Filter
Filter für die Fotografie mit infraroter Strahlung
Egal welche Kamera zum Einsatz kommt, wesentlich spannender ist der verwendete Filter. Zunächst einmal ist das Prinzip optischer Filter unabhängig von ihrer Anwendung gleich: Sie transmittieren oder blockieren selektiv eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich des Spektrums. Der Markt (vor allem in UK und den USA) hält eine Vielzahl von unterschiedlichen Filtern bereit. In den Unterseiten sollen daher die folgenden für die IR-Fotografie relevanten Filter vorgestellt werden:
- Bandpass-Filter
- Langpass-Filter
- Interferenz-Filter
- Farb- und Effekt-Filter
- Lee Filterfolie
- Pol- und ND-Filter
Diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und stellt lediglich eine Auswahl der am häufigsten in der Infrarot-Fotografie benutzten Filterarten dar. Viele Beispielbilder aufgenommen mit typischen Vertretern aus obiger Liste stehen u.a. hier bereit:
http://www.photoir.net/infrared-gallery/
Bandpass-Filter
Optische Bandpassfilter haben einen Transmissionsbereich, der von zwei blockenden Bereichen umgeben ist (daher auch die Bezeichnung). Somit wird nur ein Teil des Spektrums transmittiert. Bandpassfilter haben ihre Bandbreiten entweder im UV (Hoya U-Reihe, Schott UG-Reihe), VIS (z.B. der klassiche IR/UV-Sperrfilter) oder IR Bereich. Die fast schwarzen Filter der Hoya U-Reihe absorbieren sichtbare Strahlung. Sie sind perfekt für die Detektion von UV-Strahlung geeignet, haben jedoch einen erneuten Anstieg der Transmission im IR-Bereich, so dass für nahezu reine UV-Fotografie noch weitere Filter dazu gestackt werden müssen. Jedoch lässt sich diese unter UV-Fotografen unerwünschte IR-Kontamination für kreative Bildfarbgebungen auch ausnutzen:
https://www.ultravioletphotography.com/content/index.php?/topic/2362-filter-series-water-land-sky-with-k5-36-uvir-filters-raw-white-balanced/
Welche Möglichkeiten sich basierend auf Rohdaten einer Aufnahme mit dem Hoya U-340 in der anschließenden EBV ergeben, soll nachfolgendes Bild darstellen. Hierbei wurde neben selektiven Farbverschiebungen in Lightroom auch das Gesamtbild in NIK ColorEfex bearbeitet:
Langpass-Filter
Nun haben wir also eine Kamera und ein entsprechendes Objektiv, aber was macht jetzt der klassische Langpass-Filter? Dazu sind in den folgenden beiden Abbildungen jeweils ein Sperrfilter für UV und IR (links) und ein IR-Durchlassfilter (rechts) gegenübergestellt*. Die erste Aufnahme ist mit einer ganz normalen Kamera (diese besitzt noch ihren internen IR/UV-Sperrfilter) aufgenommen, entsprechend keine Auswirkung hat der zusätzliche Sperrfilter links und der IR-Durchlassfilter (Langpassfilter - Schott RG830) erscheint einfach schwarz. Die Kamera gibt also das wieder, was das menschliche Auge auch sieht:
Die gleichen Filter aufgenommen mit einer für IR modifizierten Kamera zeigt nun, dass, der Langpss-Filter tatsächlich für den IR-Wellenlängenbereich "durchsichtig" ist, wohingegen der IR/UV-Sperrfilter das nahe Infrarot sperrt und somit schwarz ("undurchsichtig") erscheint:
