Weißabgleich Weißabgleich Vollautomatischer Abgleich Vorgabe einer typischen Farbtemperatur

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1 Weißabgleich Ein Bild, im Rohdatenformat fotografiert, und später auf vier verschiedene Arten den Weißabgleich gesetzt. Die tatsächliche Darstellung hängt von der Farbtemperatur des zur Darstellung verwendeten Monitors bzw. Druckers ab. Der Weißabgleich (engl. white balance, WB) dient dazu, die Kamera auf die Farbtemperatur des Lichtes am Aufnahmeort zu sensibilisieren. Die digitale Aufzeichnung von Bildern (Foto und Film) sowie die Videotechnik erlauben wie auch die analoge Technik eine den Lichtverhältnissen angepasste Farbtemperatur. Auch das menschliche Auge verfügt über solch eine Fähigkeit, die chromatische Adaption. Vollautomatischer Abgleich Beim automatischen Abgleich (engl. automatic white balance, AWB) sucht die Kamera nach einer für sie weiß erscheinenden Fläche. Wenn eine nahezu weiße Fläche im Blickfeld ist, sind die erreichten Ergebnisse gut, ansonsten wird die hellste Stelle des Bildes beurteilt. Ist diese Stelle jedoch nicht neutralgrau, sondern farbig, kann der Abgleich zu einem Farbstich führen. Der vollautomatische Weißabgleich versagt zum Beispiel häufig bei Aufnahmen im Dämmerlicht. Hingegen ist der automatische Abgleich bei schnell wechselnden Lichtverhältnissen, wie bei einer Mischung aus Sonne und aufgelockerter Bewölkung, das Mittel der Wahl. Vorgabe einer typischen Farbtemperatur Der Fotograf kann manuell eine Farbtemperatur einstellen, die für bestimmte Beleuchtungssituationen typisch ist. Bei der Einstellung für Beleuchtung durch Leuchtstofflampen lässt sich beispielsweise eine Farbtemperatur von 4000 Kelvin vorgeben, und die Kamera selbst führt keinen Abgleich mehr durch. Beispielhafte Einstellmöglichkeiten sind Tageslicht Kunstlicht Kunstlicht von Leuchtstoffröhren Schatten Wolkig

2 Manueller Abgleich Im ersten Bild ist eine unter Kunstlicht aufgenommene Milchtüte mit verfälschten Farben zu sehen. Im zweiten Bild wurde in gleicher Lichtsituation vor die Milchtüte eine Graukarte zum manuellen Weißabgleich positioniert. Nachdem die Kamera entsprechend kalibriert wurde, ist im dritten Bild eine korrekte Farbgebung zu erkennen. Zum manuellen Weißabgleich wird die Kamera oder das Gerät formatfüllend auf eine möglichst weiße oder wenigstens neutralgraue Fläche in der zu filmenden oder fotografierenden Umgebung gehalten. Ein weißes DIN- A4-Blatt ist in den meisten Fällen ausreichend, wobei die Belichtung so weit zurückgenommen werden sollte, dass keiner der Farbkanäle übersteuert. Oft enthalten Papiere optische Aufheller, die bei UV-haltiger Beleuchtung der Kamera blau erscheinen, was nach dem Weißabgleich einen Gelbstich bedingt. Eine sogenannte Graukarte ist mithin besser geeignet. Nach Betätigung der entsprechenden Funktion kann der Kameraprozessor die richtige Farbtemperatur ermitteln. Ein Weißabgleich funktioniert generell am besten bei konstanten und einheitlichen Lichtsituationen. Bei Mischlicht, etwa wenn Tageslicht und Kunstlicht im Motiv sind, können auch bei einem manuellen Weißabgleich Farbstiche auftreten, weil der eine Teil des Motivs notwendigerweise eine andere Farbtemperatur erfordert. In diesem Sinne ist auch eine Beleuchtungskombination aus Glüh- und Energiesparlampen kritisch. Weißabgleichsreihen Kameras im höheren Preissegment bieten die Funktion für Weißabgleichsreihen. Bei dieser Technik werden vom selben Motiv mehrere Aufnahmen mit verschiedenen Einstellungen für den Weißabgleich aufgenommen. Softwarebasierter Weißabgleich Moderne Software ermöglicht einen nachträglichen Weißabgleich mit recht guten Ergebnissen. Auch dafür gibt es voll-, halbautomatische und manuelle Verfahren. Beim manuellen Abgleichen per Software bestimmt man den Weißpunkt per Mausklick. Das kann bei komfortablen Programmen durch mehrere Punkte (hier also Klicks) noch verfeinert werden, die dann einen Mittelwert ergeben. Meistens ist auch die Angabe der Farbtemperatur des Umgebungslichtes bei der Aufnahme möglich. So ergibt eine hohe Einstellung dieser Farbtemperatur ein wärmeres Bild, da die Software den meist erhöhten Blauanteil nach unten korrigiert. Ein nachträglicher Weißabgleich kann verlustfrei am besten durchgeführt werden, wenn die Bilder im (meist kameraeigenen) Rohdatenformat abgespeichert worden sind. Das bedeutet, dass man die Wahl des Weißabgleichs für die Aufnahme des einzelnen Bildes nicht notwendigerweise vor Ort vornehmen muss und den größtmöglichen Spielraum bei der Nachbearbeitung hat. Die zusätzliche Aufnahme einer Weißabgleichkarte oder Graukarte ist für die Nachbearbeitung nützlich, da sich der notwendige Weißpunkt nicht in jedem Motiv finden lässt. Im Unterschied zum Rohdatenformat führt die Korrektur des Weißabgleichs einer Aufnahme, die mit der verlustbehafteten JPEG-Methode gespeichert wurde, mitunter zu deutlichem Qualitätsverlust.

