Zur Filtertechnik in der Videofotografie und allgemein zur digitalen Fotografie

Folgende Testbilder stellte und Herr Dipl.-Ing W. Paech zur Verfügung. Alle hier gezeigten Aufnahmen wurden mit einer monochromen Celestron SkyRis Kamera 445 M und einem Farbmodul SkyRis 274 C aufgenommen.

Das Bild links zeigt den Testaufbau, hauptsächlich bestehend aus einem LED Diodenarray mit entsprechenden Vorwiderständen zur Helligkeitsregelung.

Alle folgenden vergleichenden Bilder wurden unter exakt gleichen Aufnahmebedingungen - also Belichtungszeit, Objektivblende, Verstärkung etc. - aufgenommen und als Einzelbilder im tiff Format abgespeichert.
Das Bild rechts zeigt das Diodenarray, aufgenommen mit einer handelsüblichen Digitalkamera (hier eine Canon Powershot IS 10). Die Farben und Wellenlängen sind die folgenden.

Farbe Wellenlänge (Peak)
blau 430 Nanometer
grün 565 Nanometer
gelb 590 Nanometer
orange 605 Nanometer
rot 625 Nanometer
infrarot > 750 Nanometer
Und deshalb hier schon der erste Tipp. Wie das Bild deutlich zeigt sind moderne CCD Chips extrem infrarotempfindlich. Deshalb gehört auch bei der Tageslichtfotografie IMMER ein IR sperrfilter vor das Objektiv, um den infraroten Spektralanteil auszufiltern.
Warum man in der Videofotografie im Normalfall IMMER ein UV/IR Sperrfilter einsetzen sollte!

Wie oben schon erwähnt, sind moderne CCD Chips im infraroten Spektralbereich sehr empfindlich (und NICHT nur die monochromen Chips, siehe auch hier).

Die beiden Testbilder (gleiche Belichtungszeit, gleiche Verstärkung) links zeigen dies eindrücklich.

«« bei ausgeschalteter IR Diode,
« bei eingeschalteter IR Diode !
OHNE Filterung des infraroten Spektralbereichs besteht Ihr monochromes Videosummenbild hauptsächlich aus einem nahen Infrarot- und nicht aus einem Bild im visuellen Spektralbereiches.
Der Einfluss eines UV/IR Sperrfilters auf die spektrale Abbildung:
 
Bild ganz links: ohne UV/IR Sperrfilter, links mit Baader UV/IR Sperrfilter.
» Bild rechts: Aufnahme mit einem preislich adäquaten UV/IR Sperrfilters eines deutschen Konkurenten.
Alle drei Testbilder oben wurden bei gleicher Belichtungszeit (1/94 Sekunde, identischer Blende des Objektivs) und gleicher Verstärkung aufgenommen. Im linken Bild wird deutlich sichtbar, dass der infrarote Anteil der LED auch den kompletten Hintergrund beleuchtet. Das Bild des Konkurenzproduktes (Bild oben rechts) zum Baader UV/IR Sperrfilters zeigt deutlich eine wesentlich höhere Transmission im infraroten Spektralbereich > 750 Nanometer. Die streifenförmige Struktur ist in einer nicht ganz parallelen Montage des Filters vor dem Objektiv geschuldet.   Die Beschneidung des spektralen Bereichs im UV Licht können diese Bilder nicht zeigen, da UV/IR Sperrfilter normalerweise bei 400 Nanometer beschneiden und die Wellenlänge der blauen LED mit ca. 435 Nanometer deutlich darüber liegt.

« direkter Vergleich zwischen Aufnahme MIT und OHNE Baader UV/IR Sperrfilter
Der Einsatz von Langpassfiltern zur Seeingoptimierung bei der Videofotografie:

Manchmal möchte man aber auch geziehlt Bilder im nahen Infrarotbereich aufnehmen, nämlich dann, wenn die Seeingbedingungen im sichtbaren Licht nicht optimal sind. Seeingeffekte sind wellenlängen abhängig, je langwelliger das Licht desto geringer sind die Störungen durch die Erdatmosphäre. Hauptsächlich werden solche Bilder dann zu einem L-RGB Bild kombiniert. Das Luminanz Bild wird im roten- oder im nahem Infrarospektralbereich aufgenommen und bildet die Grundlage für Bildschärfe und Auflösung. Die Farbkanäle R, G und B liefern zum Endbild nur noch die jeweilen Farbinformationen.

Die drei Bilder unten zeigen (gleiche Aufnahmeienstellungen, von links nach rechts) die Anwendung eines Baader Langpassfilter RG 610, eines Langpassfilters RG 630 und des Baader IR-Passfilters. Das RG 610 begrenz den Spektralbereich kleiner 610 Nanometer, das Licht der orangen (605 nm, sehr gedämpft) und der roten LED (625 nm) passiert das Filter, ebenso natürlich das der IR Diode. Das RG 630 (Abbildung Mitte) filtert das orangefarbene Licht komplett aus und auch rotes Licht bei 625 nm ist praktisch stark reduziert. Das Baader IR-Passfilter (öffnet bei ca. 680 nm) lässt nur noch nahes Infrarotes Licht passieren.
« « « RG 610
« « RG 630
« Baader IR-Passfilter
Was eine Verlagerung der Videoaufnahmen mit dem IR Passfilter in das nahe Infrarot im Vergleich zum UV/IR Sperrfilter an Bildverbesserung bringen kann demonstrieren wir Ihnen - im direkten Vergleich - auf dieser Seite. Sogar Mondaufnahmen bei hellem Tageslicht sind damit möglich.
UV/IR Sperrfilter beim Einsatz von Farbvideomodulen
Alles was oben zum Einsatz eines UV/IR Sperrfilters beschrieben wurde, gilt genauso für Videofotografie, zB. wie hier im Beispiel - mit einer Celestron SkyRis 274 C Farbkamera.
 
«« bei ausgeschalteter IR Diode,
« daneben bei eingeschalteter IR Diode (gleiche Belichtungszeit, gleiche Verstärkung) !

OHNE Filterung nehmen Sie ein stark infrarotlastiges Bild Ihres Beobachtungsobjektes auf.
Bild ganz links: ohne UV/IR Sperrfilter, links mit Baader UV/IR Sperrfilter.
» Bild rechts: Aufnahme mit einem preislich adäquaten UV/IR Sperrfilters eines deutschen Konkurenten
Deutlich wird sichtbar, dass das Konkurenzfilter noch einen hohen Anteil von nahem Infrarotlicht - im Vergleich zum Baader Filter - passieren lässt.

Bei Farbaufnahmen sollte also IMMER ein UV/IR Sperrfilter zum Einsatz kommen - das gilt auch uneingeschränkt für die Astro CCD- und Astro DSLR Fotografie.
Thierry Legault: Zur Fotografie des Mondes und der Internationalen Raumstation (ISS)

Diese Website ist die Umsetzung eines Powerpoint Vortrages, gehalten von Thierry Legault auf einem Celestron Seminar zur Zukunft der modernen astronomischen Fotografie, gehalten am 19./20. Juni 2013 in Redondo Beach in Californien
Christopher Go: Moderne Planetenfotografie


Diese Website ist die Umsetzung eines Powerpoint Vortrages, gehalten von Christopher Go auf einem Celestron Seminar zur Zukunft der modernen astronomischen Fotografie, gehalten am 19./20. Juni 2013 in Redondo Beach in Californien
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