nahlinsen ist dürftig, vor allem aufgrund der chromatischen Aberrationen (die auch als Farbsäume bekannt sind). Außerdem neigen sie auch zu sphärischer und geometrischer Verzeichnung, Flares, schlechtem Kontrast und Auflösungsabfall zu den Rändern hin. Achromaten bestehen aus mindestens zwei Glaslinsen und sind wesentlich besser in der Qualität.

Was ist eine achromatische Linseneinheit?

Eine achromatische Einheit besteht aus mehreren Linsen, die dafür konstruiert sind, verschiedene unerwünschte optische Effekte zu kompensieren. Achromatische Einheiten sind in den meisten modernen Cine-Objektiven in Verwendung. Auch die ARRI/Zeiss Master Diopters mit + 1 und + 2 Dioptrien enthalten sie.

 

 

Achromatische Einheit

Eine achromatische Linsengruppe stellt sicher, dass alle Farben an der gleichen Stelle fokussiert werden. Achromatische Einheiten kompensieren besonders gut die chromatische Aberration, einen Abbildungsfehler, bei dem Farbsäume an Kanten mit hohem Kontrast erscheinen. Achromaten verbessern auch die sphärische Aberration, einen Effekt, bei dem ein weißer Punkt nicht als Punkt, sondern als ein kegelförmiger Zerstreuungskreis abgebildet wird.

 

In einer Einheit aus zwei achromatischen Linsen kompensiert die eine die Dispersion, die von der anderen verursacht wird. Für solche Zwecke wird für die eine Linse in der Regel ein Kronglas mit niedriger Dispersion verwendet, für die andere ein Flintglas mit hoher Dispersion. Das Kronglas sorgt für die gewünschte optische Wirkung (z. B. die Vergrößerung eines Bildes), verursacht dabei aber nur eine geringe Dispersion. Hier kommt die Flintglaslinse zum Einsatz, die diese Dispersion ausgleicht, selbst allerdings kaum eine optische Wirkung erzeugt.

 

 

 

Optische Dispersion einer einzelnen Linse

Eine Einzellinse bricht verschiedene Farben in verschiedenen Winkeln.

 

Fällt ein Lichtstrahl durch eine Einzellinse, werden die verschiedenen Farben nach einem wellenlängenabhängigen Brechungsindex gebrochen (das nennt man Dispersion), und das Objektiv fokussiert die verschiedenen Farben an verschiedenen Punkten. Diese chromatische Aberration mit ihren unerwünschten Farbsäumen bringt eine Verringerung der optischen Auflösung des Objektivs mit sich und verursacht auch Probleme beim Arbeiten mit Matte Paintings und Blue- oder Greenscreen.

Was ist ein Abbildungsmaßstab?

Der Abbildungsmaßstab ist als das Verhältnis zwischen der Größe eines Objekts im Film und dessen realer Größe definiert. Er wird mit zwei Zahlen ausgedrückt: Die eine steht für die Größe des Bildes auf dem Film und die andere für die Bildgröße in der Realität, wobei die Größe des Filmbildes immer zuerst genannt wird. Die meisten Standard-Objektive haben einen Abbildungsmaßstab von 1:8 bis 1:10. Sollten Sie eine stärkere Vergrößerung benötigen, müssen Sie Makro-Objektive, Nahlinsen, Zwischenringe oder Balgengeräte verwenden.

 

 

Beispiele:

Das normale „Academy“-Bildfeld bei 35mm ist 16mm hoch und 22mm breit. Wenn Sie dieses Bildfeld jetzt beispielsweise mit einer Zwergorange (Kumquat) füllen möchten, die 22mm breit ist, benötigen Sie einen Abbildungsmaßstab von 1:1. Wenn Sie das Bild mit dem Close-up eines Mobiltelefons von 88mm Breite füllen wollten, brauchen Sie einen Abbildungsmaßstab von 22mm/88 mm oder 1:4. Das Bild des Mobiltelefons hätte auf dem Film so nur 1/4 der realen Größe.

 

Frei nach Jon Fauer: „The ARRI 35 Book“, Seite 239 – selbstverständlich mit dem Einverständnis von Jon Fauer.