Farbfotografie - nur eine Illusion?

Thread Status
Hello, There was no answer in this thread for more than 30 days.
It can take a long time to get an up-to-date response or contact with relevant users.

Mulex

Sehr aktives NF Mitglied
Registriert
Dieser Thread ist durch Abtrennung entstanden. Mulex ist nicht der Themenstarter.

… mit Infrarot beleuchtet und mit Nachtsichtgeräten gearbeitet, was keine Farbaufnahmen ermöglichte.
Weshalb nicht?
Und im Umkehrschluß – gab es jemals schon eine Kamera, die Farbe aufnehmen konnte, also eine, bei der die Farbinformationen nicht erst nach der Aufnahme hinzugefügt wurde?!?
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Anzeigen
Was Du "Farbreiz" nennst, ist elektromagnetische Strahlung ...

Zur Vermeidung von Missverständnissen (Hervorhebungen von mir):

Der Farbreiz ist die spektrale Verteilung jener Strahlungsleistung, für die die Zapfen der Netzhaut des Auges empfindlich sind. Dieser adäquate Reiz ist die physikalische Ursache von Farbvalenz und Farbempfindung. Der Farbreiz selbst ergibt sich aus den spektralen (und richtungsabhängigen) Reflexionscharakteristika des betrachteten Objektes, modifiziert durch die spektrale Zusammensetzung des einfallendes Lichtes.

Die Farbvalenz ist die spektralspezifische physiologische Wirkung einer Strahlung. Sie ist charakterisiert durch die jeweiligen Erregungszustände der drei Zapfenarten des menschlichen Auges, die vom (physikalischen) Farbreiz abhängen.

Die Farbempfindung entsteht durch ein Zusammenwirken der eintreffenden "mittleren" Gesamthelligkeit und von abgleichenden Farbkonstanzleistungen des Gehirns. Die rezeptorbezogene trichromatische Reaktion - als unmittelbare Reizantwort der drei Zapfenarten - erreicht nicht das Bewusstsein. Entlang der Stationen der Signalverarbeitung von den Sinneszellen zum Großhirn werden die Parameterpaare Schwarz/Weiß (Hellwert), sowie Rot/Grün, Blau/Gelb (zwei konträre Buntpaare) geformt.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Farbwahrnehmung#Farbreiz.2C_Farbvalenz_und_Farbempfindung
 
Kommentar
"Farbreiz" ist also einfach eine Bezeichnung für elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge, die im Anzeigemedium egal welcher Art ein bestimmtes Farbempfinden hervorruft.

Ein physikalischer Farbreiz ruft nicht in einem Anzeigemedium (Display, Ausdruck, Ausbelichtung etc.) eine Farbempfindung hervor, sondern im Bewußtsein einer Person, auf dessen Netzhautzentrum (Fovea centralis) der jeweilige Farbreiz gelangt (Im Zentrum der Netzhaut ist die Dichte der Zapfen - also unserer Rezeptoren für physikalische Farbreize - am höchsten).
 
Kommentar
?..dass die einstmals vorhandenen Farbinformationen mittels RGB-Zerlegung und -Projektion auf ein Anzeigemedium übertragen werden können. Das Auge des Betrachters empfängt vom Display Farbreize einer fotografierten gelben Serviette, die es als Gelb wiedergibt...

Der Unterschied liegt in meinen Augen darin, dass in der Natur von der Oberfläche unterschiedlicher Materialien an jedem Punkt des Materials das Licht in EINER bestimmten Wellenlänge reflektiert wird. Bei fast (siehe ganz unten) jeder bildlichen Wiedergabe der Realität wird der Farb-Eindruck aber per Farbmischung (additiv beim Display, subtraktiv beim Druck) erzeugt.
Um beim Beispiel mit der Banane zu bleiben: Dein Kameradisplay strahlt an keiner Stelle elektromagnetische Strahlung ab, die von Deinem Auge als "gelb" empfunden wird. Durch die Mischung grün und rot strahlender Pixel wird beim Auge der Eindruck einer gelben Oberfläche erzeugt.
Umgekehrt ist es beim 4-farb Druck (cmyk) so, dass gelb als Grundfarbe vorhanden ist - es also durchaus Rasterpunkte im Bild gibt, die das Licht auch mit der Wellenlänge reflektieren, die das Auge als "gelb" empfindet - dafür müssen blau, rot und grün durch die Mischung andersfarbiger Punkte erzeugt werden (und können niemals so gesättigt aussehen, wie in Realität; deshalb gibt es im Professionellen Auflagendruck sog. "Sonderfarben" , z.B. Von Pantone, die im Bedarfsfall zusätzlich zu den 4 Grundfarben mitgedruckt werden).
Dein Beispiel mit der Projektion der 3 Farbauszüge mit drei Projekoren und entsprechenden Filtern fällta diesbezüglich etwas aus der Reihe, weil es keine Rasterpunkte im Sinne von Pixeln oder Druckraster gibt.
 
