Farbverschiebungen bei unterschiedlichem Licht berechnen

bolle

Member
Hallo zusammen,

wenn ich mehrere Fotos von einem Motiv bei verschiedenen Umgebungsbedingungen mit gleichen Kameraeinstellungen mache, sieht das Ergebnis aufgrund der unterschiedlichen Lichttemperaturen der Umgebung immer anders aus.

Also Bsp.
Foto 1: Testbild wird unter blauem Himmel fotografiert
Foto 2: Testbild wird unter grauem Himmel fotografiert
Foto 3: Testbild wird im Raum fotografiert
...

Wie gesagt, Kameraeinstellungen bleiben exakt gleich.

Kann man die Wellenlängendifferenzen in Abhändigkeit der einzelnen Umgebungslichttemperaturen berechnen???

Danke schonmal
Gruss
 

Jens

Administrator
Na, das hört sich an wie eine Hausarbeit :) Vielleicht kann Rainer helfen. Der ist unser Hausphysiker...  8)
 

Rainer

Moderator
Jens schrieb:
Vielleicht kann Rainer helfen. Der ist unser Hausphysiker...  8)
Zu viel der Ehre.

Aber ich kann mit Google umgehen  :rofl:

@bolle

deine Frage bezieht sich - so wie ich sie verstehe - auf den allgemeinen Zusammenhang zwischen Farbtemperatur und Wellenlänge einer bestimmten Lichtquelle. Dieser besteht unabhängig davon, ob man fotografiert oder nicht. Deshalb wundert mich, dass du die Frage in einem Fotoforum stellst. Aber wie auch immer:

Hier dürfte die Antwort zu finden sein:

http://www.filmscanner.info/Farbtemperatur.html

Oder hier:

http://www.dslr-forum.de/archive/index.php/t-185796.html

Ich habe übrigens nichts anderes gemacht als mit den beiden Begriffen "Farbtemperatur Wellenlänge" zu googeln.

Wenn dir die beiden Fundstellen nicht ausreichen, bis du bei den Fotografen falsch und musst dir ein Forum aussuchen, wo die Physiker zu Hause sind.

Gruß

Rainer
 

mikewhv

Moderator
Rainer schrieb:
... Wenn dir die beiden Fundstellen nicht ausreichen, bis du bei den Fotografen falsch und musst dir ein Forum aussuchen, wo die Physiker zu Hause sind.

Gruß

Rainer
Haben wir hier nicht einen angehenden physiker unter uns, ...  :think: ... jamo ...

Mike
 

faolchu

Well-known member
Die Farbtemperaturen kannst Du auch mit einem Colormeter genau messen.

Es kommt auch darauf an was Du vor hast.

Du musst sicher das Lichstspektrum messen, (Spektrometer), und auswerten. Das ist sicher notwendig um Abweichungen bei bestimmten Wellenlängen zu bekommen.

Eine bestimmte Farbtemperatur entsteht durch unterschiedliche Intensität bzw. Mischung der einzelnen Spektralfarben des Lichtes. Dabei spielt auch die unterschiedliche Reflexion von gegenständen eine Rolle.
Sicher kann man auch auf Grundlage der Farbmischprinzipien auf die mögliche Zusammensetzung bzw. Mischung der Farbtemperatur aus den einzelnen Spektralfarben schließen.

In einem Physikforum kann man sicher besser helfen.
 

Jamo

Moderator
mikewhv schrieb:
Haben wir hier nicht einen angehenden physiker unter uns, ...  :think: ... jamo ...

Mike
*räusper*  :pfeif:
Jop ^^
Und wir haben auch noch tatsächlich grad Optik ... öhöm...
Ich schreib aber morgen Mathe Klausur und bin total im Stress. Ich kanns mir aber gerne am WE mal genauer anschaun. Ich hab den ersten Link mal überflogen, der sah auf den ersten Blick schon ziemlich gescheit aus. Durchlesen hilft sicher!
Mit Hilfe dem Diagramm und den dort angegebenen Formeln kannst du Wellenlänge auch ziemlich einfach berechnen.
Wozu das gut ist, erschließt sich mir allerdings noch nicht, wenn du nicht grad eine wissenschaftliche Arbeit machen musst oder es dich einfach interessiert ;)

gruß,
Manu
 

bolle

Member
Hallo zusammen,

danke schonmal für eure Antworten!

