Leuchtmittel und Farbwiedergabe
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- Kategorie: Grundlagen, Unterwasserfotografie
Was haben viele wirklich gute Unterwasserfotos gemeinsam?
Neben einem spannenden Motiv, meist auch brillante Farben und satte Kontraste.
Leider gehen die Farben beim Tauchen, mit zunehmender Tiefe, immer weiter verloren. Um kräftige Farben auch noch in 30 Metern Tiefe zu sehen, bist du auf auf künstliche Lichtquellen angewiesen. Von Blitzen über Lampen findest du eine große Bandbreite verschiedener Lichtquellen.
Deshalb möchte ich dir zeigen, dass Licht nicht immer schönes Licht ist, und welche technischen Daten beim Kauf von Lampen oder Blitzen, wichtig sind.
Die Farbwiedergabe (CRI oder Ra)
Vielleicht kennst du den Effekt schon aus deiner Wohnung. Jede Lampe erzeugt ein unterschiedliches Licht. Halogen ist wärmer, während LEDs kühles, schon fast bläuliches Licht erzeugen.
Dieser Effekt wird mit der Lichtfarbe beschrieben und kann über den Weißabgleichdeiner Kamera kontrolliert werden.
Aber es gibt einen zweiten Effekt der bei Kustlicht auftritt.
Nicht jede Lampe ist in der Lage alle Farben des Spektrums gleichmäßig darzustellen. Das bedeutet in der Praxis, manche Lampen machen “schöneres” und “farbenfroheres” Licht, als andere.
Die Farbwiedergabe bezeichnet also die Fähigkeit eines Leuchtmittels einen möglichst großen Farbbereich des sichtbaren Spektrums zu reproduzieren.
Exkurs: Farbwahrnehmung
Brichst du das weiße Tageslicht mit einem Prisma, sind sämtliche Regenbogenfarben von Rot über Gelb, bis hin zu Umbra und Violett zu sehen. Daher wird den Schülern im Physikunterricht beigebracht: “Die Summe aller Farben ergibt die “Farbe” Weiß.”
Um 1850 beschrieb der Wissenschaftler Hermann von Helmholtz, jedoch die sogenannte Dreifarbentheorie. Diese besagt, dass sich in unseren Augen drei verschiedene Farb-Rezeptoren befinden, die auf Rotes, Blaues und Grünes Licht reagieren. Nach seiner Annahme, lässt sich auch durch die Vermischung allein dieser drei Grundfarben, ein für uns weißer Farbeindruck erzeugen.
Dieser Effekt wurde Anfang des 20. Jahrhunderts bewiesen und kommt heute vielerlei in der Praxis zum Einsatz.
Displayhersteller machen sich diese Methode zur Farbmischung schon länger zu Nutze. Hier werden unterschiedliche Farben nach dem RGB-Prinzip (Rot, Grün, Blau) je nach Intensität der einzelnen Grundfarben in einem einzelnen Pixel erzeugt.
Doch auch bei einzelnen LED-Chips findet diese Forschung Anwendung. Um eine bessere Effizienz zu erreichen, werden die Chips so gefertigt, dass sie nicht das ganze Spektrum abdecken. Stattdessen stellt man bei genauer Betrachtung fest, hier nur oft nur Blau und Gelb (mit wenig Rot und Grünanteilen) kombiniert werden um ein einen weißen Farbeindruck zu erzeugen.
Wenn wir nun weißes Licht von einer LED im Prisma brechen, werden wir feststellen, dass in der Spektralzerlegung nicht mehr alle Teile des Lichts gleichermaßen vorhanden sind.
Durch unsere Erfahrung, wie Gegenstände und Farben ursprünglich aussehen – Ein Apfel ist Rot, eine Gurke grün – ist unser Gehirn mit den sogenannten Gedächtnisfarben in der Lage fehlende Farben zu kompensieren und scheinbar trotzdem wahrzunehmen.
Anders verhält es sich mit der Kamera. Sie bildet Farben so ab, wie sie wirklich vorhanden sind, was zu für uns sichtbaren Fehlfarben führen kann, die nachträglich nur bedingt wieder hergestellt werden können.
Die Farbwiedergabe verschiedener Leuchtmittel
Glühlampen (Wolfram und Halogen)
Noch bis vor einigen Jahren waren die meisten Tauchlampen mit Halogenlampen ausgestattet.