3 Weißabgleichkarte Als Referenz sollte am besten eine neutrale Weißabgleichkarte ähnlich einer Graukarte verwendet werden. Dennoch verbleiben bei allen Fällen des Weißabgleichs noch Unterschiede zwischen diversen Lichtquellen. Ein Weißabgleich bei bläulichem Licht führt beispielsweise dazu, dass bei den anschließenden Fotos dem gesamten Bild die Farbe Blau entzogen wird und somit auch den tatsächlich blauen Gegenständen. Dieser Effekt kann wiederum durch Verwendung einer Tageslichtlampe als Lichtquelle minimiert werden. Farbtemperatur Die Farbtemperatur ist ein Maß für den Farbeindruck einer Lichtquelle. Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines schwarzen Körpers, eines planckschen Strahlers, die zu einer bestimmten Lichtfarbe dieser Strahlungsquelle gehört. Im Einzelnen ist es die Temperaturangabe, die bei gleicher Helligkeit und unter festgelegten Beobachtungsbedingungen der zu beschreibenden Farbe am ähnlichsten ist (Englisch: correlated colour temperature = ähnlichste Farbtemperatur) [1]. Definition und Maßeinheit Lichtquelle Charakteristische Lichtfarben nach DIN 5035 Farbtemperatur in Kelvin Farbtemperatur in Mired Warmweiß unter 3300 K über 303 MK -1 Neutralweiß K MK -1 Tageslichtweiß (auch Kaltweiß) über 5000 K unter 200 MK -1 Die Einheit der Farbtemperatur ist Kelvin (K). Daraus wird das Mired (=MK -1 ) als das Millionenfache des Kehrwertes der Kelvin-Angabe abgeleitet. Im CIE-Diagramm gehört zu jeder Farbtemperatur einer Lichtquelle ein Weißpunkt dieser Beleuchtungsart. Die spektrale Verteilung des Lichts von Strahlern mit gleicher Farbtemperatur kann sehr unterschiedlich sein, sogenannte metamere Lichtquellen. Metameres Licht kann wie bei Glühlampen ein kontinuierliches Spektrum aufweisen oder sich wie bei Energiesparlampen und Flachbildschirmen auf einige schmale Spektralbänder beschränken. Der Farbwiedergabeindex gibt die Qualität der Farbwiedergabe bei Beleuchtung mit einer Lichtquelle an.

4 Fotografie Aufnahme bei Tageslicht, bei der die Kamera auf unterschiedliche Farbtemperaturwerte abgeglichen wurde. In der Fotografie ist die Berücksichtigung der Farbtemperatur wichtig, damit ein Motiv in den korrekten Farben aufgenommen werden kann, das heißt so, wie es dem natürlichen Seheindruck entspricht. Die internationale Norm für mittleres Sonnenlicht beträgt 5500 Kelvin [2], es ist der Ton eines Sonnentages bei klarem Himmel am Vor- oder Nachmittag. Tageslichtfilme sind so sensibilisiert, dass sie bei Farbtemperaturen um 5500 K eine für das menschliche Auge korrekte Farbwiedergabe erfüllen. Kunstlichtfilme entsprechen je nach Typ einer Farbtemperatur von 3100 bis 3400 K. Um andere Farbtemperaturen zu erreichen, werden Konversionsfilter vor das Objektiv gesetzt. In der Digitalfotografie wird ein (oft automatischer) Weißabgleich vorgenommen. Eine Nachbearbeitung unkorrekter Farben im Labor ist in gewissen Grenzen möglich, verringert aber die Qualität der Abbildung, sofern nicht mit den Rohdaten des Kamerasensors gearbeitet wird (RAW-Fotografie). Die Wirkung eines Konversionsfilters lässt sich rechnerisch erfassen. Dafür wird die Einheit Mired benutzt, mit der die Wirkung eines Filters angegeben wird, negative Werte stehen für bläuliche Filter, positive für rötliche Werte. Die korrigierte Farbtemperatur erhält man, indem der Mired-Wert des Filters zur gegebenen Farbtemperatur des Lichts addiert wird. Dabei sind die Vorzeichen der Filter zu beachten. Leuchtstofflampe Glühlampe Farbtemperaturmessung durch Vergleich (Gossen Sixtomat x3) Zur Bestimmung der Farbtemperatur gibt es Farbtemperaturmesser (Colorimeter). In den 1950er Jahren wurde mit dem Sixticolor des Herstellers Gossen ein Gerät für Amateurfotografen angeboten, das ausschließlich der Messung der Farbtemperatur diente. Eine preiswertere Variante war der Color Finder in verschiedenen Belichtungsmessern dieser Firma. Ein Farbbalken wurde mit verschiedenen Farbfeldern verglichen, das (subjektiv) farbähnlichste Feld gab die Farbtemperatur an. Die nebenstehende Abbildung zeigt solche eine Messeinrichtung am Sixtomat x3 aus dem Jahre 1959, zur Verdeutlichung wurde je eine Aufnahme mit Leuchtstofflampen- und mit Glühlampenbeleuchtung zusammenkopiert. Seit den 1990er Jahren sind Colorimeter mit Digitalanzeige üblich, bei welchen der Messwert direkt in Kelvin angezeigt wird.

