Sonntag, 6. Juli 2014

Infrarotfotographie - Kleine Einführung bzw. meine ersten Schritte

Wenn ich im Bekanntenkreis erzähle, dass ich auch Infrarotaufnahmen machen, schaue ich oft in fragende Augen oder es kommt schon mal die Frage, ob ich denn nicht mal eine Infrarotaufnahme des Hauses machen könnte, um den dortigen Wärmeverlust zu dokumentieren.

Im elektromagnetischen Spektrum umfasst der für das menschliche Auge sichtbare Bereich die von etwa 380 nm bis 780 nm. Die Empfindlichkeit des Auges an den Wahrnehmungsgrenzen ist aber nicht fest definiert sondern nimmt dort auch allmählich abnimmt, so dass eine genaue Grenze nicht klar definierbar ist. An den Grenzen liegt dann die Infrarot- (Wellenlängen zwischen 780 nm und 1000 nm) bzw. Ultraviolettstrahlung (Wellenlängen zwischen 10 nm und 380 nm). Die obere Empfindlichkeitsgrenze des Sensors normaler Digitalkameras liegt bei etwa 1200 nm. Das oben angesprochene Wärme-Thema nutzt eine Wellenlänge die noch jenseits des hier definierten IR-Bereichs hinausgeht. Für echte Wärmebildfotografie (z.B. Aufnahmen zur Untersuchung der Wärmeisolation von Gebäuden) eignet sich aber erst der Bereich von 3500 - 14000 nm. Dafür wird ein anderer Sensor als der in der normalen Digitalkamera verwendete gebraucht. Für bildmäßige Fotografie sind die damit erzeugten Bilder allerdings schon wegen der sehr geringen Auflösung uninteressant.


Ich beschäftige mich hier nur mit der Nutzung von Digitalkameras bei Wellenlängen zwischen 700 und 1000 Nanometer, also knapp jenseits des sichtbaren Lichtes. Das wesentliche Merkmal ist hierbei, dass zum einen nicht nur ein eingeschränktes Farbspektrum dargestellt werden kann, sondern die Bilder durch eine „Falschfarbendarstellung“ geprägt sind, z. B. erscheinen grüne Blätter weiß, da Chlorophyll im infraroten Bereich transparent ist und somit das Licht am in der Pflanze enthaltenen Wasser reflektiert wird. Dies wird nach dem Entdecker auch als Wood-Effekt bezeichnet. Klares Wasser wird wiederum tiefschwarz dargestellt. Hier ein paar erste Beispiele:


unbearbeitet, Weißabgleich gegen grüne Wiese
Der Rose war fast rot. nur Weißabgleich gegen grün


mit Kanaltausch Rot gegen Blau





Nun etwas zur Technik. Die Sensoren der Digitalkameras sind grundsätzlich für infrarotes Licht sehr empfindlich. Da dies aber zu Einschränkungen bzgl. der Bildqualität führt (u. a. starke Unschärfen), sind vor den Kamerasensoren mehr oder weniger starke Sperrfilter (Tiefpassfilter) verbaut. Allerdings reicht in den meisten Fällen die Restempfindlichkeit im infraroten Bereich bei (völliger) Ausfilterung des sichtbaren Lichtes für Infrarotaufnahmen. Bei Filtern mit der Sperrwirkung ab ca. 800nm werden keine „farblichen“ Restanteile mehr durchgelassen, so dass das Ergebnis eine Schwarz-Weis-Bild ist. Je geringer die Sperrwirkung, umso größer wird der farbige Anteil der Bilder, aber auch das klassische Merkmal des Wood-Effekts wird geringer. Einfach mal im Internet suchen, um die verschiedenen Varianten zu „entdecken“.


Somit ist eine Option für IR-Fotos die Nutzung eines Infrarot-Filters. Da der Filter kein sichtbares Licht durchlässt, muss i. d. R. das Motiv ohne Filter mittels Stativ „fixiert“ werden, und anschließend die Kamera mit aufgeschraubtem Filter ausgelöst werden. I. d. R werden hierbei lange Belichtungszeiten benötigt und für passende Blenden/Zeiten benötigt man etwas Zeit und Erfahrung, da u. a. auch die Belichtungsmesser für infrarotes Licht weniger empfindlich sind. Um die Chance auf ein „passendes“ Bild zu erhöhen, würde ich auch immer Belichtungs-reihen aufnehmen. Auch bei der Entfernungseinstellung ist etwas Übung und i. d. R. eine manuelle Korrektur notwendig.


Die Alternative zur Filternutzung ist ein fester Umbau seiner Kamera. Hierbei wird der Sperr-filter durch einen entsprechenden IR-Filter ersetzt, der dann das „Licht“ entsprechend seiner Spezifikation durchlässt. Im Ergebnis erhält man eine Kamera, mit der man nur IR-Fotos einer fest definierten „Filterklasse“ machen kann. Dies ist deutlich teurer als ein einzelner Filter, „kostet“ eine Kamera, da sie nur für IR nutzbar ist, und ist nicht flexibel bzgl. der Verwendung verschiedener Sperrwirkungen, die ich mit unterschiedlichen Filtern erreichen kann. Auf der anderen Seite ist eine fest umgebaute Kamera wie eine „normale“ einsetzbar. Ich arbeite mit Belichtungszeiten, die mich nicht abhängig von einem Stativ machen, und kann alle meine Objektive nutzen, ohne dass ich für jedes Maß einen Filter kaufen müsste.


Ich habe dann den etwas „verrückten“ Weg eingeschlagen, mir eine Nikon D200 gekauft und diese bei Optic Makario mit einem 700nm Filter (fest) umbauen lassen. Der dortige Umbau schließt auch eine Kalibrierung der Autofocus (AF) auf den verbauten Filter ein, so dass die Kamera über den gesamten Brennweitenbereich scharf stellt. Ein paar Infos mehr zum Thema Kameraumbau findet sich hier.

Nachdem ich meine Kamera wieder in Händen hatte, musste nur noch der IR-spezifische Weißabgleich durchgeführt werden. Das bedeutet, man wähle eine grüne Fläche und führt den kameraspezifischen manuellen Weißabgleich durch. Hier ein Beispiel unterschiedlichen Ausprägungen:

automatischer Weißabgleich
Weißabgleich gegen "grün"

 
und noch Kanaltausch Rot gegen Blau


Was auffällt ist der typische „bräunliche Himmel“. Hierzu muss dann im Bildbearbeitungs- programm der persönlichen Wahl ein Kanaltausch des roten und blauen Kanals durchgeführt werden. Und schon habe ich meinen blauen Himmel. Zum Thema (notwendige) Nach- bearbeitung von IR-Bildern folgt dann noch ein Blogeintrag in den nächsten Tagen. So zum neugierig machen, als Raw-Konverter und Bearbeitungsprogramm nutze ich Darktable.
 

1 Kommentar:

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