Filter und Licht         www.denfo.de / Dentalfotografie mit Matthias Steinhauser

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Filter und Licht in der Dentalfotografie:

Einleitung:

Neben einer hochwertigen Kamera und einer präzisen Optik besitzt das Licht respektive die Lichtführung sowie die verwendeten Filter in der Fotografie einen ebenso hohen Stellenwert. Nur wenn beiden Parametern gleichzeitig die erforderliche Bedeutung geschenkt wird, erhält man zur Belohnung ein einwandfreies Ergebnis. In diesem Bericht soll dem Leser nach einer kurzen Erläuterung der Farbtemperatur und der Lichtfarbe eine Einteilung der Lichtquellen in die beiden möglichen Hauptgruppen gezeigt werden und welche Lichtfarbcharakteristiken diese Leuchtmittel aufweisen. Anschließend wird gezeigt, wie mit Hilfe des Miredwertes die spektrale Verteilung der Lichtquelle an den Filmtyp angepaßt wird. Im Kapitel Farbtemperaturmessung erfährt der Leser Wissenswertes über diesen im Amateurbereich recht unbekannten Zweig in der Farbfotografie. Ein Exkurs in die optischen Filter gibt einen Überblick über die möglichen Filterarten. Im Kapitel Lichtführung lernt man den gezielten Umgang mit den verschiedenen Beleuchtungsarten kennen. Zum Schluß wird an ein paar Beispielen der praktische Einsatz des Erlernten aufgezeigt.

Farbtemperatur und Lichtfarbe:

Die elektromagnetische Strahlung, die uns täglich umgibt, ist im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm als sichtbares Licht von unserem Auge wahrnehmbar.
Gemäß der additiven Farbmischung wird bei gleicher Spektraler Zusammensetzung der 3 Grundfarben (Rot, Grün und Blau) dieses Licht von unserem Auge als weißes Licht, respektive als Tageslicht wahrgenommen. Durch die Farbadaption unseres Gehirns wird jedoch das Licht bei spektralen Farbverschiebungen von uns ebenfalls als weißes Licht empfunden. Tageslicht Farbfilme sind auf die mittlere Farbtemperatur des Tageslichts von ca. 5500 K sowie auf eine ausgewogene Farbverteilung der 3 Grundfarben abgestimmt. Sie besitzen jedoch diese Eigenschaft der Farbadaption nicht. Deshalb treten auf den Filmen bei falscher Lichtart starke Farbstiche auf.

Damit eine Farbfotografie farbneutral entsteht, muß also die Lichtquelle eine Farbtemperatur von ca. 5500 K, sowie eine ausgeglichene spektrale Zusammensetzung der 3 Grundfarben Rot, Grün und Blau von jeweils ca. 33,3 % besitzen.

Lichtquellen:

Es gibt grundsätzlich 2 Arten von künstlichen Lichtquellen

Temperaturstrahler: Bei diesen Lichtquellen wird die Lichtemission durch Erhitzen von festen Körpern (z.B. eine Glühwendel) erreicht. Diese Lichtquellen besitzen eine Farbtemperatur deutlich kleiner als 5500 K.

Lumineszenzstrahler: Hier wird das Licht durch die elektronische Anregung von z.B. Gasen erzeugt. Diese Leuchtmittel (z.B. Tageslicht Leuchtstofflampen) besitzen zwar eine Farbtemperatur von ca. 5500 K. Aber das Farbgleichgewicht ist durch einen meist zu hohen Grünanteil deutlich gestört.
Die Blitzlampen sind der Gruppe der Lumineszenzstrahler zuzuordnen. Diese besitzen jedoch Licht mit (tatsächlich) tageslichtähnlichem Charakter und bedürfen normalerweise keiner Korrektur.

Um die verwendete Lichtquelle der Filmsensibilisierung anzupassen, bedient man sich in der Farbfotografie von Filtern. Dazu gibt es 2 Filterarten. Die Konversionsfilter und die Farbkorrekturfilter.
Für die Anpassung der Farbtemperatur ist zuerst die Kenntnis über die Bedeutung des Miredwertes von Bedeutung.