Kommentar
Haha... der Thread ist ja eine abendfüllende Lektüre. Der ein oder andere Beitrag ist sogar recht lesenswert, nur fehlt der Wille den Anderen verstehen zu wollen.

Ich würde den Thread ja in: 'Fotografie - nur eine Illusion?' umbenennen :fahne: Dann könnte man noch besser aneinander vorbei reden.

VG
 
Kommentar
Dein Kameradisplay strahlt an keiner Stelle elektromagnetische Strahlung ab, die von Deinem Auge als "gelb" empfunden wird. Durch die Mischung grün und rot strahlender Pixel wird beim Auge der Eindruck einer gelben Oberfläche erzeugt.

Die Wiedergabe der (monochromatischen) Spektralfarbe Gelb durch ein RGB-Display macht in der Tat in recht plakativer Weise deutlich, inwiefern man in Bezug auf die Ergebnisse der Farbfotografie zu Recht von einer "Illusion" sprechen kann, und inwiefern nicht:

Was von den jeweils betrachteten Ergebnissen der Farbfotografie nachgebildet wird, ist nämlich nicht der zum Beispiel mit einem Spektrometer messtechnisch erfassbare physikalische Reiz, sondern die durch diesen Reiz in der Netzhaut hervorgerufene physiologische Reizantwort und die daraus wiederum im Bewußtsein des Betrachters resultierende Farbempfindung.

Die bei der Betrachtung einer Fotografie entstehende Farbempfindung ist also in dem Sinne eine "Illusion", dass von der jeweiligen Fotografie Licht mit einer in aller Regel anderen spektralen Verteilung auf die Netzhaut gelangt als von dem jeweils fotografierten Motiv.

Die bei der Betrachtung einer Fotografie in der Netzhaut entstehende physiologische Reizantwort und die daraus resultierende Farbempfindung ist jedoch in dem Sinne keine "Illusion", dass beide im Idealfall genau denjenigen entsprechen, die sich auch bei der direkten Betrachtung des jeweiligen Motivs mit dem bloßen Auge einstellen.

Der Unterschied liegt in meinen Augen darin, dass in der Natur von der Oberfläche unterschiedlicher Materialien an jedem Punkt des Materials das Licht in EINER bestimmten Wellenlänge reflektiert wird.

Dass von einem Motiv-Punkt nur monochromatisches Licht einer einzelnen Wellenlänge in Richtung Kamera reflektiert beziehungsweise remittiert wird, ist ein bei realen Motiven eher selten vorkommender Fall (z. B. von einem Motiv-Punkt eines fotografierten Regenbogens).

Aber auch die Reflexions- beziehungsweise Remissionspektren vieler in realen Motiven häufig vorkommender Oberflächen sind in aller Regel nicht mit den Spektren identisch, die von der Abbildung der identischen Oberflächen auf zum Beispiel einem RGB-Display ausgehen. Identisch ist im Idealfall jedoch auch hier die physiologische Reizantwort beim Eintreffen dieser in physikalischer Hinsicht in aller Regel verschiedenen Spektren in der Netzhaut.

Bei der nachstehend verlinkten Quelle kann man sich im Punkt 2.2 Reflexionseigenschaften der Malfarben bei Interesse zum Beispiel die Spektren ansehen, die unter den dort näher erläuterten Rahmenbedingungen (Beleuchtung etc.) von vielen der in der Malkunst verwendeten Ölfarben ausgehen: https://www.lichtnet.de/museumsbeleuchtung-2/#.VdqpVJfzN-I
 
Kommentar
Ich denke, dass es meinen Augen vollkommen reicht, wenn irgendein Display rot und grün anzeigt, um "gelb" darzustellen.
(ausreichend kleine Pixel/Subpixel vorausgesetzt...)