Langpass-Filter werden zu Beginn der IR-Fotografie ein weiterer kostenintensiver Ausrüstungsgegenstand sein. Durch eine fehlende einheitliche Bezeichnung wird es dem Einsteiger zusätzlich erschwert einen Überblick über das Angebot zu erhalten. Zunächst sei erwähnt, dass es eine Vielzahl von Filtern aus fernöstlicher Billig-Produktion zu Preisen bis 30€ in der Bucht gibt. Für den Einstieg kann man es damit versuchen, aber optische Wunderwerke darf man dann nicht erwarten. Vor der Anschaffung eines Markenfilters von Hoya (begrenztes Angebot), B+W, Heliopan (Schott-Gläser) oder Wratten (schwer zu bekommen) gilt es zu überlegen, wieviel sichtbares Licht "ausgesperrt" werden soll. Dies erkennt man an der angegeben Grenzwellenlänge des Filter, z.B. 720nm. Das sichtbare Spektrum reicht bis ca. 700nm, so dass mit diesem Filter kaum noch sichtbares Licht durchkommt. Warum nur kaum, müsste nicht alles sichtbare Licht gesperrt werden? Nein, denn auch wenn es häufig anders behauptet wird, die Angaben auf dem Filter sind in der Regel die 50% Grenzwellenlänge. D.h. die Transmission erreicht bei 720nm den Wert von 0,5 (oder eben 50%) und im Bereich unterhalb von 720nm wird immernoch ein gewisser Anteil des Spektrum durchgelassen. Wieviel kann den Transmissionskurven in den Datenblättern der Hersteller entnommen werden. Für die Heliopan-Filter RG645 und RG695 habe ich im Bereich von 360 bis 740nm diese Kurven einmal beispielhaft ermittelt und vergleichend gegen einen UV-Bandpass (Hoya U-340), sowie einen klassischen UV/IR-Cut (Schott S8612) dargestellt:
(Konica-Minolta CM-5, Methode: Transmission, Farbraum: L*a*b, Referenz: interne Weißkalibrierung und leerer Probenraum, Lichtart: D65, Beobachter: 2°)
- Eine schöne Übersicht, welche Effekte sich mit den unterschiedlichen Filtern erreichen lassen, findet man im französischen Portal "infrarouge"
http://infrarouge.photo/2015/09/16/le-comparatif-des-filtres-ir/ - Nach bisherigen Recherchen gibt es die Filter von Heliopan ab 22,5mm. Die Hoya-Filter werden erst ab Durchmesser 46mm vertrieben. Für die Nutzer des Folienfiltersytems von Cokin gib es einen IR-Durchlassfilter mit 50% Transmission bei 720nm (Cokin P007). Danke an LX MX und fotoralf.be aus dem Pentaxians-Forum für die Hinweise.
https://cokinfilter.com/products/infrared-720-89b - Das Stacking mehrer IR-Filter wird in der Regel nicht empfohlen, da sich dadurch die Belichtungszeit verlängert und die Wellenlänge betreffend kein Effekt zu erwarten ist.
https://www.pentaxforums.com/forums/58-troubleshooting-beginner-help/292585-infrared-filters-stack-able.html
* Die Idee dazu entstammt: Klaus Mangold, Digitale Infrarotfotografie, mitp Verlag, 2. Aufl., 2015
Interferenz-Filter
Interferenz-Filter dienen dazu, schmale Wellenlängenbereiche aus dem Spektrum heraus zu filtern. Ihre Wirkung beruht auf dem physikalischen Effekt der Interferenz, den man vielleicht noch vom Doppelspalt-Experiment aus der Schule kennt. Diese Filter bestehen im Wesentlichen aus mehreren dünnen dielektrischen Schichten, zwischen denen das einfallende Licht reflektiert wird. Zur Erhöhung der Reflexion an den Grenzflächen sind sie mit teildurchlässigen Metallschichten belegt (Metall-Interferenzfilter). Innerhalb dieses Schichtuafbaus kommt es nun zu einem Gangunterschied, wodurch die Phasen der elektromagnetischen Welle zueinander verschoben werden. Dadurch löscht sich das Licht für bestimmte Wellenlängen aus, man spricht von destruktiver Interferenz. Diese Filter lassen im Ergebnis also nur ein ganz schmales Wellenlängenband passieren. Bei den auf dem Filter angebeben Wellenlängen liegt die max. Transmission in der Regel im Bereich von 30 bis 50% und die Halbwertsbreite (HwBr) umfasst nur wenige Nanometer. (mit HwBr bezeichnet Zeiss Jena die Differenz der beiden Wellenlängen vor und hinter dem Maximum, bei denen die Transmission auf die Hälfte des maximalen Wertes abgesunken ist).