Miredwert:

Bei der Anpassung der Verteilungstemperatur der Lichtquelle an das Filmmaterial erleichtert der Mired-Wert (micro reciprocal degree) das Rechnen mit der Kelvinskala. Außerdem gibt der Mired-Wert den Konversionswert von Farbfiltern an.

Der Miredwert ist gleich 1.000.000 Kelvin geteilt durch die Farbtemperatur des Lichts [Kelvin].
 
Miredwert = 1.000.000 Kelvin / Farbtemperatur [Kelvin]

Miredwert (Filter):

Bei bekannten Werten der Lichtquelle und der Filmsensibilisierung läßt sich der erforderliche Filter leicht mit nachstehender Formel ermitteln.

Der Miredwert des Filters ist gleich Miredwert (Film) minus Miredwert (Lichtquelle)
 
Miredwert (Filter) = Miredwert (Film) - Miredwert (Lichtquelle)

Merke: Ist der Miredwert (Filter) positiv benötigt man einen Konversionsfilter rot (KR - Filter)
Merke: Ist der Miredwert (Filter) negativ benötigt man einen Konversionsfilter blau (KB - Filter)

Beispiel:
Der verwendete Farbfilm ist auf eine Farbtemperatur von 5500 K abgestimmt. Die Lichtquelle besitzt eine Farbtemperatur von 3000 Kelvin.

Ergebnis:
Miredwert (Filter) = (1.000.000 / 5500) / (1.000.000 / 3000) = -151,51 Mired (gerundet: minus 150 Mired). Es wird ein Konversionsfilter blau mit -150 Mired benötigt.

In technischen Datenblättern wird zur Vereinfachung oft der Dekamired-Wert angegeben.

Formel:
1 Dekamired = 10 Mired

Ergebnis:
-150 Mired = -15 Dekamired. Wir benötigen einen Filter KB 15

Um sich die Rechnerei zu ersparen kann der notwendige Filter auch einfach aus einer Tabelle entnommen werden. Eine solche Tabelle finden Sie z.B. in dem hervorragenden Filterkatalog (er enthält unter anderem viele Tipps)  von B+W Filter aus Bad Kreuznach, den Sie kostenlos in Ihrem Fotogeschäft erhalten. Oder Sie fordern ihn direkt bei B+W an. Legen Sie ein Lineal an den äußeren Skalen dort an, wo der verwendete Film und die vorhandene Lichtquelle angegeben sind. Am Schnittpunkt des Lineals mit der mittleren Skala kann der benötigte Filter abgelesen werden.

Farbtemperatur:
Der Miredwert des Films und des Filters kann den technischen Datenblättern entnommen werden und ist somit bekannt. Der Miredwert der Lichtquelle ist allerdings schwieriger zu bestimmen. Die 1.Möglichkeit besteht darin, ihn aus aus vorhandenen Tabellen herauszulesen. Dies ist jedoch recht ungenau, da man meist mit Mischlicht (Tageslicht  plus Kunstlicht) rechnen muß. Außerdem ändern sich die Farbtemperaturen bei den Lichtquellen durch Alterung. Für höhere Ansprüche bietet sich deshalb als 2. Möglichkeit die Messung der Farbtemperatur an.

Farbverschiebung:
Der schwierigere Teil ist die Bestimmung und die Kompensation der Farbverschiebung. Diese Werte sind in aller Regel in keinem Datenblatt von Lumineszenzstrahlern aufgeführt. Deshalb ist für die Ermittlung dieser Parameter eine Messung unumgänglich.

