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Einführung in die Infrarot-Fotografie

Die Infrarot-Fotografie ermöglicht es, in eine ansonsten unsichtbare Welt einzutauchen. Unsichtbar deshalb, weil das menschliche Auge kein Infrarot-Licht (oder besser gesagt Infrarot-Strahlung) wahrnehmen kann, welches abseits des sichtbaren Spektrums liegt. Infrarot-Fotos bieten einige faszinierende Effekte, da viele Objekte Infrarot-Strahlung anders reflektieren als sichtbares Licht. Dazu gehört beispielsweise strahlend weißes Blattgrün (der sog. Wood-Effekt) bei einem fast schwarzem Himmel. Auch eine fantastische Fernsicht bei kontrastreichen und brillanten Aufnahmen ist bei der Infrarot-Fotografie oft zu finden. Oftmals treten dabei auch Effekte zutage, die man so nicht erwarten würde und die sich auch nicht mit Photoshop imitieren und nachträglich in Fotos einfügen lassen.

Typische schwarz/weiß Infrarot-Aufnahme

Typische schwarz/weiß Infrarot-Aufnahme

Im folgenden Artikel möchte ich eine Einführung in die (digitale) Infrarot-Fotografie geben. Gedacht ist diese v.a. für Leute, die selbst mit dem Gedanken spielen, sich diesem speziellen Gebiet der Fotografie zu widmen. Nach einem kurzen Teil zu Geschichte und Theorie der Infrarot-Fotografie, soll v.a. gezeigt werden, worauf man sich einlässt und was man bei der Infrarot-Fotografie beachten sollte.

Geschichte

Der Physiker Robert Williams Wood veröffentlichte 1910 die erste Infrarot-Aufnahme. Er entdeckte damit den Wood-Effekt, der nach ihm benannt wurde. Wood gilt heute als Urvater der Infrarot-Fotografie.
Während des 1. Weltkriegs begann sich das Militär verstärkt für die Infrarot-Fotografie zu interessieren: Diese Bilder boten eine bessere Sicht, da atmosphärischer Dunst kaum zu erkennen war. Ebenso konnte besser zwischen Vegetation und Gebäuden unterschieden werden, auch Flüsse und Gewässer waren besser erkennbar. Dies machte die Infrarot-Fotografie zu einem wichtigen Werkzeug der Luftaufklärung.

The Jimi Hendrix Experience - Are You Experienced: Cover der US-Version mit Falschfarben-Infrarot-Aufnahme

The Jimi Hendrix Experience – Are You Experienced: Cover der US-Version mit Falschfarben-Infrarot-Aufnahme

In den 1960er Jahren wurden dann die Falschfarben-Infrarot-Fotografie mit der Einführung des Kodak Ektachrome Aero Films möglich. Dies machten sich einige Künstler wie Jimi Hendrix oder Frank Zappa zunutze und veröffentlichen Platten, deren Cover Infrarot-Fotos zierten. Dieser psychedelische Effekt passte perfekt zur Ästhetik jener Zeit.

Doch auch in der heutigen Zeit wird die Infrarot-Fotografie von Kriminaltechnikern eingesetzt, weil sich manche Beweisstücke ihre Geheimnisse erst im infraroten Spektrum preisgeben. Ebenso spielt die IR-Fotografie in der Materialprüfung eine entscheidende Rolle.

Licht und Infrarot-Strahlung

Licht ist der für das menschliche Auge sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung. Lichtreize werden im Gehirn zu einem (farbigen) Bild zusammengesetzt (und interpretiert). Die Wellenlänge des Lichts entscheidet dabei über die Farbe. Das sichtbare Spektrum liegt im Wellenlängen-Bereich zwischen 380nm (Violett) und 780nm (Rot). Daran angrenzend liegt im kurzwelligen Bereich die Ultraviolett-Strahlung (UV) und die Infrarot-Strahlung (IR) am anderen Ende des Spektrums.

Sichtbares Spektrum mit angrenzenden UV- und Infrarot-Bereichen

Sichtbares Spektrum mit angrenzenden UV- und Infrarot-Bereichen

Die Infrarot-Strahlung erstreckt sich dabei über einen Wellenlängenbereich von 780nm bis hin zu 1mm. Jedoch ist für die Fotografie nur der Bereich von 780nm bis ca. 1100nm erfassbar (das sog. nahe Infrarot – NIR, oder auch IR-A).