Nochmal weiter gefragt:
Die Wellenlänge des Umgebungslichtes müsste ich doch bei bekannter Lichttemperatur mit Hilfe des Wien'schen Verschiebungsgesetzes bestimmen können oder?
Wenn ich damit die Wellenlänge des Umgebungslichtes und die des Motivs bei Normlicht kenne, hab ich doch "zwei" Wellen (bzw. zwei Wellenlängen), aus denen sich durch Überlagerung eine resultierende Wellenlänge berechnen lässt oder?

Danke

Gruss
 

Jamo

Moderator
Mh, also das mit dem Überlagern ist so ne Sache.
erstmal versteh ich nicht, was du meinst mit Wellenlänge bei Normlicht. Was meinst du mit Normlicht? Das Licht wird unterschiedlich von den Materialien absorbiert und emittiert, darum gibt es Farben. Meinst du diese Wellenlängen?

Das mit der Überlagerung ist schwierig. Das kommt drauf an, ob die sich konstruktiv oder destruktiv überlagern. Aber durch Überlegung kriegt man das sicher hin.

Nochmal meine Frage: Was ist dein Ziel bei diesen Überlegungen? und warum? ^^

gruß
 

bolle

Member
Hallo zusammen,

hört sich ja alles nicht so zielführend an für mein Problem.

Eigentlich möchte ich die Übertragungsverluste eines Kamerasystems - bestehend aus Kamera, Leitung und Bildschirm - herausfinden. Dazu war bisher die Idee, die Wellenlänge zu bestimmen, welche von der Kamera aufgenommen wird, und im Anschluss die zu bestimmen, welche vom Monitor wiedergegeben wird. Dadurch erhält man die Differenz und somit die Verluste des Systems.
Habt ihr Ideen wie ich das Problem bewältigen kann?

Danke schonmal!!
Gruss
 

bolle

Member
Zusatz:

Mit Wellenlänge bei Normlicht meinte ich, dass die Wellenlänge des Testmotivs zum Beispiel bei D65-Normlich bekannt ist.

Danke
 

bolle

Member
Hallo zusammen,

anhand der beiden Bilder möchte ich noch mal meine Idee beschreiben. Ich hoffe die Zeichnungen sind hilfreich für das Verständnis.

Auf dem ersten Bild sieht man einen vereinfachten Versuchsaufbau. Dabei sind die beiden Wellenlängen ??? die Unbekannten.
Wellenlänge ??? (2), so meine Idee, wollte ich durch Überlagerung des Umgebungslichtes und der bekannten Wellenlänge des Motivs bei definierten Umgebungsbedingungen berechnen.
Wellenlänge ??? (3b) wollte ich mit der gleichen Formel, allerdings rückwärts berechnen, d.h. über die bekannte Wellenlänge 4.
Wenn man die beiden Wellenlängen ??? berechnet hat, ist ja durch die Differenz der Verlust im Kamerasystem bekannt.

Auf dem zweiten Bild ist das ersichtlich, was ich als Ergebnis haben will. Eine Kurvenschar über die Wellenlängen unter Berücksichtigung verschiedener Umgebungsbedingungen, aus der Verschiebung einer bestimmten Wellenlänge bei einer bestimmten Umgebungsbedingung ablesbar ist.

Ich hoffe, dass es soweit klar geworden ist…
Vielen Dank schonmal!!!
 

Anhänge

Rainer

Moderator
Mir ist noch nicht klar, ob es um ein wissenschaftliches Experiment geht oder um die Gewinnung von praktischen Erfahrungen, bei denen ein Bild am Ende der Verarbeitungskette steht.