Farbtemperaturmessung:

Im professionellen Bereich wird der Miredwert der vorhandenen Lichtquelle(n) mit einem Meßgerät bestimmt. Abb.1) zeigt das Farbtemperaturmeßgerät Colormaster 3F von Gossen. Es ist gleichermaßen für eine Lichtmessung als auch für eine Blitzlichtmessung geeignet.
Dieses Gerät zeigt den Miredwert des benötigten Filters nach der Messung automatisch an. Gleichzeitig ermittelt es den Farbverschiebungswert (CC-Wert) und liefert sofort den benötigten Filterwert, was aus einer Tabelle nicht herausgelesen werden kann.
 
Abb.1) Farbtemperaturmeßgerät Colormaster 3F von Gossen

Filter:

Das Filterprogramm ist enorm vielseitig. Es soll hier nur auf die hauptsächlich in der Dentalfotografie erforderlichen Filter eingegangen werden.

Filterfaktor:

Der Filterfaktor (=Verlängerungsfaktor) gibt an, wieviel Licht von dem entsprechenden Filter geschluckt wird. Das heißt, daß um diesen Faktor länger belichtet werden muß als ohne vorgeschalteten Filter.  Wenn eine TTL-Messung erfolgt, muß dieser Faktor bei der Belichtungsmessung nicht berücksichtigt werden.
 
 
Abb.2) UV, Pol, FL-D und KB15 Filter von B+W

UV-Filter: Filterfaktor: 1. Diese Filter sperren die für unser Auge unsichtbaren, auf dem Filmmaterial häufig Unschärfe verursachende, ultraviolette Strahlung. Durch Ihr farbneutrales Verhalten und einem Verlängerungsfaktor von 1 werden sie gerne als Objektivschutzfilter eingesetzt. Unabdingbar für die Oralfotografie, da häufiges Reinigen der Linse die Vergütungsschicht der Linse verletzen kann.
 
Abb.3) Für Mundaufnahmen eignen sich besonders manuell fokussierbare Kamerasysteme in Verbindung mit einem Zangenblitz, wie z.B. dem Auto-Duo-Flash von Novoflex Abb.4) Bei Mundaufnahme empfiehlt sich die Verwendung eines UV-Filters, um die Frontlinse des Objektivs zu schützen

Graufilter: (auch ND-Filter von Neutraler Dichte). Filterfaktor typisch 2 oder 4. Sie werden zur Lichtreduzierung eingesetzt, wenn bei gewünschter Blende und erforderlicher Belichtungszeit  zuviel Licht vorherrscht. Sie sind ebenfalls farbneutral.

Polarisationsfilter: Filterfaktor ca. 20 bis 40 (je nach Stellung). Sie werden in zwei unterschiedlichen Varianten angeboten

 - Linear (in aller Regel für MF-Kameras geeignet)
 - Circular (meist für moderne AF-Spiegelreflexkameras mit speziellen Meßsystemen)

 Sie werden in der Dentalfotografie gerne dafür verwendet, um Lichtreflexe auf spiegelnden  Oberflächen (z.B. Glasplatten oder Wasseroberflächen) zu unterdrücken.
 
 
Abb.5) Implantatgetragene Keramikbrücke auf Glasplatte ohne Filter. Spiegelungen sind hier unvermeidbar Abb.6) Die gleiche Brücke aus dem Labor von ZTM Alexander König aus Althausen, fotografiert mit Hilfe eines Pol-Filters. Störende Reflexe sind hier vollständig eliminiert

Leuchtstofflampen Korrekturfilter: z.B. FL-D (fluorescent lamp, daylight type). Diese Filter sind den Farbkorrekturfiltern zuzuordnen. Sie werden im allgemeinen verwendet, wenn in Verbindung mit Tageslicht Leuchtstofflampen gearbeitet wird. Dadurch wird der sich normalerweise bei dieser Beleuchtungsart einstellende Grünstich vermieden.
 