Noch ein Wort zur Thermografie: Viele Leute verwechseln die Infrarot-Fotografie mit der Fotografie mit Wärmebild-Kameras. Die Thermografie nutzt zwar auch die Infrarot-Strahlung, um die Oberflächentemperatur von Objekten sichtbar zu machen, jedoch liegt der relevante Wellenlängen-Bereich hier bei ca. 8000-14000nm. Daher hat die Thermografie eigentlich nichts mehr mit der Infrarot-Fotografie im eigentlichen Sinne zu tun.

Die Kamera

Die Frage ist nun, wie man mit einer normalen Kamera Infrarot-Bilder anfertigen kann. Geht dies mit jeder Kamera, oder gibt es hier spezielle Voraussetzungen?

Die Empfindlichkeit moderner Kamera-Sensoren ist nicht nur auf das Licht im sichtbaren Spektrum beschränkt, sondern reicht rein technisch betrachtet bis in den UV- und Infrarot-Bereich hinein. Im Infrarot-Bereich reicht die Empfindlichkeit meist bis ca. 1100nm (abhängig vom verbauten Sensor).
Jedoch ist die IR-Empfindlichkeit moderner Kamera-Sensoren eher ein Abfallprodukt, zumindest scheinen die Kamera-Hersteller dies so zu sehen, da bei (fast) allen Kameras ein Sperrfilter vor dem Sensor verbaut wird, der die nicht sichtbaren Anteile des Lichts (UV/IR) herausfiltern soll. Allerdings machen diese Filter nicht abrupt bei einer bestimmten Wellenlänge „dicht“, sondern lassen auch noch in (sehr) geringem Maße Licht aus Wellenlängen-Bereichen passieren, das eigentlich herausgefiltert werden sollte.

Dennoch kann man mit einer normalen Kamera nicht ohne Weiteres Infrarot-Fotos anfertigen. Man wird in jedem Fall einen Infrarot-Filter (auch Schwarzfilter genannt – da dieser für das menschliche Auge schwarz aussieht). Dieser sorgt dafür, dass nur Licht aus dem infraroten Spektrum am Kamera-Sensor ankommt.

Generell hat man nun drei Möglichkeiten, eine Kamera „infrarot-tauglich“ zu machen. Dabei hat jede Möglichkeit ihre eigenen Vor- und Nachteile. Ich möchte an dieser Stelle nur kurz auf die einzelnen Möglichkeiten eingehen, dazu wird ein weiterer Artikel folgen, der sich intensiver mit dem Thema auseinandersetzt.

Normale Kamera mit Infrarot-Filter

Die einfachste Möglichkeit besteht darin, einen Infrarot-Filter vor das Objektiv zu schrauben. Da durch den Filter die sichtbaren Anteile des Lichts herausgefiltert werden, kann man anschließend nichts mehr durch den Sucher sehen. Auch eine Kamera mit Live-View wird kein sauber erkennbares Bild auf dem Display mehr liefern, weil ja nur noch ein ganz kleiner Teil des Lichts (IR-Strahlung) am Sensor ankommt. Dadurch werden die Belichtungszeiten sehr lang und man wird nicht um die Verwendung eines Stativs herumkommen.

Definierter Kamera-Umbau

Beim sog. definierten Kamera-Umbau wird der interne Sperrfilter in der Kamera entfernt und durch einen IR-Filter ersetzt. Dieser Filter ist anschließend fest eingebaut, die Kamera ist also neu definiert. Da die IR-Strahlung nun ungehindert zum Sensor der Kamera vordringen kann, werden die Belichtungszeiten deutlich verkürzt (genau so wie bei der „normalen“ Fotografie). Bei einer Spiegelreflexkamera wird man auch wieder etwas durch den Sucher sehen können (allerdings normal, d.h. in Farbe), da das Licht hier nicht den IR-Filter passiert. Kameras mit Live-View zeigen darüber hinaus auch ein (Infrarot-)Bild auf dem Display.
Diese Art des Kamera-Umbaus ist allerdings kompliziert und mit hohen Kosten verbunden (wenn man sich den Umbau nicht selbst zutraut und die Kamera umbauen lässt).

