Fotografi skrevet av Andreas Bull

Fotografi skrevet av Andreas Bull 1. Introduksjon Fotografi har utviklet seg mye siden det ble oppfunnet tidlig på 1800-tallet. Å ta et fotografi er idag en utrolig lettvint prosess, ofte gjort bare ved å trykke på en knapp. Dagens kameraer er bygget på en helt annen måte en kameraene for hundre eller to hundre år siden, men bygger likevel på mange av de samme prinsippene som på de tidligste oppfinnelsene. Idag er kameraet veldig utbredt da det finnes i omtrent alle moderne mobiltelefoner. Jeg skal i denne oppgaven gå nærmere inn på hvordan fotografi har utviklet seg, helt fra Camera obscura på 1800-tallet til dagens DSLR kameraer, og se på hvordan de virker. 2. Historie 2.1 Camera Obscura Fotografiske kameraer var en utvikling av camera obscura. Camera obscura er et optisk apparat som kan prosjektere et bilde av dets omgivelser på et lerret. Apparatet består av en boks eller et rom med et hull i en av sidene. Lyset fra utsiden passerer gjennom hullet og treffer en overflate på innsiden hvor bildet blir gjengitt opp ned, men med farger og riktig perspektiv. Før oppfinnelsen av fotografi var det ingen måte å bevare bildene som ble produsert av disse kameraene. Man måtte derfor manuelt tegne bildet på et kalkerpapir. De første versjonene av camera obscura var på størrelse av et rom, men ble etterhvert gradvis mer kompakte og portable. Ved å gjøre hullet på et camera obscura mindre blir dybdeskarpheten i bildet bedre, men det blir også mørkere. Noen versjoner av camera obscura bruker også en kameralinse i stedet for et hull fordi det tillater større blenderåpning som gir brukbart med lys og dybdeskarphet. I senere versjoner ble det også brukt speil for å få bildet med riktig side opp. Prinsippene som blir brukt i camera obscura har vært kjent siden Aristoteles (384-322 f.kr) og Mozis (470-390 f.kr) tid (Campbell, 2005, s. 114). De første forsøkene på å fotografere med et kamera som brukte lyssensitive materialer for å bevare bildet ble gjort i 1816 av Nicéphore Niepce. Niepce greide delvis å fange et bildet ved å bruke et papir dekket med sølvklorid (Gernsheim, 1955, s. 37-42). Problemet med bildene han laget på denne måten var at de ikke kunne bli preservert over lengre tid og at lys og skygger var motsatt av hverandre (negativ). Noen uker senere fant Niepce ut at han kunne bruke salpetersyre for å bevare

bildene i en viss grad. Ved hjelp av syren kunne bildene bli vist i dagslys i en kort periode, men ville blekne om det ble eksponert for lenge. Niepce prøvde lenge å finne en bedre måte å løse disse problemene på og i 1822 greide han å bevare et bilde ved hjelp av en ganske anderledes teknikk, heliografi. Han dekket en plate av glass eller metall med bitumen som stivner utifra hvor lenge det blir eksponert for lys. Når platen så ble vasket etterpå, ble bare de stivnede delene av bildet igjen. 2.2 Daguerreotypi I 1836 oppfant Louis Daguerre og Niepce (som døde før oppfinnelsen var ferdig) den første praktiske fotografimetoden, som ble kalt daguerreotypi (Gernsheim, 1955, s. 50). Denne metoden gikk ut på å dekke en kobberplate med sølv for så å behandle den med damp fra jod for å gjøre den lyssensitiv. Platene med denne behandlingen var fremdeles ikke lyssensitive nok, og det var gjennom tilfeldigheter at Daguerre fant en måte å løse dette problemet på. Daguerre hadde puttet et «mislykket» bilde i skapet sitt der han oppbevarte kjemikaliene sine for å bruke platen på nytt ved en senere anledning. Når han åpnet skapet noen dager senere så han