In der Welt der Fotografie gibt es mehr zu sehen, als unser Auge wahrnehmen kann. Während wir die Farben des sichtbaren Spektrums von etwa 380 bis 780 Nanometern bewundern, existiert jenseits davon die Infrarotstrahlung. Die Infrarotfotografie, wissenschaftlich auch als „Ultrarotfotografie“ bezeichnet, widmet sich genau diesem Bereich: der Aufnahme von Bildern unter Ausnutzung von Lichtwellenlängen, die länger als die des sichtbaren Lichtes sind, typischerweise im Bereich von 700 bis 900 Nanometern für die hier betrachtete Fotografie mit Film und Digitalkameras.
Diese spezielle Form der Fotografie unterscheidet sich grundlegend von der konventionellen Bildgebung. Während panchromatisches Filmmaterial meist für einen ähnlichen Spektralbereich wie das menschliche Auge (zirka 400–650 nm) sensibilisiert ist, ermöglicht infrarotempfindliches Material oder angepasste digitale Sensoren die Aufzeichnung von Wellenlängen oberhalb von 700 nm. Dies eröffnet völlig neue gestalterische Möglichkeiten und technische Herausforderungen.
Was ist Infrarotstrahlung (IR)?
Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) ist Teil der optischen Strahlung und gehört zum elektromagnetischen Spektrum. Sie wird oft auch als Wärmestrahlung bezeichnet, obwohl die Fotografie im nahen Infrarotbereich (700-900 nm) nicht primär die Wärme von Objekten abbildet, sondern deren Reflexionsverhalten im IR-Spektrum. Im Gegensatz zum sichtbaren Licht können wir Infrarotstrahlung nicht sehen.
Das menschliche Auge nimmt Licht nur in einem relativ engen Band des Spektrums wahr. Objekte reflektieren und absorbieren Lichtwellenlängen unterschiedlich. Im Infrarotbereich verhalten sich viele Materialien anders als im sichtbaren Licht. Besonders auffällig ist dies bei Vegetation. Pflanzen erscheinen uns grün, weil ihr Chlorophyll im blauen und roten Bereich des sichtbaren Spektrums stark absorbiert, aber im grünen Bereich (um 0,55 µm) weniger, was zum sogenannten Green Peak führt. Im nahen Infrarotbereich (zwischen 0,7 µm und 1,3 µm) steigt die Reflexion von Vegetation jedoch drastisch an. Dies liegt an Mehrfachstreuungen an der inneren Blattstruktur und dem Fehlen absorbierender Stoffe in diesem Bereich. Dieser starke Anstieg der Reflexion führt dazu, dass Blätter auf Infrarotaufnahmen sehr hell, oft fast weiß, erscheinen. Dieser Effekt ist so charakteristisch, dass er oft als Wood-Effekt bezeichnet wird, benannt nach Robert W. Wood, einem Pionier der Infrarotfotografie.
Ein Blick in die Geschichte
Die Anfänge der Infrarotfotografie reichen bis ins frühe 20. Jahrhundert zurück. Zuvor war sie nicht möglich, da Silberhalogenid-Emulsionen ohne spezielle Farbsensibilisierung nicht empfindlich für Infrarotstrahlung waren. Die erste Infrarotfotografie wurde 1910 von Robert W. Wood veröffentlicht. Seine frühen Aufnahmen auf experimentellem Film erforderten sehr lange Belichtungen und konzentrierten sich hauptsächlich auf Landschaften, wo er die ungewöhnlichen Effekte entdeckte, die heute seinen Namen tragen.
