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rem: Farbe gibts nicht in der Welt, sondern ist eine Rekonstruktion gewisser Aspekte der Welt. Die Rekonstruktion wir vom Gehirn verfertigt aufgrund physikalischer Eigenschaften der von der Netzhaut empfangener elektromagnetischer Strahlung verfertigt.

Warum sieht ein fotografischer Film oder eine Digitalkamera manchmal andere Farben als wir?

Ein Dia soll reproduziert werden. Häufig werden die Farben dabei unbefriedigend, zu blau beispielsweise. Warum?

Man könnte das Original mit etwas röterem Licht beleuchten, um eine bessere Reproduktion zu erhalten. Um wieviel röter das Licht sein muss, bestimmt man am leichtesten, indem man einen Graukarton fotografiert und dessen Farbstich analysiert.

Dabei darf aber der Graukarton nicht direkt unter den Beleuchtungsbedingungen fotografiert werden, unter denen das Dia reproduziert werden soll, denn am Farbstich ist nicht nur das Reproduktionsmaterial beteiligt. Vielmehr entsteht er durch eine Wechselwirkung von Reproduktionsmaterial, Licht und zu reproduzierender Vorlage.

Deshalb muss der Graukarton zunächst mit dem gleichen Diapositivmaterial wie die zu reproduzierenden Dias fotografiert werden. Die Filterfaktoren sind dann am Bild des Graukartons zu bestimmen, indem die Aufnahme des Graukartons reproduziert wird. In der Regel werden die Filterfaktoren für unterschiedliches Fotomaterial verschieden sein. An einem konstruierten Beispiel wird erläutert, warum das so ist.


by Gian Vasta

Reflexion

Ein Graukarton erscheint uns grau, weil er blaues, rotes und grünes Licht in gleichem Masse reflektiert. Wird so ein Farbstoff fotografiert, erwartet man gleiche Farbwiedergabe auf dem Foto. Wovon hängt diese ab?

Die Farbe eines Objektes hängt davon ab, wieviel rotes, blaues, grünes Licht er reflektiert. Ein idealer grüner Farbstoff reflektiert beispielsweise kein rotes und kein blaues Licht, jedoch das gesamte auf ihn fallende grüne Licht. Weisse Objekte reflektieren Licht aller drei Farben gleich gut. Graue reflektieren Licht aller drei Farben gleich gut, aber jede Farbe weniger gut als ein weisses Objekt.

Die Farbe eines Objektes hängt aber auch vom Licht ab, mit dem es beleuchtet wird. Ein weisses Objekt, mit rotem Licht beleuchtet, erscheint rot.

Das Auge

Die Netzhaut enthält Rezeptoren für die drei Farben rot, grün, blau. Ein Blaurezeptor gibt ein starkes Signal, wenn er mit blauem Licht beleuchtet wird. Er gibt kein Signal, wenn er mit rotem oder grünem Licht beleuchtet wird. Die Spektrale Empfindlichkeit der Farbrezeptoren der Netzhaut verläuft ungefähr wie in Auge.GIF dargestellt.

Ein Farbstoff

Farbstoff.GIF zeigt eine spektrale Transmission eines Farbstoffes.

Stellen Sie sich eine gefärbte Folie vor, die von "weissem" Licht durchstrahlt wird. Das heisst in diesem Falle von Licht, das auf allen Wellenlängen gleich intensiv strahlt. Dann gibt Farbstoff.GIF für jede Wellenlänge an, wieviel Prozent des eingestrahlten Lichtes auf der anderen Seite der Folie wieder herauskommt.

Beleuchtete Netzhaut

Wie wird der Output der einer Netzhaut mit der von auge.GIF angegebenen spektralen Empfindlichkeit sein, wenn man sie durch diese farbige Folie beleuchtet? Der Output wird so etwas Ähnliches sein wie das Produkt der Empfindlichkeitskurve jeder Rezeptorsorte mit der Transmissionskurve.

Auge+farbstoff.GIF: Ein Produkt ist dann von Null verschieden, wenn beide Faktoren von Null verschieden sind. Deshalb wird die Ausgabeintensität der blauempfindlichen Rezeptoren im schraffierten Bereich von Auge+farbstoff.GIF Null sein. Die maximale Höhe der Produktkurve wird so etwa im Bereich der dicken senkrechten Linie liegen.