Sollte es um einen wissenschaftlichen Ansatz gehen, würde ich mit monochromen Lichtquellen experimentieren. Das Problem bei deinem Ansatz ist, das die Sonne ein kontinuierliches Spektrum aufweist.

Monochrome Lichtquellen kannst du mit Sperrfiltern herstellen; noch eleganter wäre vermutlich ein Laser.

Davon abgesehen: der Begriff" Verlust" gefällt mir nicht. Ich würde von Abweichung sprechen.

Aber nochmals: die Wahrscheinlichkeit, sinnvolle Tipp zu bekommen, ist in einem naturwissenschaftlichen Forum ungleich größer als hier bei uns.

Gruß

Rainer
 
Hallo,
als Lichtplaner befasse ich mich ja auch ein bisschen mit der Physik des Lichtes.
Was mir aber sofort in den Sinn kommt, Rainer hat es schon angedeutet: Das Spektrum des Lichtes. Weißes Licht hat ein Spektrum. d.h es enthält Wellenlängen von ca. 380nm bis 700nm. Je nach Lichtquelle (Sonne, Feuer, Glühlampe, Leuchtstofflampe,... sind die einzelnen Wellenlängen mehr oder weniger gleichmäßig vorhanden.)
Für deine Frage denke ich müsste man sich selbst ein Spektrum zusammensetzen z.B. aus 4 Monochromatischen Lichtquellen (besteht aus je einer Wellenlänge, wie z.B. Laser) oder einfach definieren welche Wellenlängen des weißen Lichtes man misst. Und dann eben vorher und nachher messen.
Da kann es dann durch Dämpfung (Reflexion, Brechung,...) zu Verschiebungen des Spektrums kommen.

Den letzten Satz kann ich nicht mehr unterschreiben, aber bis dort hin sollte es stimmen.
Soviel zur klassischen Physik. Aus Sicht der Quantenphysik hab ich mir das noch nicht so wirklich durch den Kopf gehen lassen :)

Lichtphysiker gibt´s z.B. bei Swarovski oder im Bartenbach Lichtlabor

lg
Ben
 

Jamo

Moderator
Mh, irgendwie sieht mir das nach einem sehr komplizierten Unterfangen aus, was wohl kaum über eine ForenPlattform zu lösen sein wird.
Ich bin auf jeden Fall auf die schnelle ein bisschen ratlos und mich da weiter reinzufuchsen hab ich im moment leider keine Zeit (zwei Klausuren stehen an).

Vll weiß ja unser neuer Physik rat ^^

gruß
 

Der Physiker

Active member
Hallo bolle!

Also so hundertprozentig verstanden habe ich noch nicht, was du möchtest, aber ich versuche mal auf einige deiner Fragen einzugehen.

bolle schrieb:
Hallo zusammen,

Die Wellenlänge des Umgebungslichtes müsste ich doch bei bekannter Lichttemperatur mit Hilfe des Wien'schen Verschiebungsgesetzes bestimmen können oder?

Gruss
Wien´sches Verschiebungsgesetz ist schon einmal ein guter Stichpunkt, aber: Das Wien´sche Verschiebungsgesetz sagt lediglich aus, dass das Produkt aus der Temperatur eines schwarzen Körpers und der Wellenlänge der die maximalen spektralen Strahlungsdichte (also bei der das meiste Licht einer einzelnen Wellenlänge ausgesendet wird) konstant ist. Das heißt, weißt du die Temperatur eines Körpers, weißt du wo dessen Strahlungsmaximum liegt. Aber das Spektrum beschränkt sich bei weitem nicht auf diese Wellenlänge, sondern erstreckt sich prinzipiell über alle Wellenlängen. Also kann die Farbtemperatur lediglich etwas über den Gesamteindruck des ausgesendeten Spektrums verraten.

bolle schrieb:
[...] wenn ich mehrere Fotos von einem Motiv bei verschiedenen Umgebungsbedingungen mit gleichen Kameraeinstellungen mache, sieht das Ergebnis aufgrund der unterschiedlichen Lichttemperaturen der Umgebung immer anders aus.

