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Anordnung und Verfahren zum Herstellen von Schummerungen für kartografische
Zwecke Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen von
Schummerungen für kartografische Zwecke durch fotografische Aufnahme eines beleuchteten
Reliefs. Solche Schummerungen dienen dazu, eine möglichst genaue Wiedergabe insbesondere
von gebirgigem Gelände auf der Karte zu erzielen.
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Man hat solche Schummerungen schon auf verschiedene Weise fotografisch
hergestellt. So ist es bekannt, das durch rings um das Aufnahmeobjektiv angeordnete
Lampen beleuchtete Relief vor dem Fotografieren mit einer matten weißen Farbe einzustauben
und die Abhänge der Reliefs dann mehr oder weniger dunkel anzustauben oder zu bespritzen.
Hierbei kann jedoch der tatsächliche Geländeverlauf nicht in Einzelheiten wiedergegeben:,
sondern nur ein grobes Bild der Erhebungen vermittelt werden.
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Gemäß einem weiteren bekannten Verfahren wird das Relief einerseits
einer Schrägbestrahlung und gegebenenfalls einer zusätzlichen senkrechten Bestrahlung
und andererseits einer der Geländeform entsprechenden, die Wirkung der erstgenannten
Bestrahlung korrigierenden Bestrahlung aus einer anderen Richtung ausgesetzt. Auch
diese Art der Beleuchtung führt nicht zu einer objektiven richtigen Wiedergabe der
Geländeform. Vielmehr wird durch eine Änderung der Richtung einer oder beider Schrägbestrahlungen
die Wirkung verändert. Außerdem ergeben sich stets Stellen des Reliefs, die für
beide Schrägbestrahlungen im Schatten liegen und dadurch selbst bei zusätzlicher
senkrechter Bestrahlung zur Wiedergabe aller Geländefeinheiten nicht ausreichend
beleuchtet sind. Außerdem ergeben sich auf ebenen Teilen des Geländereliefs, die
Erhöhungen benachbart sind, Schlagschatten, die auf einer Karte störend wirken,
selbst wenn sie durch zusätzliche Bestrahlungen aufgehellt werden.
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Es ist allerdings auch eine Aufnahmeanordnung bekannt, mit der zur
Vermeidung von unrichtigen Helligkeitswerten und Verzerrungen Schummerungsaufnahmen
allein bei senkrecht auf das Relief auffallendem Licht und unter Verwendung allein
der senkrechten Abstrahlung des Reliefs hergestellt werden. Abgesehen davon aber,
daß eine hierfür geeignete Apparatur kompliziert und teuer wird, lassen sich bei
ihr unmittelbare Lichtreflexionen der Lichtquelle durch die sowohl die der Beleuchtung
dienenden als auch die reflektierenden Strahlen beugende Sammellinse nicht vermeiden,
so d'aß, Fehler entstehen. Auch ist nicht bekanntgeworden, daß mit dieser Anordnung
Reliefs mit einer halbmatten oder halbglänzenden Oberfläche aufgenommen wurden.
Vielmehr ist anzunehmen, daß man hierbei, wie bisher allgemein üblich, Reliefs mit
matter Oberfläche verwendet hat, weil im Zusammenhang mit dieser bekannten Anordnung
vorgeschlagen wurde, zur Verstärkung der Helligkeitsunterschiede zusätzliche, das
Verfahren komplizierende Maßnahmen vorzusehen. Bei Verwendung einer matten Reliefoberfläche
ergeben sich ohne derartige Hilfsmaßnahmen infolge der vollkommen diffusen Verteilung
des auftreffenden Lichts nämlich im ganzen gesehen nur sehr geringe und bei schwächeren
Neigungen praktisch überhaupt keine Helligkeitsunterschiede, so daß schwächere Neigungen
auf den Schummerungen gar nicht in Erscheinung treten.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Herstellen von Schummerungen zeichnet
sich demgegenüber dadurch aus, daß das von rings um die zum Objektiv führende Öffnung
angeordneten Lichtquellen beleuchtete Relief eine halbmatte oder halbglänzende Oberfläche
aufweist und daß als Lichtquellen mehrere oder viele kleine Scheinwerfer vorgesehen
sind, die so angeordnet sind, daß ihre gerichteten Strahlen unter einem solchen
Winkel auf das Relief auftreffen, daß sie in die zum Objektiv führende Öffnung reflektiert
würden, wenn statt des Reliefs eine ebene und spiegelnde Fläche vorhanden wäre.