Während des Ersten Weltkrieges wurden in den Vereinigten Staaten infrarotempfindliche fotografische Platten für verbesserte Luftbildfotografie entwickelt. Die Falschfarben-Infrarotfotografie, die Anteile des sichtbaren Spektrums mit aufnimmt und ungewöhnliche Farbergebnisse liefert, wurde erst in den 1960er Jahren populär, insbesondere mit der Einführung des Kodak Ektachrome Aero Infrarotfilmes, Art.-Nr. 8443. Dieser Film wurde schnell von vielen Kunstfotografen aufgegriffen und fand sogar auf Album-Covern bekannter Musiker wie Jimi Hendrix, Donovan, Frank Zappa und Grateful Dead Verwendung. Die unerwarteten Farben und Effekte passten gut zur psychedelischen Ästhetik der späten 1960er Jahre. Obwohl Infrarotfotografien leicht als Spielerei erscheinen können, haben Fotografen wie Elio Ciol auch sehr subtilen Gebrauch vom infrarotempfindlichen Schwarzweiß-Film gemacht. Seit einigen Jahren (Stand 2015) wird Infrarotfotografie auch bei der Verkehrs-Geschwindigkeitsüberwachung unter dem Schlagwort Schwarz- oder Dunkelblitzer eingesetzt.
Infrarotfotografie mit Film vs. Digital
Die Aufnahme von Infrarotbildern ist sowohl mit konventionellem Filmmaterial als auch mit digitalen Sensoren möglich, wobei sich die technischen Anforderungen und die Handhabung stark unterscheiden.
Filmmaterial
Infrarotfilme sind in zwei Hauptvarianten erhältlich:
- Schwarzweißfilme: Diese sind im infraroten Bereich mehr oder weniger stark sensibilisiert. Um reine IR-Aufnahmen zu erhalten, wird das sichtbare Licht durch Kamerafilter (oft dunkle Rot- oder spezielle IR-Filter) gänzlich oder zum Großteil ausgeschaltet. Das Ergebnis ist ein monochromes Bild, das den charakteristischen Wood-Effekt zeigt: extrem dunkler Himmel und Weißfärbung der Blätter.
- Falschfarbenfilme: Bei diesen Filmen werden die infraroten Bereiche in Farben des sichtbaren Lichtes „übersetzt“. Die abgebildeten Farben entsprechen nicht der natürlichen Wahrnehmung, was zu surrealen, oft rosa, roten oder blauen Farbtönen führt. Diese Materialien finden Anwendung im künstlerischen Bereich sowie bei Luftbildaufnahmen, beispielsweise zur Waldschadenskartierung.
Die Verarbeitung von Infrarotfilmmaterial erfordert besondere Vorsicht. Da die Filmträgerschicht als Lichtleiter wirken kann, muss die Verarbeitung, insbesondere das Einlegen des Films in die Kamera, bei absoluter Dunkelheit erfolgen, um Lichteinfall durch die Filmzunge zu vermeiden.
Digitalkameras
Moderne digitale Sensoren sind von Natur aus sehr empfindlich für infrarotes Licht. Da dieses jedoch die Abbildungsleistung im sichtbaren Bereich stören und zu Unschärfen führen würde, bauen die meisten Kamerahersteller intern Sperrfilter ein, die infrarote Wellenlängen blockieren. Diese Filter sind zumeist für den Benutzer nicht entfernbar.
Trotz dieser internen Filter verfügen viele Digitalkameras über eine Restempfindlichkeit im infraroten Bereich. Bei völliger Ausfilterung des sichtbaren Lichtes mit einem starken externen IR-Filter (der schwarz erscheint) reicht diese Restempfindlichkeit oft für Infrarotaufnahmen aus. Allerdings erfordern diese Aufnahmen aufgrund der geringeren IR-Empfindlichkeit des Sensors im Vergleich zum sichtbaren Licht sehr lange Belichtungszeiten, was den Einsatz eines Stativs unerlässlich macht.
Einige ältere digitale Bridgekameras von Sony boten einen „NightShot-Modus“, bei dem der kamerainterne Infrarot-Sperrfilter ausgeschwenkt wird. Obwohl nicht primär für die künstlerische IR-Fotografie gedacht, ermöglichte dies Aufnahmen mit kürzeren Belichtungszeiten. Einschränkungen in diesem Modus (oft nur lange Belichtungszeiten und offene Blende) führten jedoch bei Tageslicht zu starken Überbelichtungen. Abhilfe konnte ein zusätzlicher Neutraldichtefilter schaffen oder, bei einigen Modellen, ein Trick mit einem Magneten, um den Sperrfilter zu deaktivieren.