Abb.7) Reproaufnahme ohne Filter von einem bemalten Ei. Trotz Tageslicht Leuchtstoffröhre ist ein leichter Grünstich vorhanden Abb.8) Mit Hilfe eines FL-D Filters gelingt die Aufnahme bei identischem Aufbau farbneutral

Konversionsfilter: (Lightbalancing-Filter)
 Ein Konversionsfilter paßt die spektrale Verteilung der vorhandenen Lichtquelle an die Lichtquelle an, auf die der verwendete Farbfilm abgestimmt ist. Diese Filter werden meist verwendet, wenn mit Temperaturstrahlern (z.B. Foto- oder Halogenlampen) gearbeitet wird, wo die Glühwendeltemperatur deutlich unter 5500 K liegt.

Es gibt 2 Typen von Konversionsfiltern:

KR-Filter (Konversionsfilter Rot) bzw. LA-Filter (Lightbalancing Amber) verringern die Farbtemperatur

KB-Filter (Konversionsfilter Blau) bzw. LB-Filter (Lightbalancing Blue) erhöhen die Farbtemperatur

Merke: Mit Konversionsfiltern wird die Farbtemperatur der Lichtquelle an die Sensibilisierung des entsprechenden Filmmaterial angepaßt.
 
Abb.9) Fotografie eines weißen Gipsmodells, frontal beleuchtet mit zwei 300 W Halogenlampen. Hier entsteht ohne Filter ein extremer Farbstich Abb.10) Fotografie des gleichen Gipsmodells mit einem seitlichem Halogenlicht und KB-15 Filter. Die Farbwiedergabe des weißen Gipses ist einwandfrei

Farbkorrekturfilter: (Color-Compensating-Filter; kurz CC-Filter)

Diese professionellen Filter werden dazu verwendet um Farbverschiebungen der Lichtquellen zu kompensieren. In Verbindung mit einem Farbtemperaturmeßgerät können somit bei allen erdenklichen Lichtsituationen absolut neutrale Farbfotografien erzielt werden. Speziell beim Lichteinfluß von Leuchstofflampen in Warmton oder Hellweiß (z.B. Wohnräume oder Messehallen) kommt man mit Standartfiltern nicht mehr zurecht.
Außerdem werden diese Filter beim Colorvergrößern eingesetzt.
Diese Filter gibt es in 6 verschiedenen Farben. Gebräuchlich sind jeweils die Dichten von 0,05 bis 0,4. Für die Aufnahmetechnik sind nur die Magenta und Grün Filter von Bedeutung, die Restlichen werden für die Labortechnik (Colorabzüge) benötigt.
 
Abb.11) CC 05M und CC 10M Filter von B+W

Subtraktive Filter: (CMY)

C = Cyan (Blaugrün)
M = Magenta (Purpur)
Y = Yellow  (Gelb)

Additive Filter: (RGB)

R = Rot
G = Grün
B = Blau

Beispiel:

Bei dem Filter CC 10M handelt es sich um einen (subtraktiven) Magenta Filter der Dichte 0,1.
 
Abb.12) Bunte Wachsdosen in den 3 Grundfarben Rot, Grün und Blau sowie in Weiß fotografiert mit „Warmton“-Leuchtstofflampen. Hier entsteht ein extremer Grünstich Abb.13) Mit Hilfe eines vorgeschalteten CC 30M - Filters erhält man eine farbneutrale Farbfotografie

Merke: Mit Farbkorrekturfiltern wird die Farbverschiebung der 3 Grundfarben Rot, Grün und Blau ausgeglichen.

Lichtführung:

Die unterschiedlichen Arten der Lichterführung sind beinahe unendlich. Allerdings lassen sich die verschiedensten Möglichkeiten in wenige Hauptgruppen unterteilen. Eine mögliche Klasseneinteilung ist z.B. folgende:

A.) Diffuses Licht von allen Seiten (Abb.14) (Abb.15)
B.) Gerichtetes Licht a.) Frontal (Abb.9)
 b.) Seitlich (Abb.10)
 c.) Gegenlicht (Abb.16)
 d.) Punktlicht (Abb.17) (Abb.18)
C.) Eigenstrahlung des Objekts (Abb.19)
D.) Kombinationen