Warum:
Meine Augen haben keine "Gelb-Rezeptoren", genau wie meine Kameras ;-)

Zu dieser "einfachen" Denkweise, fällt mir aber doch ne Frage ein:
Sind die R, G und B Filter des Bayer Patterns in DigiKameras eher den Farbempfindlichkeiten des menschlichen Auges nachempfunden, oder sind diese auf das "technische Optimum" (ISO, Rauscharmut, etc.) konstruiert?
 
Kommentar
Meine Augen haben keine "Gelb-Rezeptoren", ...

Selbstverständlich haben unsere Augen "Gelb-Rezeptoren", und zwar gleich zwei verschiedene. Denn sowohl die M-Zapfen als auch die L-Zapfen haben bei der einem reinen Gelb (Spektralfarbe) entsprechenden Wellenlänge eine für eine Reizantwort ausreichend hohe relative Empfindlichkeit. Monochromatische Spektralfarben - wie zum Beipiel ein reines Gelb - könnte man ansonsten ja auch gar nicht wahrnehmen.

Für welche Wellenlängen unsere Farbrezeptoren wie empfindlich sind, kann man zum Beispiel der nachstehend verlinkten Empfindlichkeitskurve entnehmen. Die Grafik enthält auch die Kurve für die Stäbchen (R). Wenn man in der Grafik mit den Kurven auf den Pfeil rechts klickt, dann öffnet sich eine Grafik mit einem Schema zur Verschaltung der Rezeptoren: https://de.wikipedia.org/wiki/Zapfen_(Auge)#/media/File:Cone-response-de.svg

Und bei Betrachtung dieser Empfindlichkeitskurven ergibt sich, dass die der Spektralfarbe "reines Gelb" entsprechende Wellenlänge zu einer Reizantwort sowohl im M-Zapfen als auch im L-Zapfen führt. Daher können wir also

a) auch diese Wellenlänge als die Farbempfindung "Gelb" wahrnehmen

aber

b) nicht unterscheiden, ob diese Farbempfindung "Gelb" die Ursache hat, dass nur eine einzige Wellenlänge auf beide Zapfen trifft, oder die Ursache, dass ein Spektrum mit zwei Maxima (eines bei eher "Rot" und eines bei eher "Grün") auf beide Zapfen trifft.

Daher reicht es Deinen Augen also auch in beiden Fällen vollkommen, nämlich wenn tatsächlich monochromatisches gelbes Licht auf die Netzhaut trifft, und wenn von roten und grünen RGB-Subpixeln ausgehendes Licht auf die Netzhaut trifft. Denn die physiologische Reizantwort und die daraus resultierende Farbempfindung ist in beiden Fällen ähnlich bis identisch "gelb", da sie in beiden Fällen sowohl in den M-Zapfen, als auch in den L-Zapfen erfolgt.

Sind die R, G und B Filter des Bayer Patterns in DigiKameras eher den Farbempfindlichkeiten des menschlichen Auges nachempfunden, oder sind diese auf das "technische Optimum" (ISO, Rauscharmut, etc.) konstruiert?

Nach meinem Verständnis fällt eine spektrale Empfindlichkeit des jeweiligen Bayer-Sensors, die im Ergebnis zu den korrekten "augenrichtigen" Farbvalenzen führt, ebenfalls unter den Gesichtspunkt "technisches Optimum". Neben die von Dir bereits genannten Gesichtspunkte treten wahrscheinlich nicht zuletzt auch noch wirtschaftliche Gesichtspunkte im Sinne einer Optimierung des Verhältnisses von Kosten und Ertrag.