Halogenlampen gehören wie die klassischen Glühbirnen zu den sogenannten Temperaturstrahlern. Hier wird ein Draht von Strom durchflossen und beginnt dadurch immer heller zu glühen. Diese Temperaturstrahler haben die Eigenschaft, Licht über das gesamte Farbspektrum gleichmäßig zu erzeugen und entsprechen damit dem Tageslicht-ähnlichen Ideal.
Das Weiß der Halogen und Glühlampen ist sehr gleichmäßig und macht somit sämtliche Farben des Spektrums gleichermaßen sichtbar. Nachteil dieser Leuchtmittel ist die enorme Verlustleistung in Form von Wärme. Dabei werden nur etwa 15 Lumen pro Watt erzeugt. Das bedeutet, dass die Glühlampe verhältnismäßig ineffizient ist.
Die Ineffizienz ist auch der Grund, warum die Glühlampen im Haushalt durch einen Beschluss der EU sukzessive Verboten wurden.
LED
Ein noch vergleichsweise junges Leuchmittel ist die LED. Dabei handelt es sich um eine Diode, die durch Strom angeregt wird, und so Licht aussendet. (Light Emmitting Diode)
Bei der Herstellung (Massenfertigung) tut sich eine riesige Bandbreite unterschiedlicher Qualität der Leuchtmittel auf. Lampenhersteller hochwertiger Leuchten, setzen auf selektierte Leuchtmittel. Das heißt, hier werden vor dem Einbau in die Lampen, Muster zur Hand genommen und abgeglichen. Nur wenn die Lichtfarbe, Helligkeit und sonstige Eigenschaften übereinstimmen, werden diese LEDs verbaut.
In günstigeren Lampen, werden LEDs zweiter Wahl, mit deutlich größeren Toleranzen in der Farbe und dem Leuchtbild verbaut. Das macht sich dann bemerkbar, wenn mehrere Lampen des selben Herstellers verglichen werden. Hier können deutlich sichtbare Farbabweichungen auftreten.
In der Leistungs-Aufnahme ergibt sich je nach Farbwiedergabe eine unterschiedliche Effizienz. Das bedeutet, LEDs mit einem niedrigen Ra strahlen bei gleicher Leistung scheinbar heller, als eine LED mit einem Farbwiedergabewert von 95. Mit einer Licht-Leistung von 60 Lumen pro Watt, ist die LED gar nicht so effizient, wie immer behauptet wird.
Glühlampen (Wolfram und Halogen)
Eine Besonderheit unter den Leuchtmitteln sind die Blitzröhren. Hierbei handelt es sich um gasgefüllte Glasröhrchen. Mit Hilfe von Kondensatoren werden diese Röhren unter einer Spannung von bis zu 400 Volt gezündet.
Dabei wird das Licht innerhalb kürzester Zeit abgegeben. Neben dieser Eigenschaft, die die Bilder quasi einfriert, weisen die Xenon blitze eine hohe Farbtreue auf.
Bis auf eine erhöhte Wiederaufladezeit des Kondensators ist in der Unterwasserfotografie die Belichtung durch einen Blitz aktuell die qualitativ beste Methode.
Gasentladungslampen (HMI / CDM)
Höhlentaucher und Arbeitstaucher griffen noch lange auf HMI-Leuchtmittel zurück. Diese gehören in die Kategorie der Gasentladungslampen, die auch unter den Bezeichnungen HID, HQI oder CDM zu finden sind.
Anders als Halogenbrenner benötigen die Gasentladungslampen einige Zeit zum Zünden. Dann aber, haben sie einen deutlich geringeren Verbrauch und liegen mit ca. 95lm / Watt in einem sehr effizienten Bereich. Gleichzeitig weisen die HMI oder CDM Leuchtmittel einen hohen Farbwiedergabeindex auf der bei etwa 95 liegt.
Dafür erzeugen die Leuchtmittel eine enorme Hitze und sind anfällig für Stöße und Erschütterungen.
Im Schaubild ist deutlich zu sehen, dass das Spektrum leichte Spitzen aufweist. Diese fallen auf Foto-und Videoaufnahmen aber nicht ins Gewicht.
Wie äußert sich das in der Praxis
Ähnlich verhält es sich, wenn du eine Lampe verwendest. Nur muss hier das Licht erst den Weg von der Lampe bis zum Objekt und wieder zu dir zurücklegen. Das bedeutet: Bei einem Abstand von über zwei Metern wirst du schon bald erste Farbverluste im Bild feststellen können.
Wenn also ein Videolampenhersteller eine Sichtweite mit allen Farben von über 3 Metern verspricht, ist das schlichtweg nicht richtig.
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