at bildet hadde fått et distinkt motiv. Ved å eliminere de forskjellige kjemikaliene han hadde i skapet fant han ut at det var kvikksølv fra et ødelagt termometer som hadde reagert med platen. På denne måten løste Dagueerre problemet med lyssensitivitet, og man kunne nå eksponere bilder mye raskere (fra 20-30 minutter i stedet for flere timer). Når platen hadde blitt eksponert ferdig ble bildet framkalt med kvikksølvdamp og deretter behandlet med vanlig salt for å bevare det. Det var fortsatt noen ulemper med daguerreotypi. Platene som ble brukt var alt for skinnende så det var vanskelig å se motivet, og siden bildene var direkte positive, kunne de ikke bli brukt som negativer til å printe kopier på en effektiv måte. 2.3 Kalotypi Kalotypi ble introdusert i 1841 av William Henry Fox Talbot (Gernsheim, 1955, s. 68-69). Denne måten å produsere bilder på var mer effektiv enn daguerreotypi fordi eksponeringen gikk fortere (et par minutter), det var billigere og prosessen produserte et negativt bilde som gjorde det lettere å lage flere positive kopier. Prosessen gikk ut på å børste et papir som var behandlet med jodid med en oppløsning av sølvnitrat. Deretter tørket man papiret og dyppet det i en oppløsning av kaliumjodid for så å tørket det igjen. På dette stadiet var balansen av kjemikaliene slik at papiret praktisk talt var ufølsomt for lys og kunne lagres på ubestemt tid. Når man så skulle bruke papiret, ble det børstet med en oppløsning av sølvnitrat, eddiksyre og gallisk syre og deretter eksponert i kameraet. Fremkallingen ble gjort ved å børste på mer av «sølv-syre oppløsningen», mens man forsiktig

varmet opp papiret. Når fremkallingen var ferdig ble papiret skylt og stabilisert ved å vaske det i en oppløsning av kaliumbromid som gjorde at fotografiet ble ufølsomt for lys. 2.4 Kollodiumnegativ Kollodiumnegativer, eller «wet plate collodion», ble oppfunnet av Frederic Scott Archer og introdusert på 1850-tallet (Gernsheim, 1955, s. 151-154). Prosessen gikk ut på at kollodium, som er nitrocellulose blandet med eter, ble helt over fotografimaterialet, ofte en glassplate, for så å bli dyppet i et bad av sølvnitrat. Platen måtte så bli eksponert mens den fortsatt var fuktig fordi lyssensitivitenen ble dårligere etterhvert som kollodiumet tørket. Bildet måtte også fremkalles og preserveres rett etter eksponering. Hele prosessen måtte gjøres i løpet av rundt 15 minutter noe som gjorde «wet plate collodion» veldig upraktisk da man måtte ha med et portabelt mørkerom og en mengde kjemikalier der man skulle ta bildet. Dessuten var kjemikaliene som ble brukt ekstremt brannfarlige. Fordelene med kollodiumnegativ var at bildene som ble produsert var utrolig detaljerte og at eksponeringer gikk mye fortere (fra 10-90 sekunder) som gjorde det egnet for portrettfotografi. Kollodiumnegativ-prosessen kunne også bli gjort med tørre plater, som gjorde det mye mer praktisk. Problemet med tørre plater var at eksponeringen gikk mye tregere (alt fra 3 til 10 ganger lengre eksponering enn på en fuktig plate). I 1871 oppfant Richard L. Maddox derimot «gelatin dry plates» (Langford, 1997, s. 44-45). Man hadde funnet ut at gelatin var mye bedre enn kollodium for å binde lyssensitive salter til glass. Disse platene kunne eksponeres ned til 1/25 sekund og man slapp å drasse med så mange kjemikalier og telt. På grunn av de korte eksponeringstidene slapp man også stativ og det ble vanlig med bærbare kamera. De korte eksponeringstidene førte også til utviklingen av de første mekaniske lukkerne. «Gelatin dry plates» trengte dessuten ikke å bli fremkalt og preservert innen 15 minutter slik som «wet plates» noe som gjorde de mye mer praktiske. Disse platene kunne også kjøpes ferdig i butikker, noe som gjorde at almenheten, og ikke bare profesjonelle, kunne begynne å ta bilder. 