Zu der Frage, inwieweit sich die spektralen Empfindlichkeiten der Farbrezeptoren in unserer Netzhaut und der Sensorelemente in einem Bayer-Sensor ähneln:

Empfindlichkeitskurven für die Farbrezeptoren in unserer Netzhaut habe ich ja bereits weiter oben verlinkt. Kurven für die spektrale Durchlässigkeit der RGB-Filter eines Bayer-Sensors findet man zum Beispiel hier: http://www.pc-magazin.de/bilder/143...amm-Spektrale-Empfindlichkeit-des-Sensors.jpg

Kommentar zu dieser Grafik:

Vor jedem Pixel des CCD- oder CMOS-Sensors sitzt ein winziger roter, grüner oder blauer Farbfilter. Die Kurven zeigen die spektralen Durchlässigkeiten der drei Filter. Je nach Sensor- und Filtertyp können die Kurven aber leicht unterschiedlich verlaufen. Daher muss der Raw-Konverter für die Berechnung der korrekten Farben den exakten Verlauf der Farbfilterkurven "kennen".

Quelle: http://www.pc-magazin.de/ratgeber/bildformate-raw-format-372144.html
 
Kommentar
Monochromatische Spektralfarben - wie zum Beipiel ein reines Gelb ...
...wird additiv durch die Überlagerung von Rot und Grün dargestellt. Gelb als reine Spektralfarbe kommt nur im subtraktiven Modell vor, d.h. beim Prozess der Auslöschung von Weiß, nicht beim Prozess der Erhellung von Schwarz. Das liegt hier aber nicht vor, weil das bei Druckausgaben angewendet wird (ich mache das weiße Blatt Papier farbig bzw. dunkel).

CB
 
Kommentar
...Gelb als reine Spektralfarbe kommt nur im subtraktiven Modell vor...

Das stimmt so nicht, Christoph.
Gelb kommt bei der subtraktiven Farbmischung als Grundfarbe vor (zusammen mit Cyan und Magenta, aus technischen Gründen ergänzt durch Schwarz), mit denen viele Farbtöne gemischt werden können.
Aber Gelb als Spektralfarbe ist keine Mischfarbe, sondern Teil des natürlichen Lichtspektrums. Wenn Du weißes Licht mit einem Prisma in seine Bestandteile zerlegst, dann siehst Du die Spektralfarben von denen jede eine spezifische Wellenlänge hat, unter anderem Gelb.
 
Kommentar
Aber Gelb als Spektralfarbe ist keine Mischfarbe, sondern Teil des natürlichen Lichtspektrums. Wenn Du weißes Licht mit einem Prisma in seine Bestandteile zerlegst, dann siehst Du die Spektralfarben von denen jede eine spezifische Wellenlänge hat, unter anderem Gelb.
O.k., einverstanden. So argumentiert sind nahezu alle Farbschattierungen reine Spektralfarben, da sie im Regenbogen zu sehen sind. Ich hätte besser "Grundfarben" schreiben sollen.

Der Punkt war hier, dass das Auge "partielle Gelb-Rezeptoren" habe. Damit habe ich insofern etwas Schwierigkeiten, weil es nur rot-, grün- und blau-empfindliche Zapfen gibt. Aus der Überlagerung von Rot- und Grün-Information entsteht eben wieder der gelbe Sinneseindruck. Letztlich wieder wie im mehrschichtigen Farbfilm oder wie im mit Farbseparationsfiltern ausgestatteten Sensor.

CB
 
Kommentar
Der Punkt war hier, dass das Auge "partielle Gelb-Rezeptoren" habe. Damit habe ich insofern etwas Schwierigkeiten, weil es nur rot-, grün- und blau-empfindliche Zapfen gibt.

Wie sich aus der nachstehend verlinkten Grafik ergibt, ist diese verbreitete Benennung ("rot-empfindlich" etc.) insofern missverständlich, als die drei Arten von Frabrezeptoren (Zapfen) nicht nur jeweils für einen schmalen Wellenlängenbereich empfindlich sind, sondern für Wellenlängenbereiche mit einer Bandbreite von jeweils sogar über 100 nm: http://www.dechemax.de/dechemax_med.../4_mein_spektrum_web-width-500-height-281.jpg