http://www.mikroskop-online.de/Mikrokop%20BDA%20uebrige/46-003-1%20%20Metallinterferenzfilter.pdf
Mit den Filtern lassen sich beispielsweise bestimmte Details von Planeten, Nebeln oder auch der Sonne selektiv beobachten. Ein Problem der alten Zeiss Jena Interferenzfilter scheint nach Recherche im Netz die Alterung zu sein. D.h. es verschiebt sich mit der Zeit das Transmissionsmaximum. Auch die stark Winkelabhängigkeit des einfallendes Lichts macht die Anwendung solcher Filter im Bereich der Fotografie mit Weitwinkeloptiken eher schwierig. Im Bilderforum gibt es einen sehr interessanten Ansatz, wie man aus drei Aufnahmen mit solchen Schmalbandfiltern ein RGB-Bild bestehend lediglich aus den drei IR-Informationen zusammensetzen könnte.
https://www.bilderforum.de/threads/ir-falschfarben-fotografie-c-nir-und-ec-nir.24809/#post261865
Die Idee ist es also aus 3 Aufnahmen mit verschiedenen Wellenlängen ein neues RGB-Bild zusammen zu setzen. Im folgenden Fall wurden jeweils die Rotkanäle der Einzelaufnahmen mit 1040nm (--> R), 980nm (--> G) und 730nm (--> B) kombiniert. Anschließend erfolgte noch eine Kontrastreduzierung im Rotkanal:
Bei Betrachtung des Balkon in der Bildmitte fällt auf, dass im Vgl. zu üblichen NIR-Aufnahmen einzig der Sonnenstand bei Aufnahme des jeweiligen Einzelbildes als zusätzliche Information enthalten ist. Bereits bei der Aufnahme gestaltete sich die Abdichtung des Filteradapters gegen Fremdlichteinfall als sehr schwierig, so dass Kontamination mit sichtbarem Licht sicherlich einen dominanten Einfluss besitzt. Meiner derzeitigen Ansicht nach sind diese Experimente vielleicht von gewissem wissenschaftlichen Interesse, eine Anwendung in der Fotografie als künstlerisches Element erscheint mir jedoch schwierig. Auch der Einfluss der Sensitivität des Sensors ist mir bisher unbekannt. Was bedueten also diese Ergebnisse?...
Farb- und Effekt-Filter
Ein Tipp im großen blauen Forum durch David Hochleitner (User Panolin15) hat mich auf ein sehr günstiges Farbfilterset der Firma smardy aufmerksam gemacht. Ihr findet es im großen Fluss relativ leicht. Bei dem Preis nehme ich einfach mal an, dass es sich um gefärbte Basisglastypen handelt. Das Set stellt eine kostengünstige Alternative zu den schwerer beziehbaren, aber durchaus populären NKIR-Filtern (--> http://asolouis.blogspot.com/2016/08/nk ... 5-y03.html) dar. An einer auf 550nm umgebauten Nikon D3100 und einer undefinierten Nikon1 V1 ist es David gelungen durch Stacking dieser Filter ohne jeglichen Kanaltausch und nur mit minimaler Nachbearbeitung absolut großartige Bildergebnisse zu erzielen (Stichwort "mixed filter" oder "Infra Blue"):
http://elopan.deviantart.com/
http://elopan.cleanfolio.com/gallery/969249
Nach sehr freundlichem Kontakt zu David habe ich mir das Set bestellt. Nachfolgend die ooc-JPEG-Ergebnisse an einer undefiniert umgebauten K-r. Eine ähnliche Reihe zum Vergleich der Sensoren habe ich mit dem gleichen Filterset an der Canon EOS-M durchgeführt. Der benutzerdefinierte Weißabgleich (sofern ihn die K-r zulassen wollte) liegt jeweils im Himmel mittig.