Undefinierter Kamera-Umbau

Die dritte Möglichkeit besteht darin, dass der interne Sperrfilter der Kamera ersatzlos entfernt wird, die Kamera also offen für den gesamten Spektralbereich wird, der vom Sensor wahrgenommen werden kann. Anschließend muss allerdings wieder ein IR-Filter vor das Objektiv geschraubt werden. Da der Filter nun wieder „am vorderen Ende“ der Kamera sitzt, bleibt der Sucher bei DSLRs auch bei dieser Methode schwarz. Die Live-View-Anzeige wird allerdings ein IR-Bild liefern. Der Vorteil gegenüber dem definierten Umbau ist die freie Auswahl des Filters: man muss sich vor dem Umbau der Kamera für genau einen Filter entscheiden, sondern kann diesen jederzeit wechseln. Man ist somit auch nicht nur auf das infrarote Spektrum festgelegt, mit einem speziellen UV-Filter können mit einer undefiniert umgebauten Kamera auch Bilder aus dem UV-Spektralbereich aufgenommen werden.

Die Wahl des Filters

Der verwendete Infrarot-Filter, ob nun vor das Objektiv geschraubt oder fest in der Kamera vor dem Sensor verbaut, hat große Auswirkungen auf die Bildwirkung. Jeder IR-Filter besitzt eine Wellenlängen-Angabe. Diese besagt, ab welcher Wellenlänge der Filter das Licht passieren lässt. Ein 700nm Filter sperrt beispielsweise Licht mit einer kürzeren Wellenlänge als 700nm aus, lässt jedoch Licht mit einer Wellenlänge ab 700nm (mehr oder weniger) ungehindert passieren.

760nm Infrarot-Filter mit normaler Kamera fotografiert

760nm Infrarot-Filter mit normaler Kamera fotografiert

Je mehr Licht der Filter nun aus dem sichtbaren Spektrum passieren lässt, desto mehr Farbinformationen finden den Weg in das IR-Bild. Mit diesen „echten“ Farben im Bild ist es dann möglich, ansprechende Farb-Infrarot-Bilder anzufertigen. Auf der anderen Seite werden die typischen Infrarot-Effekte (wie z.B. der Wood-Effekt) nicht so deutlich ausgeprägt sein. Mit einem Filter ab 800nm werden dann gar keine Farbanteile mehr im Bild sein, hier sind nur noch Schwarz/Weiß Infrarot-Bilder möglich.

Der gleiche Filter fotografiert mit einer IR-Kamera (definierter Umbau, 700nm)

Der gleiche Filter fotografiert mit einer IR-Kamera (definierter Umbau, 700nm)

Bei der Wahl des richtigen Filters sollte man daher abwägen, ob man nur Schwarz/Weiß IR-Bilder aufnehmen will, oder sich auch die Möglichkeit offen halten will, Farb-IR-Bilder anzufertigen. Der „klassische“ Infrarot-Filter der digitalen IR-Fotografie ist wohl der 700nm-Filter. Hier sind die typischen IR-Effekte schon deutlich ausgeprägt, es ist jedoch noch ein dezenter Farb-Anteil in den Bildern erhalten. Somit stellt ein 700nm-Filter oftmals einen guten Kompromiss dar.

Das Objektiv

Auch das verwendete Objektiv spielt eine wichtige Rolle bei der IR-Fotografie. Die meisten Hersteller berechnen ihre Linsen auf Basis des sichtbaren Spektrums bzgl. chromatischer Aberration und Brechungsverhalten. Wenn ein Objektiv daher im sichtbaren Spektrum ein gutes Bild liefert, bedeutet dies nicht automatisch, dass es auch für die IR-Fotografie geeignet ist: Viele Objektive neigen zu sog. Hotspots. Dies ist ein runder Fleck in der Mitte des IR-Bildes, bei dem die Belichtung und Farbe etwas anders ausfallen als auf dem Rest des Bildes. Man kann diesen Hotspot u.U. durch die nachträgliche Bildbearbeitung noch wegretuschieren, allerdings ist das mit viel Arbeit verbunden, da der Hotspot nicht immer gleich ausfällt. Dieser ist abhängig von der Intensität des IR-Lichts, der gewählten Blende und Brennweite. Evtl. bekommt man dieses Problem auch durch einer weiter geöffnete Blende in den Griff – einfach mal ausprobieren.