Eine beliebte Methode für ernsthafte digitale Infrarotfotografie ist der Umbau einer digitalen Spiegelreflexkamera. Dabei wird der interne IR-Sperrfilter in einer Spezialwerkstatt entfernt und durch einen anderen Filter vor dem Sensor ersetzt oder modifiziert. Dies ermöglicht gewohnt kurze Belichtungszeiten, sodass auch ohne Stativ gearbeitet werden kann. Verschiedene Varianten dieses Umbaus sind möglich, darunter solche, die die Kamera sehr universell machen, indem der benötigte Filter (IR, UV/IR-Sperr für normales Licht, etc.) einfach vor das Objektiv gesetzt wird. Canon bot (Stand 2016) sogar eine spezielle Variante eines Gehäuses ohne eingebauten IR-Sperrfilter an, das für Astrofotografen konzipiert war, aber auch für IR-Fotografie genutzt werden kann.
Bei der Verwendung von Infrarotfilm in konventionellen Kameras ist Vorsicht geboten bei Modellen, die einen Bildzähler auf Basis von Infrarotlicht einsetzen. Beispiele hierfür sind die Minolta Dynax 4 und einige neuere Kameras anderer Hersteller. Dieses IR-Licht kann zu Schwärzungen nahe der Perforation des Films führen, was die Negative beeinträchtigen kann. Im Einzelfall muss geprüft werden, wie stark die Auswirkungen wirklich sind.
Filter für die Infrarotfotografie
Um bei der Infrarotfotografie die unsichtbare Strahlung darzustellen, muss das sichtbare Licht bis zu einem bestimmten Spektralbereich von einem entsprechenden Filter vor dem Objektiv unterdrückt werden. Jede langwelligere Strahlung oberhalb des Schwellenwertes des Filters kann dann entsprechend der Sensibilität des Aufnahmematerials festgehalten werden. Die Wahl des Filters beeinflusst, welche Wellenlängen genau erfasst werden und wie stark das sichtbare Licht blockiert wird. Filter mit höherer Nanometer-Zahl lassen nur längere Wellenlängen durch und führen zu reineren IR-Aufnahmen, während Filter wie der Hoya R72 (720 nm) noch einen Rest sichtbaren Lichts durchlassen, was mehr Gestaltungsspielraum bei Falschfarbenbildern bietet.
Es gibt eine Vielzahl von IR-Filtern von diversen Herstellern im Fachhandel. Einige Beispiele für gängige Filtertypen:
- Heliopan: Bietet Filter aus Schottgläsern an, die genau ab bestimmten Spektralbereichen durchlässig sind, z.B. RG 695 (89B), RG 715 (88A), RG 780(87), RG 830(87C), RG 850, RG 1000.
- Hoya: Der Hoya R72 (720 nm) ist weit verbreitet und bekannt dafür, dass er einen Rest sichtbaren Lichts durchlässt.
- Kodak: Eignen sich die Filter 87, 87C, 88A, 89B.
- B+W: Liefert die Filter IR 092, IR 093 und IR 099.
- Cokin: Für das Filtersystem P ist ein IR-Filter 007 erhältlich.
Für erste Tests kann man sich auch mit Provisorien behelfen. Eine oder zwei Schichten unbelichteter und normal entwickelter Diapositivfilm, lichtdicht vor dem Objektiv befestigt, können sehr ähnliche Ergebnisse wie ein IR-Filter erzielen. Auch die beiden übereinander gelegten Filterfolien einer 3D-Anaglyphenbrille (Rot/Cyan-Brille am Nasenbügel gefaltet) filtern weitgehend das sichtbare Licht und lassen infrarotes Licht hindurch.