Die Praxis:

Beispiel / Auswirkung:

A.) Ein Objekt wird von allen Seiten diffus beleuchtet. Gleichmäßige Ausleuchtung ohne Schattenwirkung (Abb.14) (Abb.15)
 
Abb.14) Mit Hilfe eines aufgeschnittenen Mundspülbechers, der als Mini-Lichtzelt wirkt, gelingen schwierige Aufnahmen von spiegelnden Glasflächen Abb.15) Das Ergebnis von Abb.14) Das Zifferblatt dieser Automatikuhr wird reflexfrei wiedergegeben

B.a.)  Bei frontaler Beleuchtung erscheint das Objekt durch fehlende Schatten ohne räumliche Wirkung. Das Objekt besitzt einen geringen Kontrast und keine Tiefe (Abb.9)

B.b.)  Bei seitlicher Einstrahlung erhält man durch Schattenwirkung ein plastisches Bild mit räumlichem Eindruck. Die Schattenwirkung wurde hier zur besseren Demonstration absichtlich zu stark ausgeführt. (Abb.10)

B.c.) Der Hintergrund hebt sich vom Objekt ohne Schattenwirkung stark ab; das Objekt wirkt losgelöst, fast im Raum schwebend (Abb.16)
 
Abb.16) Ein Leuchtpult für die Beurteilung von Dias ermöglicht hier durch ein diffuses Gegenlicht eine „Freistellung“ der fotografierten Zahn-Nudeln

B.d.)  Lichtakzente heben einzelne Partien des Objekts hervor (Abb.18)
 
Abb.17) Mit der Novoflex Kaltlichtleuchte kann als weitere Option mit Hilfe eines Umlenkspiegels Blitzlicht in die faseroptischen Lichtleiter eingespeist werden Abb.18) Durch Vorschalten von Farbfiltern können mit der Kaltlichtleuchte interessante Lichteffekte erzeugt werden

C.) Durch Eigenstrahlung ist das Objekt quasi Schattenfrei; jedoch ist trotzdem ein räumlicher Eindruck vorhanden. (Abb.19)
 
Abb.19) Die Aufnahme dieser Lötflamme gelang ohne jegliche Zusatzbeleuchtung. Die Energie für die Belichtung des Filmmaterials entstammte einzig und allein der Eigenstrahlung des Objekts

D.) Zusammenspiel der obigen Lichteinflüsse
 

Zusammenfassung:

Der vorliegende Bericht enthält einen hohen Informationsgehalt in komprimierter Form. Er kann und soll keine jahrelange Erfahrung ersetzen. Vielmehr dient er als Nachschlagewerk für allgemein vorkommenden Fragen. Dem ambitionierten Dentalfotografen empfiehlt sich deshalb das Studium weiterführender Fachliteratur, sowie der Besuch von Fachkursen, in welchen auf  spezielle Fragen detailliert eingegangen werden kann.

Literatur:

Gottfried Schröder / Technische Optik / Vogel-Verlag / 1990
Gottfried Schröder / Technische Fotografie / Vogel-Verlag / 1981
John Hedgecoe / Foto Handbuch / Hallwag 1994
Jost J. Marchesi / Professionelle Beleuchtungstechnik / Verlag Photographie 1994
Klaus Ender / Filtertechnik Filterkunst / Laterna magica 1995
Kurt Dieter Solf / Fotografie / Fischer Taschenbuch Verlag 1991
Lexikon der Optik / Dausien 1990
Licht und Studiotechniken / Time Life  1997
Michael Nischke und Jens Sovak / Belichtung und Farbwerte in der Praxis / Gossen 1992
Michael Nischke / Blitz Fotoschule / Verlag Photographie 1991
Prof. Dr. Bernhard Lau / Vorlesungsskript Technische Optik I und II / Fachhochschule Ulm
Reinhard Merz und Volker Joksch / Filme in der Fotopraxis / Augustus Verlag 1996