Leichter Hotspot bei einer Infrarot-Aufnahme (in der Bildmitte ist ein deutlich hellerer Bildbereich zu erkennen)

Leichter Hotspot bei einer Infrarot-Aufnahme (in der Bildmitte ist ein deutlich hellerer Bildbereich zu erkennen)

Die ideale Lösung ist natürlich ein Objektiv, welches uneingeschränkt für die IR-Fotografie geeignet ist und gar keinen Hotspot erzeugt. Hier gibt es allerdings keine verlässlichen Angaben der Hersteller. Daher wird man nicht um eine Internet-Recherche herumkommen. Ein guter erster Anlaufpunkt ist hierbei das Infrarot-Kombinat oder auch das DSLR-Forum.

Bildbearbeitung

Zur Bearbeitung von Infrarot-Bildern ist eines vorweg zu sagen: Es ist eigentlich immer eine Nachbearbeitung notwendig! IR-Bilder, die direkt aus der Kamera kommen (OOC – Out Of Cam) wirken meist flau und wenig spektakulär. Leute, die ihre Bilder prinzipiell nicht nachbearbeiten wollen, werden sich daher kaum mit der Infrarot-Fotografie anfreunden können.

Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn die Bilder im RAW-Format aufgenommen werden. Bereits bei Fotos aus dem sichtbaren Spektrum hat das RAW-Datenformat erhebliche Vorteile, da man in der Nachbearbeitung sehr viel mehr Spielraum hat. In der IR-Fotografie wird das RAW-Format fast schon zum Muss, v.a. aus dem Grund, dass IR-Aufnahmen oftmals einen sehr großen Dynamikumfang aufweisen (allein schon durch den hohen Kontrast zwischen dunklem Himmel und strahlend weißem Blattgrün). Deshalb: Fotos auf jeden Fall im RAW-Format aufnehmen.

Ein IR-Bild direkt aus der Kamera hat nun meist einen heftigen Farbstich ins Rötliche, auch wenn das Bild keine Anteile des sichtbaren Spektrums mehr beinhaltet. Dies liegt darin begründet, dass die Kamera versucht, jeder Fotozelle auf dem Sensor gemäß dem Bayer-Pattern einen Farbwert zuzuweisen (Rot/Grün/Blau).

Infrarot-Landschaftsaufnahme (OOC)

Infrarot-Landschaftsaufnahme (OOC)

Für die Nachbearbeitung von IR-Bildern nutze ich Lightroom und Photoshop.
In Lightroom erfolgt zunächst einmal die Anpassung des Weißabgleichs und der Tonwerte. Auch die Rauschreduzierung und Schärfung nehme ich in Lightroom vor. Danach sieht das Bild dann so aus:

Landschaftsaufnahme in Lightroom nachbearbeitet

Landschaftsaufnahme in Lightroom nachbearbeitet

Anschließend folgen die Feinarbeiten in Photoshop. Dazu zählt bei Bildern, die nachher als Farb-IR ausgearbeitet werden sollen, zunächst einmal der Kanaltausch. Dieser vertauscht die roten und blauen Farbanteile im Bild. Dies ist zwar kein Muss, aber der Kanaltausch sorgt oftmals für eine natürlichere Farbgebung. Alle weiteren Bearbeitungsschritte in Photoshop sind dann mehr oder weniger von Bild und der zu erzielenden Wirkung abhängig.

Landschaftsaufnahme nach der Bearbeitung als Farb-Infrarot in Photoshop

Landschaftsaufnahme nach der Bearbeitung als Farb-Infrarot in Photoshop

Die gleiche Aufnahme als Schwarz/Weiß-Version

Die gleiche Aufnahme als Schwarz/Weiß-Version

Zur Bearbeitung von Infrarot-Bildern wird aber noch ein detaillierter Beitrag folgen.

Fazit

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Infrarot-Fotografie ein sehr spannendes Teilgebiet der Fotografie ist. Wer hier einsteigen möchte, sollte experimentierfreudig sein und einen Blick für die Bildwirkung im infraroten Spektrum entwickeln. Ebenso darf man nicht vor der notwendigen Bildbearbeitung zurückschrecken. Belohnt wird man mit atemberaubenden Aufnahmen, die alles andere als alltäglich sind und bei denen man immer ein wenig das Gefühl hat, dass noch niemand zuvor ein vergleichbares Bild dieses Motivs gemacht hat.

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