5 Kerze Natriumdampflampe (SON-T) Glühlampe (40 W) Glühlampe (60 W) Glühlampe (100 W) Halogenlampe (Hochvolt, Eco-Halogen) Glühlampe (200 W) Halogenlampe (Niedervolt) Fotolampe Typ B, Halogenglühlampe Charakteristische Farbtemperaturen (beispielhaft) Lichtquelle Fotolampe Typ A bzw. S, Spätabendsonne kurz vor Dämmerungsbeginn Leuchtstofflampe (Kaltweiß) Xenon-Lampe, Lichtbogen Morgensonne-/Abendsonne, D50-Lampe (Druckerei) Vormittags-/Nachmittagsonne Elektronenblitzgerät Mittagssonne, Bewölkung Bedeckter Himmel Nebel, starker Dunst Blauer (wolkenloser) Himmel auf der beschatteten Nordseite, kurz nach Sonnenuntergang oder kurz vor Sonnenaufgang, Blaue Stunde Klares blaues, nördliches Himmelslicht Farbtemperatur 1500 K 2000 K 2600 K 2700 K 2800 K K 3000 K K 3200 K 3400 K 4000 K K 5000 K 5500 K K K K K K K Subjektive Farbwahrnehmung Hauptartikel: Lichtfarbe Die Farbtemperatur ist durch die physikalisch definierte Oberflächeneigenschaft eines Strahlers festgelegt. Die übliche Einteilung von Farben in kalte oder warme Farbtöne geht auf ein subjektives Empfinden zurück und ist nicht durch eine Temperatur zu beschreiben. Künstliche Lichtquellen geben vom Tageslicht abweichende Farbwahrnehmungen. Mischungen verschiedener Arten von Lichtquellen können sogar das Wohlgefühl stören. Im künstlerischen Bereich wird die Farbtemperatur oft abweichend verwendet. Beispielsweise durch die Verwendung der Mired-Skala erhalten kalte Farben einen niedrigen Wert und warme einen eher höheren Wert. Die für Energie sparende Leuchtmittel relevante EU-Verordnung 244/2009 verlangt explizit die Angabe der Farbtemperatur in Kelvin [3]. Spektralklassen der Sterne Die Spektralklassen von Sternen sind nach Oberflächentemperatur untergliedert. Ihr Spektrum entspricht näherungsweise der Strahlung eines Schwarzen Körpers und steht damit in direktem Zusammenhang mit der Farbtemperatur. Die beiden leicht zu findenden Hauptsterne im Sternbild Orion, Beteigeuze und Rigel, lassen sich am Sternenhimmel farblich sehr gut unterscheiden. Beteigeuze ist deutlich rötlicher und gehört mit einer Oberflächentemperatur von K in die Spektralklasse M, der bläuliche Rigel ist mit K deutlich heißer und gehört zur Spektralklasse B. Die Sonne hat eine effektive Oberflächentemperatur von K. Dies entspricht ungefähr der Farbtemperatur der Sonne vom Weltraum aus gesehen, d.h. ohne die filternde Wirkung der Erdatmosphäre. Von der Erde aus gesehen erscheint das Licht der Sonne durch Streuung und Absorption in der Luft, abhängig vom Sonnenstand, der Landhöhe und den Wetterbedingungen, mehr oder weniger stark gerötet. Die Normlichtart D50, die der Beleuchtung mit einer Farbtemperatur von K entspricht, wird an klaren Tagen am Vor- oder Nachmittag erreicht, wenn die Atmosphäre stärker dämpft. Gestreutes Himmelslicht hingegen hat einen wesentlich höheren Blauanteil und damit auch eine höhere Farbtemperatur als direktes Sonnenlicht (siehe Tabelle).