2.5 Fotografisk film I lang tid ønsket fotografer å finne et bedre alternativ til glassplater som var lettere og mindre skjøre. Men det viste seg at det var vanskelig å finne et materiale som var like gjennomsiktig og uten urenheter som glass, helt til oppfinnelsen av celluloid-film. George Eastman revolusjonerte fotografisk film da han i 1889 begynte å produsere celluloid-film

(Langford, 1997, s. 47-48). Man hadde fram til da visst om celluloid og dens egenskaper som passet bra til fotografi, men man hadde ikke greid å gjøre den tynn nok til at den ble passe gjennomsiktig. Filmen bestod av en tynn remse celluloid som ble dekket av en emulsjon som inneholdt lyssensitive sølvsalter. Den fungerte slik at når emulsjonen ble eksponert for lys, skjedde det en kjemisk prosess der sølvsaltkrystallene ble omdannet til rent sølv. Størrelsen på krystallene i emulsjonen bestemte filmhastigheten, og den måles idag i en ISO-skala, der et lavt tall betyr en langsom film. Celluloid-filmen var utrolig brannfarlig, noe som førte til en mer stabil film som ble introdusert som «safety film» tidlig på 1900-tallet. Eastmans første kamera, som han kalte «Kodak», ble lansert i 1888. Det var et veldig enkelt kamera med en enkelt lukkertid og med en fastsatt-fokus linse. Kameraet og filmen var relativt billig og appellerte til gjennomsnitts-forbrukeren. Det kom ferdig med nok film til 100 bilder og måtte bli sendt tilbake til fabrikken for å fremkalle bildene og sette inn ny film når filmen var brukt opp. For første gang trengte ikke fotografen å kunne noe om kjemikalier og fremkalling. 12 år senere lanserte Eastman «Brownie», et enkelt og billig kamera som ble utrolig populært og som fortsatte å bli solgt fram til 1960-tallet. Prisene på kameraer og film hadde nå falt drastisk, og det var nå allmennheten for alvor begynte å ta «snapshots». Selv om film var mer praktisk og billig enn «fotografiske plater», ble plater brukt lenge av blant annet astronomer i teleskop på grunn av at de ga mer detaljerte kopier. 2.6 Fargebilder Mange prøvde i første halvdel av 1900-tallet å finne måter å få farger i bildene sine. Bilder av typen daguerreotypi kunne bli fargelagt for hånd, men dette var svært tidkrevende og man måtte dessuten være forsiktig slik at man ikke ødela bildet. Så tidlig som i 1861 tok søket etter naturlig fargebilder sitt første viktige steg framover da James Clerk-Maxwell demonstrerte et eksperiment der tre svarthvitt fotografier kunne bli vist som et farget bilde gjennom å prosjektere de gjennom et rødt, grønt og blått filter (Langford, 1997, s. 60-67). På 1860-tallet var det derimot ingen kjente materialer som var sensitive til rødt og grønt. Det var ikke før i 1906 at man hadde funnet materialer egnet til dette, og profesjonelle kunne ta fargebilder gjennom en svært upraktisk og komplisert prosess. Prosessen gikk ut på å bruke tre plater med hvert sitt filter i rødt, grønt og blått. Etter hver eksponering måtte man skifte plate og filter uten å bevege kameraet så motivet ble forskjøvet. Bildene ble så printet på glass og deretter lakkert i den fargen de hadde blitt eksponert med. De tre bildene i rødt, grønt og blått ble så lagt i et apparat (basert på stereoskopi) som kombinerte alle bildene slik at øye så et fargebilde.