Also Bsp.
Foto 1: Testbild wird unter blauem Himmel fotografiert
Foto 2: Testbild wird unter grauem Himmel fotografiert
Foto 3: Testbild wird im Raum fotografiert
...
Bei Foto 1 und 2 hast du die gleichen Farbtemperaturen, da die Lichtquelle die gleiche ist, nämlich die Sonne. Bei letzterem ist lediglich die Intensität der Lichtquelle vermindert, was aber keinen Einfluß auf das Spektrum hat.


bolle schrieb:
Eigentlich möchte ich die Übertragungsverluste eines Kamerasystems - bestehend aus Kamera, Leitung und Bildschirm - herausfinden.
Also fangen wir mal mit der Kamera an. Das Objektiv sollte für das sichtbare Spektrum keine größeren Verluste aufweisen. Je nachdem aus welchem Glas die Linsen gefertigt sind, ist die Transmission bei kurzen Wellenlängen bis mindestens 350 nm abgedeckt und nach oben hin ist der Kamerachip bei spätestens 1100 nm limitierend. Da das sichtbare Spektrum aber nur von ca. 400-700 nm reicht, ist das vollkommen ausreichend. Das erste, was das Bild verfälschen könnte, ist der Kamerachip. Und zwar ist die Quanteneffizienz, also die Zahl an Lichtteilchen die nötig ist, um auf dem Chip ein Zählereignis auszulösen, abhängig von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes. Diese Quanteneffizienzkurven sind aber messbar und es würde mich stark wundern, wenn das nicht gleich durch den Bildprozessor der Kamera ausgeglichen wird.
So, jetzt ist das Bild auf dem Chip. Von dort aus muss es über einen Analog-Digital-Wandler umgewandelt werden. Das analoge Signal wird diskretisiert, das heißt in Vielfache einer Grundmenge umgewandelt werden. Dabei wird natürlich jeder einzelne Wert etwas verfälscht, sollte sich aber in der Gesamtheit aller Pixel im Bild wegmitteln. So nachdem das Bild digitalisiert ist, kann eigentlich nicht mehr viel schief gehen. Lediglich die Anzeige auf deinem Bildschirm kann das Bild jetzt noch verfälschen.


Ich glaube das, worauf du eigentlich hinaus willst, ist das Folgende:

Hat man einen bestimmten Gegenstand, z.B. einen roten Apfel, wirkt er unterschiedlich, je nachdem ob man ihn sich z.B. unter Sonnenlicht oder einer Leuchtstoffröhre anschaut. Und da kommt das Thema Weißabgleich ins Spiel. Weißes Licht ist ja nichts weiter, als die Überlagerung vieler Wellenlängen. Fehlen jetzt aber im Spektrum bestimmte Wellenlängen, sieht der rote Apfel nicht mehr rot und eine weiße Fläche nicht mehr weiß aus. Dem kannst du aber mit dem Weißabgleich der Kamera entgegen wirken. Die Kamera weiß, wie für einen Menschen ein gescheites Weiß auszusehen hat (so wie das Weiß aus dem Sonnenspektrum). Fotografiert man mit der Kamera jetzt eine weiße Fläche unter Kunstlicht und sagt ihr, dass das weiß ist, merkt sie dann: Aha da fehlt doch etwas rot. Also verstärkt die Kamera über ihren Weißabgleich einfach die roten Kanäle etwas mehr, als die blauen und grünen. Und schon ist dein Apfel wieder vernünftig rot.
Und du mußt dich nicht damit herumplagen, wie man welche Wellenlänge misst und feststellt welche zuviel oder zu wenig ist. Stell einfach den Weißabgleich vernünftig ein und alles ist gut.


MfG Jens
 
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