Zu den Filtern und einigen Kombinationen dieser sind ebenfalls Transmissionskurven für den Bereich von 360 nm bis 740 nm verfügbar:
(Konica-Minolta CM-5, Methode: Transmission, Farbraum: L*a*b, Referenz: interne Weißkalibrierung und leerer Probenraum, Lichtart: D65, Beobachter: 2°)
Das Experiment mit diesen Filtern mag auf den ersten Blick nicht so wahnsinnig erfolgreich aussehen, aber da ich ja eher ein RAW-Fan bin, kann ich schonmal vorwegnehmen: Da geht mehr! Mit dem Grünfilter (hätte ich anfangs nicht gedacht) lässt sich mit wenigen Klicks aus dem RAW ein Bild im Stil des Kodak Aerochrome III ausarbeiten.
http://www.candelaproductions.com.au/photography/aerochrome/
Das Ergebnis und auch die Bearbeitungsschritte decken sich im Wesentlichen mit den Beobachtungen im UV-Forum unter Verwendung eines Grünfilters von Pixonyx (das ist ein Fotozubehör-Versandhandel aus Nürnberg):
https://www.ultravioletphotography.com/content/index.php?/topic/2358-accidental-ir-filter-a-bit-like-aerochrome/
Der Look des Kodak Aerochrome (bzw. seines Vorgängers Ektachrome) fasziniert doch immer wieder. Mittlerweile lässt sich dieser mit nur einem Filter auch digital nachbilden! Nach jahrelander Entwicklungs-Arbeit von Yann Philippe (unter Mitwirkung des von mir sehr geschätzten und ebenso IRren David Hochleitner) ist nun bei Kolari Vision der serienreife Filter verfügbar. Wer den Film kennt, wird ein paar Abweichungen feststellen, aber das Ergebnis (endlich ohne umständliche EBV!) ist schon sehr nah dran:
https://kolarivision.com/the-irchrome-infrared-photography-filter-our-digital-version-of-kodak-aerochrome/
https://kolarivision.com/product/kolari-vision-ir-chrome-lens-filter/
Alternativ nutzt man eine Simga-Kamera mit dem Foveon-Sensor. Dieser zaubert unter Verwendung eines gelb-grünen Farbfilters einen ähnlichen Effekt, mit passendem Weißabgleich sogar out of Cam!
Ebenfalls durchaus interessant für die IR-Fotografie sind die mittlerweile mehr und mehr in Vergessenheit geratenen Vario-Color-Filter. Bei diesen auch als Bi-Color bezeichneten Gläsern kann die Farbe des Filters durch Rotieren des zusätzlich vorgeschaltetetn Pol-Filters variiert werden. Es gab sie in einer Vielzahl an Kombinationen, die Gebräuchlichsten dürften aber Gelb/Rot, Blau/Rot und Gelb/Grün sein.
http://www.the-ultraphot-shop.org.uk/bicolor.htm
Auch Pentax hatte diese Filter im Sortiment, allerdings ist es mir bisher noch nicht gelungen ein solches Exemplar aufzutreiben. Auf dem Gebrauchtmarkt sind vereinzelt noch Filter von Vivitar (unter der Bezeichnung Cromo Blend) oder Hoya/Hama erhältlich. Vor einer undefiniert umgebauten Kamera ist dieser Filter enorm praktisch, da er wie eine Kombination aus Band- und Langpassfilter funktioniert. Im Fall des Gelb/Rot-Vario kann kontinuierlich der Anteil an Farbinformationen auf dem späteren Bild eingestellt werden. Bei Verwendung des Blau/Rot-Filters ergeben sich zwei Szenarien: "Auf Rot gedreht" erhält man einen ganz normalen Langpassfilter vgl. mit dem RG645. Durch Rotation des Polfilters und Auswahl von Blau ergibt sich ein Bandpassfilter, d.h. Blau und NIR werden durchgelassen (vergleichbar mit den SuperBlue-Filtern wie Tiffen #47). Man erhält den klassischen Wood-Effekt und bereits bei der Aufnahme bleibt der Himmel blau, so dass nachträglich kein zusätzlicher Kanaltausch notwendig ist.