Mange prøvde å finne en måte å få fargebilder på som ikke var så kompleks. Lumière-brødrene fant derfor en annen måte å produsere fargebilder på i 1907, kalt «Autochromes». «Autochromes» fungerte som et filter som var dekket med et jevnt lag av små gjennomsiktige korn av stivelse som var farget rødt, grønt og blått. Når man så eksponerte platen fungerte kornene som små filtre. Ulempen med denne måten å få fargebilder på var lang eksponeringstid (1-2 sekunder i dagslys) da filteret ikke slapp gjennom så mye lys (bare 20-30% av lys slapp gjennom). Bilder av denne typen kunne heller ikke forstørres så mye da man kunne se mønstret av kornene hvis det ble for stort. «Kodachrome» ble lansert i 1935 av Kodak som en av de første fungerende fargefilmene. Filmen gjenga farger ved at 3 tynne lag med emulsjon som var sensitiv til hver sin farge (rød, grønn, blå) ble lagt oppå hverandre. Gjennom fremkalling ble hvert enkelt lag gjort om til et positivt bilde i sin farge, og med alle lagene oppå hverandre dannet et fotografi med naturlige farger. Fremkallingprosessen var svært komplisert, med over 20 steg i avanserte maskiner. I 1963 ble polaroid lansert. Polaroid brukte samme prinsipper som fargefilmen, men kunne produsere ferdige bilder rett ut av kameraet. For å produsere polaroid-utstyr behøvdes det store ferdigheter og avansert teknologi, men for å bruke det trengte man ikke kunnskaper om fremkalling. Filmen som polaroid-kameraer brukte var derimot dyr på grunn av dens kompleksitet. 3. SLR SLR (Single Lens Reflex camera), eller speilreflekskamera er et kamera som bruker et flyttbart speil mellom lukkeren og linsen. På grunn av speilet kan man se utsnittet av motivet relativt likt slik som det faktisk kommer til å bli i søkeren i motsetning til for eksempel et kompaktkamera der det man ser i søkeren vil avvike mer fra bildet man får. De første SLR kameraene ble først introdusert på markedet på 1880-tallet, men ble for alvor utbredt på 1920-tallet da flere produsenter lanserte kompakte SLR kameraer. Disse ble raskt populære da man kunne sjekke komposisjon og fokus rett før man begynte eksponeringen (Langford, 1997 s. 75-77). I 1936 ble det første SLR kameraet med 35 mm film, «Kine Exakta», lansert i Tyskland. Dette var forløperen til dagens SLR, men hadde mange ulemper ved seg. For eksempel ble bildet i søkeren speilvendt og hvis du tok bilder med kameraet vertikalt ble de opp ned. På dette kameraet, i likhet med de andre tidlige utgavene av SLR kameraer var søkeren på toppen av kameraet. Problemet med at motivet tilsynelatende ble seende opp ned eller speilvendt i søkeren, ble løst ved å bruke en optisk prisme (pentaprism), som for første gang ble brukt i kommersielle kameraer av

«Zeiss» i 1949. SLR kameraer med prismer hadde søkeren på baksiden slik som i dagens modeller, slik at man kunne bruke kameraet i øyehøyde. Under 2. verdenskrig ble forskjellige land tvunget til å utvikle sine egne kameraer, linser og film for militære behov. SLR kameraets teknologi ble forbedret på mange vis av forskjellige produsenter som Pentax, Nikon, Canon, Minolta, Hasselblad og Leica gjennom 40-, 50- og 60-tallet. Forbedringer som lysmåler i søkeren, speil som gikk ned igjen automatisk etter eksponering og automatiske «diaphragm lukkere» (en type lukker-mekanisme der flere små blader i en ring åpner eller lukker for eksponering). SLR kameraer ble etterhvert utviklet til ulike «systemer», der de forskjellige produsentene begynte å bygge sine egne linser og tilleggsutstyr slik vi kjenner til i dag. 3.1 DSLR DSLR (Digital Single Lens Reflex camera) eller digital speilreflekskamera bruker mye av den samme teknologien og prinsippene man finner i vanlige SLR kamera, bare at det brukes en digital bildebrikke i stedet for film. I 1969 oppfant William S. Boyle og George E. Smith den første bildeteknologien som brukte en digital sensor eller en såkalt CCD (Charged-Coupled Device). For første gang i historien ble det ikke brukt kjemikalier for å lage et bilde. Det første kommersielt disponible DSLR kameraet kom ikke på markedet før i 1991 da Kodak lanserte Kodak DSC-100 som kostet rundt 30 000 dollar. I 1999 lanserte Nikon sitt D1 kamera som det første DSLR kameraet som utfordret Kodaks monopol på det profesjonelle markedet. Gjennom neste tiår ble andre produsenter som Canon, Fujifilm, Minolta (som senere ble kjøpt opp av Sony), Pentax, Olympus, Panasonic, Samsung og Sigma med på DSLR-markedet. En CCD er en brikke av silikon som er dekket med et gitter av små elektroder kalt «photosites», en for hver piksel (Long, 2012, s.97-104). Hver «photosite» inneholder en fotodiode som fører elektrisk strøm når kameraet er på. Når lys så treffer en «photosite» fører det til at fotodioden mister noe av strømmen, og mengden som den mister er proporsjonal med antall fotoner som treffer fotodioden. Ved å måle mengden av strøm som reduseres kan kameraet finne ut hvor mye lys som traff den aktuelle fotodioden under eksponering. Disse målingene blir deretter konvertert til nummer av en analog-til-digital konverterer. De fleste kameraer bruker enten en 12-bit eller 14-bit analog-til-digital konverterer, som betyr at hver verdi fra hver «photosite» blir konvertert til et 12- eller 14-bit tall.