Technische Aspekte der Aufnahme
Belichtungsmessung
Die Ermittlung exakter Belichtungszeiten ist bei Infrarotfilmen schwierig. Handelsübliche Belichtungsmesser sind für infrarotes Licht weniger empfindlich als für sichtbares Licht. Man stützt sich daher auf Erfahrungswerte, die Datenblätter der Filmhersteller und, ganz wichtig, auf Belichtungsreihen. Nur so hat man nach der Entwicklung gute Chancen auf brauchbares Material.
Bei Digitalkameras mit ausreichend empfindlichem Sensor (entweder von Natur aus oder nach Umbau) und aufgesetztem IR-Filter kann die Belichtung oft über die interne Belichtungsmessung erfolgen, da die Kamera das durch den Filter dringende IR-Licht registriert. Die Aufnahme kann zudem gewöhnlich gleich am Display überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden.
Entfernungseinstellung (Fokussierung)
Die Fokussierung ist ebenfalls nicht trivial, insbesondere bei Verwendung von Infrarotfilm oder nicht umgebauten Digitalkameras mit starkem IR-Filter. Da infrarotes Licht eine andere Wellenlänge hat als sichtbares Licht, liegt der Fokuspunkt für IR leicht verschoben. Bei manueller Fokussierung muss man daher auf den Infrarotindex zurückgreifen, eine spezielle Markierung, die sich oft am Objektiv neben der Entfernungsskala befindet. Nach der Scharfstellung auf ein Motiv im sichtbaren Licht wird der eingestellte Entfernungswert auf den Infrarotindex verschoben. Allerdings verfügen nicht mehr alle modernen Wechselobjektive über eine solche Kennzeichnung. Spiegelobjektive bilden eine Ausnahme, da Spiegel keine chromatischen Abweichungen aufweisen und der Fokuspunkt für sichtbares und infrarotes Licht identisch ist.
Bei digitalen Kameras (insbesondere nach Umbau) kann die Fokussierung oft über Live-View oder den Sucher erfolgen, da der Sensor das IR-Bild direkt erfasst und man die Schärfe beurteilen kann. Es ist jedoch zu beachten, dass Zoomobjektive mehr Licht durch ihre komplexen optischen Systeme zerstreuen können als Festbrennweiten. Ein Infrarotfoto, das mit einem 50-mm-Objektiv aufgenommen ist, kann daher kontrastreicher und schärfer ausfallen als das gleiche Bild, das mit einem 28-80-mm-Zoom bei 50 mm Brennweite aufgenommen wird.
Weißabgleich bei Digitalkameras
Bei farbiger digitaler Infrarotfotografie ist ein manueller Weißabgleich unerlässlich. Die Standardeinstellungen für den Weißabgleich bei Digitalkameras sind auf allgemeine Lichtsituationen im sichtbaren Bereich ausgelegt und funktionieren bei IR-Aufnahmen nicht optimal. Es gibt verschiedene Verfahren für einen manuellen Weißabgleich:
- Mit aufgesetztem Filter gegen eine gleichmäßig helle grüne Fläche, zum Beispiel einen Rasen oder eine Wiese bei Sonnenschein.
- Mit aufgesetztem Filter gegen blauen wolkenlosen Himmel.
- Alternativ gegen ein rotes Monitorbild ohne aufgesetzten Filter.
Nach einem erfolgreichen manuellen Weißabgleich sollte Grün im unbearbeiteten Bild bereits annähernd weiß dargestellt werden (der Wood-Effekt) und der Himmel wird normalerweise gelb/orange. Wie genau ein manueller Weißabgleich vorgenommen wird, hängt vom Kameramodell ab und kann in der Bedienungsanleitung nachgelesen werden. Wenn die Kamera die Speicherung dieses benutzerdefinierten Weißabgleichs erlaubt, kann die Einstellung für jede weitere IR-Aufnahme herangezogen werden. Beim Weißabgleich mit aufgesetztem Filter sollte darauf geachtet werden, dass die Belichtungszeit für die Messung mindestens eine Sekunde beträgt.