Diese Namensgebung (rot-empfindlich etc.) ist also historisch als Folge der Assoziation einer bestimmten Farbempfindung (rot etc.) mit derjenigen Wellenlänge zu verstehen, bei welcher der jeweilige Rezeptor sein Empfindlichkeitsmaximum aufweist. In Bezug auf den tatsächlichen gesamten Empfindlichkeitsbereich des jeweiligen Rezeptors ist diese Namensgebung jedoch - wie die oben verlinkte Grafik zeigt - eher irreführend. In der heute in der wissenschaftlichen Literatur meist üblichen Bezeichnung (S-Zapfen = Short wavelength receptor, M-Zapfen = Medium wavelength receptor, L-Zapfen = Long wavelength receptor) wird jedoch deutlich, dass der jeweilige Rezeptor jeweils für einen ganzen Bereich von Wellenlängen empfindlich ist.

Und wie diese Grafik zeigt, überlagern sich diese Bereiche auch. Daher gibt es im gesamten Bereich der zum sichtbaren Licht zählenden Wellenlängen keine einzige, die nicht zumindest in einem der drei Farbrezeptoren (Zapfen) eine Reizantwort hervorruft.

Dass dies zutrifft, kannst Du selbst ganz einfach dadurch überprüfen, dass Du Dir zum Beipiel die von einem Regenbogen auf Deine Netzhaut gelangenden Spektralfarben ansiehst, die definitionsgemäß nicht mehr weiter zerlegbar sind. Die Farbempfindung "Gelb" kann also beim Betrachten dieser realen Spektralfabe in der realen Natur (im Unterschied zu: beim Betrachten der auf einem RGB-Display durch rote und grüne Subpixel nachgebildeten "Spektralfarbe Gelb") definitionsgemäß gar nicht

Aus der Überlagerung von Rot- und Grün-Information …

entstehen, da in der Spektralfarbe "Gelb" in der realen Welt definitonsgemäß gar keine "Rot- und Grün-Information" enthalten sein kann.

Dass Du sie trotzdem wahrnehmen kannst, belegt also, dass Deine Farbrezeptoren auch für Spektalfarben empfindlich sind.

Nimmst Du nun den zunächst mit dem bloßen Auge betrachteten Regenbogen mit einer digitalen Kamera auf, und gibst das Foto dann mit einem RGB-Display wieder, dann geht nun jedoch von einem RGB-Display der Natur der Sache nach nicht die Spektralfarbe "Gelb" aus. Das RGB-Display bildet also mit seinen roten und grünen Subpixeln nicht die Wellenlänge der realen Spektralfarbe Gelb nach, sondern die sich bei der Betrachtung der realen Spektralfarbe Gelb ergebende Farbempfindung.

Denn wie die nachstehend verlinkte Grafik zeigt, kann eine identische Farbempfindung auch aus physikalisch völlig unterschiedlichen Reizen (nur L2, L1 und L3 zusammen) resultieren: http://www.spektrum.de/lexika/images/neuro/fff327_w.jpg

Original-Kommentar zu dieser Grafik (Hervorhebungen von mir):

Die Abbildung zeigt die ungefähre Absorption der drei verschiedenen Zapfenpigmente T, D und P bei verschiedenen Wellenlängen λ. [Pesch: T = S-Zapfen, D = M-Zapfen, P = L-Zapfen]
...
Die genauen Absorptionskurven konnten erst ermittelt werden, als durch moderne Meßverfahren weitere Daten (z.B. Lage der Maxima) zugänglich wurden. Zum Beispiel kann das Reizlicht L2 abgeglichen werden, indem jeweils die halbe Intensität (gemessen als Quantenfluß) von L1 und L3 gemischt wird. Die Mischung aus L1 und L3 ist mit L2 metamer, obwohl es sich physikalisch um ganz verschiedene Reize handelt.

Quelle: http://www.spektrum.de/lexikon/neurowissenschaft/farbrezeptoren/3891

Beispiel: https://de.wikipedia.org/wiki/Metamerie_(Farblehre)#/media/File:SubMischMetam.svg

Die metamere Farbe Cyan (unten, aus Blau und Grün bestehend) wird nach dem Passieren eines Gelb-Filters zu Grün. Die reine Farbe Cyan passiert ein solches Filter annähernd unbeschränkt (mitte).