Vor das Objektiv wird zunächst der Vario-Color-Filter geschraubt. Zusätzlich wird noch ein Polfilter (hier linear) vorgeschaltet. In der Anleitung die dem Filter beiliegt wird zwar ein Zirkularfilter empfohlen, ich habe allerdings bessere Ergebnisse mit dem linearen Polfilter erzielt. Nachfolgend vier Beispielaufnahmen mit dem Rot/Blau-Filter an einer undefiniert umgebauten K-r. Dies soll verdeutlichen welche Ergebnisse mit diesem Filter möglich sind (JPEGs mit dem gleichen benutzerdefiniertem Weißabgleich G1|B7).
#1 ohne Polfilter, nur der Cromo Blend
#2 mit Polfilter, auf blau gedreht
#3 mit Polfilter, auf rot gedreht
#4 mit Polfilter, irgendwas zwischen blau und rot
Dieser Farbwechsel-Effekt durch zusätzlichen Pol-Filter ist bei den B+W Filtern mit der Bezeichnung Magicpol deutlich weniger ausgeprägt. An der Pentax sind die Ergebnisse mit den Filtern bisher eher mager. Der Grüne eignet sich allerdings hervorragend für undefinierte Sigmas mit dem Foveon-Sensor, falls man in Richtung Aerochrome simulieren möchte.
Lee Filterfolien
Bei der Verwendung von klassischen Infrarotfiltern (z.B. Hoya R72 etc.) ist für den bekannten Look mit blauem Himmel immer eine Nachbearbeitung notwendig. Wäre es nicht schön direkt ohne Nachbearbeitung ein Bild aus der Kamera zu erhalten? Na klar! Der Markt bietet hierzu einige gefasste Filter an. Diese sind jedoch meist nicht wirklich günstig. Kolari nennt den Filter Blue IR/NDVI, in diversen Foren nennt er sich Infrablue, Superblue, Ultrablue, Dual-Band-Filter usw. Hier entsteht schnell der Eindruck, dass jeder der mit Filtern spielt seinem Kind einen fancy Namen verpassen muss. Im Prinzip sind das alles Blaufilter à la Schott BG3 ggf. noch im Stack mit KG-Typen und/oder Gelbgläsern. Vorteil der Geschichte ist ganz klar, dass man sich den Kanaltausch bei klassicher Blau/Gelb-Bearbeitung spart bzw. kein zusätzliches Kameraprofil erstellt werden muss. Die Firma Lee hat eine scheinbar unendliche Anzahl von Farbfilter-Folien im Angebot. Diese sind eigentlich für die Bühnenbeleuchtung gedacht, haben jedoch sehr spannende Transmissionskurven. Ein Bogen in der Größe 123 x25 cm kostet dabei gerade einmal ein paar Euro. Mit einer Wechselfilterfassung, wie ich sie unter "Nützliches Zubehör" beschreibe, kann man sich sehr gut günstige Filter basteln. Hierbei lassen sich Filterfolien natürlich auch kombinieren. Einige Beispiele aus der Canon EOS-M zeige ich nachfolgend.
#071 - Tokyo Blue
#713 - Winter Blue
Pol- und ND-Filter
Während der alltäglichen Fotografie des sichtbaren Spektrums hat der Polfilter meist die folgenden beiden Aufgaben: Er soll störende Reflexionen mindern und häufig auch den Himmel abdunkeln, z.B. für einen dramatischeren Bildlook. Leider verhält sich ein Großteil der Polfilter im nahen Infraroten nicht mehr so, wie man es bisher kennt und es tritt kaum bis gar kein Effekt (mal abgesehen von längeren Belichtungszeiten) auf. Dazu gibt es hier ein paar schöne vergleichende Aufnahmen:
https://www.dimagemaker.com/using-circular-polarizing-filters-for-digital-infrared-photography/
Nützliches Zubehör
Um exotische Glassorten als Filtermaterial oder günstigere Anbieter (wie z.B. HEBO) nutzen zu können, empfiehlt sich für Linsen mit E52 Frontfiltergewinde der zweiteilige Filterhalter von Tokina. In diesen können die relativ gut für Ottonormalverbraucher zu beziehenden 50x50mm bzw. 2" Filterplättchen eingelegt und fixiert werden. Anschließend wird das ganze Konstrukt wie üblich auf die Linse geschraubt.