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Diese kleinen Scheinwerfer; die, auch durch von einer sehr hellen
Lichtquelle bestrahlte Spiegel ersetzt werden können, senden schmale, allseitig
ineinandergreifende Lichtkegel auf das Relief, deren Achsen sich sämtlich in einem
Punkt schneiden, der in dem gleichen oder annähernd gleichen Abstand hinter dem
Relief liegt, den die zum Objektiv führende Öffnung vor dem Relief hat. Auf diese
Weise erhält die Reliefoberfläche eine gleichmäßige, fleckenlose Beleuchtung.
Die
erfindungsgemäß halbmatte bzw. halbglänzende @Oberfäche fi stellt die ideale mittlere
Beschaffenheit .@w isc4en'mattun4 glänzend dar, welche die günstigste Schummerungsskala
ergibt. Abweichungen von dieser Idealbeschaffenheit nach beiden Richtungen sind
möglich, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen zu werden braucht.
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Die Kombination der halbmatten oder halbglänzenden Reliefoberfläche
mit der Beleuchtung durch die in der beschriebenen Weise gerichteten Strahlen bewirkt,
daß bei bekannter Verwendung einer ausreichend großen Brennweite des Aufnahmeobjektivs
oder bei ebenfalls bekannter entsprechender Brechung der Strahlen durch eine Sammellinse
ebene Flächen am hellsten, alle Flächen gleicher Neigung gleich hell bzw. gleich
dunkel und Flächen stärkerer Neigung stets dunkler als Flächen geringerer Neigung
dargestellt werden, wie dies an Hand der Zeichnung noch näher dargelegt wird.
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Wie mit matter Reliefoberfläche kann diese Wirkung auch bei Verwendung
einer glänzenden Reliefoberfläche nicht erzielt werden, weil dann infolge vollkommener
Spiegelung jede Fläche, die das Licht nicht genau ins Objektiv wirft, dunkel erscheint.
Diese Wirkung, die der durch die Erfindung angestrebten Wirkung gerade entgegengesetzt
ist, hat man sich bereits bei der fotografischen Aufnahme von Hochdruckformen zur
Erzielung scharfer Umrißlinien der Buchstaben usw. zunutze gemacht.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Schummerungen weisen eine Wiedergabe
des Geländeverlaufs von größtmöglicher Objektivität bis in alle Einzelheiten hinein
auf. Denn Feinheiten überdeckende Schlagschatten sind bei einer derartigen Aufnahme
nicht vorhanden. Diese Schummerungen ähneln den Handschummerungen (Schraffenanordnungen),
wie sie beispielsweise bei den sogenannten Generalstabskarten verwendet werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schummerungen ist, daß alle parallel
zur Bildebene liegenden Flächen am hellsten sind, also sämtliche Talsohlen und Geländeebenen.
Dies ist wichtig, weil auf diesen Flächen in der Hauptsache die zusätzlichen Einzelheiten,
wie Orte, Straßen u. dgl., wiedergegeben werden müssen, die dadurch am klarsten
erkennbar sind.
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Die einfachste erfindungsgemäße Anordnung zum Herstellen von Schummerungen
zeichnet sich durch mehrere oder viele Scheinwerfer aus, die in bekannter Weise
rings um das Aufnahmeobjektiv über einen parallel zum Relief angeordneten Schirm
verteilt sind, der die doppelten linearen Abmessungen des Reliefs oder des jeweils
aufzunehmenden Teils des Reliefs hat.
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Einen das Aufnahmeobjektiv umgebenden und die doppelten linearen Abmessungen
des aufzunehmenden Objekts aufweisenden Beleuchtungsschirm hat man übrigens bereits
bei der erwähnten Anordnung zur Aufnahme von Hochdruckformen verwendet. Bei diesem
bekannten Schirm handelt es sich aber um eine bestrahlte matte Fläche, die nur diffuses
Licht auf das Objekt zurückstrahlt.
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Der Schirm der erfindungsgemäßen Anordnung kann auch etwas gewölbt
sein, so daß er auf der dem Relief zugewendeten Seite konkav ist.