Uttrykket CCD kommer fra hvordan kameraet leser strømmen til de enkelte «photosites». Etter at en CCD er eksponert sendes strømverdiene av den første raden av «photosites» til et «lese-register» og deretter til en analog-til-digital konverterer. Hver rad av strømverdier er elektronisk paret til den neste raden slik at når en rad har blitt lest og slettet, flytter alle de andre radene seg ett nivå nedover for å fylle opp den tomme plassen. I en CMOS (Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor) bildebrikke kan derimot hver «photosite» leses individuelt uten at de må flyttes nedover. Fordelene med en CMOS bildebrikke i forhold til en CCD bildebrikke er at den bruker mindre strøm som fører til lenge levetid for batteriet og færre problemer angående overoppheting. CMOS bildebrikken kan også integreres med flere andre funksjoner, som for eksempel prosessering, på samme brikke. Dette betyr at det trengs færre brikker i kameraet noe som gjør det billigere å produsere. «Photosites» er bare sensitive til hvor mye lys de mottar, de vet ingenting om farger. For å få til farger er det nødvendig med noen ekstra prosesser. Et digitalt bilde består av tre forskjellige svarthvitt bilder som blir kombinert for å lage et fargebilde. Hver «photosite» på kameraets bildebrikke er dekket med et rødt,grønt eller blått filter. De fleste bildebrikkene bruker et mønster av filtre kalt «The Bayer Pattern». Med disse filtrene kan bildebrikken produsere separate og uferdige røde, grønne og blå bilder. Bildene er uferdig fordi det røde bildet, for eksempel, mangler alle pikslene som var dekket av blå og grønne filtre. Kameraet kan kalkulere fargen til en gitt piksel ved å analysere alle de omkringliggende pikslene. Dette er en type interpolasjon som kalles «demosaicing». «Demosaicing» prosessen varierer mellom forskjellige kameraer fra å bare analysere de helt omkringliggende pikslene til å analysere et område på 9x9 piksler. Andre bildebrikker bruker også andre fargeutvalg som for eksempel CMYK (Cyan, Magenta, Yellow og Key (svart)) som egner seg og ofte brukes i forbindelse med trykk. Før lys i det hele tatt treffer bildebrikken i kameraet går det gjennom flere filtre. Blant annet går det gjennom et infrarødt filter som hindrer sensoren til å ta opp lys fra den infrarøde delen av spekteret som våre øyne ikke kan se. Etter at verdiene har blitt digitalisert av en analog-til-digital konverterer blir verdiene prosessert i kameraets prosessor. Her blir blant annet farger, gamma og hvitbalanse justert utifra forskjellige algoritmer for å gjøre bildet mer naturlig. Fjerning av bildestøy og komprimering foregår også i prosessoren. Bildene blir komprimert for å redusere størrelsen slik at det blir plass til flere bilder på minnebrikken i kameraet. Man kan ofte velge hvor mye bildene skal komprimeres i kameraet. Mye komprimering går utover kvaliteten og reduserer mulighetene man

har i etterbehandlingen av bildene, men tar i gjengjeld liten plass. 4. Referanseliste Campbell, Jan. (2005). Film and cinema spetatorship: melodrama and mimesis Cambridge (UK), Polity Press Gernsheim, Helmut. (1955). The history of photography London, Oxford Universety Press Langford, Michael. (1997, 2.utg). Story of photography Oxford, Focal Press Long, Ben. (2012, 6.utg). Complete Digital Photography Boston, Course Technology