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Metamerie_(Farblehre)#/media/File:SubMischMetam.svg
 
Kommentar
Also als Illusion würde ich Farbfotografie nicht bezeichnen - als nicht ganz originalgetreu allerdings schon. Fangen wir mal ganz vorne an.

Ein Photon schafft es durch die Linsensammlung bis zur Bayermaske. Dort steht der Türsteher und lässt nur die Kandidaten rein, die auch durch dieses "Fenster" passen. Es ist also gesichert, dass nur Photonen im Wellenlängenbereich des blauen Lichtes auch auf dem entsrechenden Pixel Elektronen freisetzen und dort später Helligkeit erzeugen. Gleiches gilt für den grünen und für den roten Maskenbereich. Auf dem Sensor sind also entsprechend der Bayermaske nur Helligkeiten aus den ursprünglichen zugehörigen Farbbereichen erzeugt worden. Bis hierhin ist also noch alles aus der Realität entnommen.

Jetzt wird ein bißchen gezaubert, da ja an der Stelle einer Farbe die anderen Farben nichts auf dem Sensor zu suchen hatten. Diese werden also durch Farbinterpolation der direkt benachbarten Pixel dahingerechnet. Es kann natürlich sein, das es an einer solchen Stelle im Original aber aber gar kein entsprechendes Photon gab. Hier wird also in dem Fall etwas dazugeschummelt - das wäre dann für diesen Fall eine Illusion.

Im Ergebnis haben wir es also im Kern der Sache mit echten Informationen zu tun, die um zusätzliche ergänzt werden. Es ist also nicht wirklich eine Illusion, aber auch keine 1-zu-1-Abbildung. Quantitativ kann man aber sagen, dass auf jeden Fall 50% der grünen Farbpixel aus der Realität entnommen sind sowie je 25% der roten und der blauen auch. Der Rest ist abgeschätzt.

Der Fakt, dass die Kamera im Nachhinein dem Rotpixel einen gewissen Farbton zuordnet, kann man ebenso als kernecht bezeichnen, da ja dem ursprünglichen rötlichen Photon wieder ein Farbton zugeordnet wird, der aus dem Farbbereich kommt - eine bestimmte Wellenlänge im Rot eben. Gleiches gilt für Grün und Blau. Welche Wellenlänge da genommen wird ist natürlich wieder für etliche Ursprungsphotonen eine Verfälschung, da auch ursprünglich orange Wellenlängen jetzt mit einem fest definierten Rotwert wiedergegeben werden. Ähnliches gilt für den grünen und den blauen Bereich.

Fragt sich allerdings, ob nicht die Durchlasskurve der Bayermaske unseren Augen nachempfunden wurde. Dann wäre es keine Verfälschung, da wir ja auch nur allen Photonen, auf die der Rotzapfen anspricht, die gleiche Farbwirkung im Gehirn zuordnen - die Mischung ergibt sich ja erst durch anteiliges Aufnehmen im optisch benachbarten Farbzapfen und dessen daraus hervorgendem Farbeindruck. Sollte die Bayermaske ähnlich gemacht sein, dann wäre in diesem Sinne alles bestens.
 
Kommentar
Wer sich Gedanken über die Fotografie als Illusion der Wirklichkeit macht, vergisst, daß schon der gesamte Prozess des Sehens reichlich Illusion ist. Die Natur kennt keine Farben. Die Welt wird erst in unserem Gehirn bunt. Daß unser Hirn eine bestimmte Wellenlänge des Lichts als grün interpretiert, während es andere Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung völlig ignoriert (Gammastrahlung, Ultraviolett, Infrarot), zeigt die selektive Wahrnehmung und die Beschränkungen dieses Systems. Eine Biene sieht die Welt vermutlich weitestgehend blau. Aber was ein individuelles Gehirn aus diesen Informationen bastelt und zur Verfügung stellt, ist höchst unterschiedlich und hat mit der Wirklichkeit nur wenig gemeinsam. Daher ist die Frage nach der Authentizität der digitalen Fotografie eine rein akademische Betrachtung. Objektiv ist Fotografie nur ein ungefähres Abbild der Umgebung, das dem ungefähren Abbild, das unsere Augen und Gehirne zusammen basteln, mehr oder weniger stark ähnelt.
 
Kommentar
-Anzeige-
Zurück
Oben Unten