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Zur Vermeidung von Verzerrungen bei der Aufnahme wird man in bekannter
Weise eine um so größere Brennweite des Aufnahmeobjektivs und damit einen um so
größeren Abstand des Objektivs und der Scheinwerfer von dem Relief wählen, je höher
die Erhebungen des Reliefs und dessen Flächenabmessungen sind. In ebenfalls bekannter
Weise kann man auch die aufzunehmende Fläche des Reliefs in kleineren, sich unmittelbar
aneinanderschließenden Teile aufnehmen und hierzu das Objektiv nebst Beleuchtungsschirm
relativ zu dem Relief verschiebbar anordnen.
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Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß zwischen dem
Objektiv und dem Relief eine der Größe des Reliefs entsprechende Sammellinse vorgesehen
ist, die die vom Relief parallel zur Objektivachse ausgehenden Strahlen ins Objektiv
ablenkt, und daß zwischen der Sammellinse und dem Relief eine mit einer Öffnung
versehene Blende so beweglich angeordnet ist, daß alle Teile des Reliefs von dem
Objektiv nacheinander erfaßbar sind, wobei die das Relief beleuchtenden Scheinwerfer
unmittelbar neben der Öffnung auf der vom Objektiv abgewendeten Seite der Blende
angeordnet sind und den durch die Öffnung jeweils erfaßten Teil der Reliefoberfläche
beleuchten.
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Die durch die beschriebenen Anordnungen hergestellten Schummerungen
können wie bei den sogenannten Generalstabskarten als einziges Mittel zur Darstellung
der Höhenformation des Geländes verwendet werden. Sie wirken zwar nicht so ausgesprochen
räumlich wie Schummerungen, die mit beispielsweise schräg von oben und links einfallendem
Licht hergestellt sind, geben dafür aber den Geländeverlauf vollkommen genau wieder.
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Gegebenenfalls können die Schummerungen gemäß der Erfindung aber bei
der Herstellung von Landkarten noch mit Schummerungen kombiniert werden, die in
bekannter Weise bei seitlicher Beleuchtung ge= sondert aufgenommen oder von Hand
hergestellt sind. Man kann die Schummerungen dann so aufeinander abstimmen, daß
die Feinheiten der erfindungsgemäßen Schummerungen nicht verlorengehen. Auch können
die Schummerungen mit Luftbildaufnahmen des darzustellenden Gebietes kombiniert
werden. Die durch solche Kombinationen gewonnenen neuen Schummerungsdiapositive
werden allein oder als zusätzliche Ton- oder Farbdruckplatten verwendet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung erläutert, und zwar zeigt Abb.1
die Rückstrahlungsverhältnisse bei einer matten Reliefoberfläche, Abb. 2 bis 4 die
Rückstrahlungsverhältnisse bei einer halbmatten oder halbglänzenden Reliefoberfläche
bei Auftreffen des Lichts auf verschieden geneigte Oberflächenteile, Abb. 5 eine
schematische Darstellung einer Aufnahmeanordnung mit Sammellinse und Öffnungsblende
zwischen Objektiv und Relief und Abb. 6 eine schematische Darstellung einer Aufnahmeanordnung
mit einem das Objektiv umgebenden Beleuchtungsschirm.
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In allen Abbildungen sind das Aufnahmeobjektiv mit a, das aufzunehmende
Relief mit b, der Beleuchtungsschirm mit c und die Scheinwerfer mit d bezeichnet.