Der Output der rotempfindlichen Rezeptoren wird ziemlich gering sein, obwohl der Farbstoff im tiefroten, ausserhalb des empfindlichen Spektralbereiches der Rezeptoren, noch erheblich durchlässig ist.

Deshalb wird es sich um einen blau .. blaugrünen Farbstoff handeln. Präziser gesprochen: beim Betrachten des transmittierten Lichtes wird unsere Farbempfindung blau bis blaugrün sein.

Beleuchteter Film

Wie wirkt nun dieser Farbstoff auf einen Film? film.GIF zeigt eine (frei erfundene) spektrale Empfindlichkeitsverteilung eines Farbfilmes. Auch der Farbfilm (oder der CCD einer Digitalkamera) enthält Rezeptoren für die drei Farben rot, grün, blau. Deren Spektralempfindlichkeit ist aber von derjenigen der Netzhaut verschieden, wie man in film.GIF sehen kann.

In film+farbstoff.GIF ist die Transmissionskurve des Farbstoffes zur Verdeutlichung einkopiert (die von dieser Kurve eingeschlossene Fläche ist zur besseren Erkennbarkeit schattiert)

Der spektrale "response" des Filmes wird nun ebenfalls eine Art Produkt der beiden Kurven sein. Es fällt ins Auge, dass der Farbstoff ganz anders auf den Film wirkt. Weil die starke blaue Transmissionsbande in die Empfindlichkeitslücke zwischen Blau- und Grünrezeptoren fällt, dafür die breite rote Transmissionsbande genau im Empfindlichkeitsmaximum der rotempfindlichen Rezeptoren liegt, wird der Film einen rot bis rotvioletten Farbstoff "sehen"!

Ist das Beispiel real?

Das Beispiel ist zwar frei erfunden, aber genau auf solche Probleme stösst man beim Fotografieren von (beispielsweise) histologischen Färbungen durchs Mikroskop. Die Resultate können, wie im konstruierten Beispiel, grotesk sein!

Sieht die Kamera einen Graukarton gleich farbig wie ein Foto desselben Graukartons?

Unsere Farbdias sind nun voller Farbstoffe (naja, es sind drei Stück). Und wir möchten, dass unsere digitale Reproduktion auf unser Auge so wirkt wie das urspüngliche Dia gewirkt hat. Welches seinerseits ein (nicht nur farblich) verfälschtes Abbild der Wirklichkeit ist.

Selbstverständlich haben (beispielsweise) Kodak und Agfa nicht die gleichen Farbstoffe. Das geht schon wegen des Patentschutzes nicht. Aber auch die fotochemischen Verfahren von Kodachrome, Ektachrome und Agfachrome unterscheiden sich, und deshalb unterscheiden sich auch notwendigerweise die Chemie der Farbstoffe. Das wiederum wirkt sich erheblich auf die Transmissionskurven dieser Farbstoffe aus. Was wiederum zur Folge hat, dass die durch diese Farbstoffe simulierten metameren Farben von unterschiedlichen Filmen oder gar dem Auge teilweise erheblich unterschiedlich wahrgenommen werden.

Ergebnis: Ob die Digicam den von Blitzlichtern beleuchteten Graukarton aufnimmt oder ein Dia, das den gleich beleuchteten gleichen Graukarton zeigt, wird in der Regel einen erkennbaren Unterschied erwarten lassen. Farbreprografische Verfahren muss man genauso kalibrieren, wie man sie dann verwenden will.

Ausblick

Die vorgestellten spektralen Modelle bieten sich an, die Farb"eindrücke" eines Modellfilms bzw. einer Modellnetzhaut zu berechnen und zu veranschaulichen. Das wird in Zukunft auf dieser Seite getan werden (kann aber noch etwas dauern).

Was ebenfalls noch fehlt und gelegentlich nachgeliefert wird, sind Beispiele von Farbverfälschungen durch Farbfilm bzw. CCD.

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This page updated Apr. 28, 1999 GVa


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