Nachbearbeitung
Die Nachbearbeitung von Infrarotaufnahmen hängt stark davon ab, ob mit Film oder digital gearbeitet wurde.
Bei einem Infrarotfilm stehen die identischen chemischen und optischen Prozesse zur Verfügung, die auch bei normalem Material eingesetzt werden können. Abgesehen von speziellen Entwicklungsprozessen bei diversen Filmen, können die daraus resultierenden Negative oder Dias für übliche Vergrößerungen beziehungsweise Digitalisierungen herangezogen werden.
Bei der digitalen Bildnachbearbeitung steht eine größere Auswahl an Werkzeugen und Modifikationen zur Verfügung, die jedoch von der eingesetzten Software abhängig ist. Im Allgemeinen wird bei farbigen IR-Aufnahmen (mit Falschfarben) oft ein sogenannter Channel-Shift eingesetzt. Dies ist eine Technik, bei der die Aufnahme zuerst in ihre drei Farbkanäle (Rot, Grün, Blau) separiert und anschließend nach Vertauschen des Rot- und Blaukanals wieder zusammengesetzt wird. Dies kann zu einer ansprechenderen, wenn auch immer noch surrealen, Farbgebung führen, bei der der Himmel beispielsweise blau erscheint, während die Vegetation weiß oder rosa bleibt. Soll das Ergebnis eine Schwarzweißaufnahme werden, empfiehlt sich oft die Bearbeitung an der farbigen Vorlage (um Kontraste und Tonwerte besser steuern zu können) und eine finale Konvertierung in ein monochromes Bild zur Publikation.
Ein technisches Detail bei der digitalen Nachbearbeitung von RAW-Dateien ist, dass den meisten RAW-Konvertern die Möglichkeit fehlt, eine Farbtemperatur unterhalb von 2000 Kelvin anzugeben, was für einen korrekten Weißabgleich bei reinen IR-Aufnahmen notwendig sein kann. Diese Beschränkung kann oft über ein eigenes Kameraprofil behoben werden, das vorher in den RAW-Konverter geladen wird.
Anwendungsbereiche der Infrarotfotografie
Die Infrarotfotografie findet Anwendung in verschiedenen Bereichen:
- Künstlerische Fotografie: Die einzigartigen Effekte, wie der Wood-Effekt bei Schwarzweißaufnahmen und die surrealen Farben bei Falschfarbenbildern, bieten Künstlern neue Ausdrucksmöglichkeiten. Die historische Nutzung durch Musiker und Kunstfotografen unterstreicht dies.
- Luftbildaufnahmen und Fernerkundung: Aufgrund des spezifischen Reflexionsverhaltens von Vegetation im IR-Bereich eignet sich die Infrarotfotografie hervorragend für die Analyse von Landschaften aus der Vogelperspektive. Ein konkretes Beispiel ist die Waldschadenskartierung, bei der Veränderungen im Zustand der Vegetation sichtbar gemacht werden können.
- Spezialanwendungen: Wie erwähnt, wird die Technik auch bei der Verkehrsüberwachung eingesetzt. Historisch spielte sie eine Rolle bei der Luftbildaufklärung im Ersten Weltkrieg.