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Abb. 1 veranschaulicht, wie der von einem der Scheinwerfer d ausgehende
und auf die matte Oberfläche des Reliefs auftreffende Lichtstrahl e entsprechend
den Strahlen f gleichmäßig nach allen Seiten zurückgestrahlt wird. Von dem reflektierten
Licht gelangt daher nur ein kleiner Teil ins Objektiv zurück. Dieser Teil wird nur
sehr geringfügig davon
beeinflußt, mit welchem Winkel der Lichtstrahl
e auf die Reliefoberfläche auftrifft. Anders liegen die Verhältnisse bei einer halbmatten
oder halbglänzenden Oberfläche. Hierbei wird das auftreffende Licht in einem Kegel
f reflektiert, dessen Achse im Reflexionswinkel verläuft und bei dem die Lichtintensität
von innen nach außen abnimmt. Trifft der Lichtstrahl e hierbei auf ein ebenes Stück
der halbmatten oder halbglänzenden Oberfläche des Reliefs b, wie dies in Abb. 2
dargestellt ist, so befindet sich das Objektiv im Bereich der größten Lichtintensität
des Kegels f. Das Flächenstück erscheint daher sehr hell. Trifft der Lichtstrahl
auf ein schwach geneigtes Stück der Oberfläche (Abb. 3), so befindet sich das Objektiv
im Bereich geringerer Lichtintensität des Kegels. Dieses Flächenstück erscheint
daher dunkler. Trifft der Lichtstrahl schließlich auf ein sehr steiles Oberflächenstück
(Abb. 4), so befindet sich das Objektiv praktisch außerhalb des Rückstrahlkegels,
so daß dieses Stück ganz dunkel erscheint.
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Das Relief b gemäß Abb. 1 bis 4 ist beispielsweise in neun Teile unterteilt.
Von den im Schnitt erkennbaren drei Teilen ist dasjenige, welches gerade aufgenommen
wird, schwarz angelegt. Die in Abb.1 dargestellte Kamera h weist eine entsprechende
Zahl von Objektiven a nebst zugehörigen Scheinwerfern d auf. Es ist
aber auch möglich, nur ein Objektiv vorzusehen, das nacheinander in die neun Stellungen
bewegt werden kann. Dabei kann dem Objektiv eine Blende vorgesetzt sein, welche
nur den jeweiligen Ausschnitt des Reliefs, genau an die anderen Ausschnitte passend,
abgrenzt. Die seitenrichtige Anreihung der einzelnen Aufnahmen wird durch eine Spiegel-
oder Prisenanordnung ermöglicht.
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Bei der Aufnahmeanordnung gemäß Abb.5 befindet sich zwischen dem Objektiv
a und dem Relief b eine Sammellinse i und zwischen dieser und dem
Relief eine verschiebbare Blende k mit einer mittleren Öffnung 1. Durch das Verschieben
der Blende gelangen nacheinander alle Teile des Reliefs in den Sichtbereich des
Objektivs a. Auf der dem Objektiv abgewendeten Seite sind an der Blende beiderseits
der Öffnung die zur Beleuchtung des Reliefs dienenden Scheinwerfer d so angeordnet,
daß sie den jeweils im Sichtbereich des Objektivs befindlichen Teil des Reliefs
beleuchten. Die Lichtstrahlen e der Scheinwerfer d werden von den Reliefoberflächenteilen
in senkrecht oder etwa senkrecht zur Relieffläche gerichteten Strahlen g durch die
Öffnung 1 zur Sammellinse i zurückgeworfen und von dieser zum Objektiv a abgelenkt.
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Bei der Anordnung gemäß Abb. 6 befindet sich rings um das Objektiv
a ein Schirm c, an dessen dem Relief b zugewendeter Seite dicht nebeneinander viele
kleine, schematisch durch Striche dargestellte Scheinwerfer d angeordnet sind. Der
Schirm hat die doppelten linearen Abmessungen wie das Relief. Die Strahlen e der
Scheinwerfer sind mit verhältnismäßig schmalen Kegeln so auf das Relief gerichtet,
daß sich ihre Achsen m in einem hinter dem Relief liegenden Punkt n schneiden, der
den gleichen oder annähernd gleichen Abstand vom Relief hat wie das Objektivs. Die
Lichtstrahlen bilden daher einen Kegel, dessen Winkel a dem Blickfeldwinkel o des
Objektivs entspricht. Die von den Scheinwerfern ausgehenden, schwach divergierenden
Lichtkegel greifen auf dem Relief so allseits ineinander, daß die Oberfläche des
Reliefs gleichmäßig beleuchtet ist.
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Der Schirm c kann statt eben auch konkav sein, z. B. eine kugelige
oder ähnlich geformte Haube bilden. In diesem Falle können die Scheinwerfer d gegebenenfalls
nach außen hin auch weniger dicht angeordnet sein. Der Schirm c kann mit dem Objektiv
a verbunden oder unabhängig von ihm angeordnet sein. Die feste Verbindung ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn das Objektiv zur Herstellung von Teilaufnahmen verschiebbar
ist.