Vergleich: Infrarotfotografie mit Film vs. Digital
| Merkmal | Infrarotfilm | Digitalkamera (mit/ohne Umbau & Filter) |
|---|---|---|
| Empfindlichkeit für IR (700-900nm) | Spezifisch entwickelt, hohe IR-Empfindlichkeit | Sensor ist IR-empfindlich, aber oft durch internen Filter blockiert. Restempfindlichkeit nutzbar oder Umbau nötig. |
| Benötigte Filter | IR-Filter notwendig, um sichtbares Licht auszuschalten. | IR-Filter notwendig (stark bei Kameras mit internem Sperrfilter, schwächer/keiner bei umgebauten Kameras, da Filter vor Sensor sitzt). |
| Belichtungsmessung | Schwierig mit normalen Belichtungsmessern. Erfahrung, Datenblätter, Belichtungsreihen nötig. | Oft über Kamera-Belichtungsmessung möglich, ggf. manuelle Korrektur nach Testaufnahme. |
| Fokussierung | Manuell, Nutzung des Infrarotindex am Objektiv (falls vorhanden). | Manuell oder Autofokus (bei umgebauten Kameras). Visuelle Kontrolle über Display/Sucher oft möglich. |
| Weißabgleich (für Falschfarben) | Nicht zutreffend (Farben durch Filmchemie/Filter bestimmt). | Manuell erforderlich (grüne Fläche, blauer Himmel, roter Monitor). |
| Handhabung | Einlegen und Verarbeitung in absoluter Dunkelheit nötig. | Standard-Kamerahandhabung, aber längere Belichtungen bei nicht umgebauten Kameras. |
| Direkte Kontrolle | Keine sofortige Bildkontrolle vor der Entwicklung. | Sofortige Bildkontrolle auf dem Display möglich. |
| Nachbearbeitung | Chemisch/Optisch. Digitalisierung für digitale Bearbeitung. | Digitale Bearbeitung, flexible Werkzeuge (Channel Shift, SW-Konvertierung). |
Häufig gestellte Fragen zur Infrarotfotografie
Hier beantworten wir einige gängige Fragen zum Thema:
Was bedeutet IR bei Kamera?
IR steht für Infrarot. Bei einer Kamera bedeutet dies die Fähigkeit, Lichtwellenlängen jenseits des für das menschliche Auge sichtbaren Bereichs (typischerweise über 700 Nanometer) zu erfassen. Dies kann entweder durch spezielle infrarotempfindliche Filme oder durch die natürlichen Eigenschaften digitaler Sensoren in Verbindung mit geeigneten Filtern oder Kameramodifikationen geschehen.
Warum erscheinen Blätter auf Infrarotfotos weiß?
Blätter erscheinen auf Infrarotfotos weiß oder sehr hell, weil Chlorophyll und andere Stoffe in der Blattstruktur infrarotes Licht (insbesondere im Bereich von 0,7 µm bis 1,3 µm) sehr stark reflektieren. Im sichtbaren Licht absorbieren diese Stoffe hingegen stark (außer im grünen Bereich). Dieses starke Reflexionsvermögen im IR-Bereich wird vom infrarotempfindlichen Material oder Sensor erfasst und als helle Fläche dargestellt, was als Wood-Effekt bekannt ist.
Kann ich meine normale Digitalkamera für Infrarotfotografie nutzen?
Ja, oft ist das möglich, da digitale Sensoren prinzipiell infrarotempfindlich sind. Allerdings blockieren die meisten Kameras infrarotes Licht mit einem internen Filter. Mit einem starken externen IR-Filter, der das sichtbare Licht blockiert, kann die verbleibende IR-Empfindlichkeit des Sensors genutzt werden. Dies erfordert jedoch meist sehr lange Belichtungszeiten (oft mehrere Sekunden bis Minuten) und ein Stativ. Für optimale Ergebnisse und kürzere Belichtungszeiten ist ein Umbau der Kamera (Entfernung des internen IR-Sperrfilters) empfehlenswert.
Welchen Filter brauche ich für Infrarotfotografie?
Sie benötigen einen Filter, der das sichtbare Licht blockiert und Infrarotstrahlung durchlässt. Gängige Filter beginnen ab etwa 695 nm (z.B. Heliopan RG 695, Hoya R72 mit 720 nm) und gehen bis zu 1000 nm oder höher. Filter mit niedrigeren Nanometer-Werten lassen noch einen Teil des roten Lichts durch und eignen sich gut für Falschfarbenaufnahmen. Filter mit höheren Werten (z.B. 830 nm oder 850 nm) führen zu reineren Schwarzweiß-Infrarotbildern.
Warum ist die Fokussierung bei Infrarot schwierig?
Die Fokussierung ist schwierig, weil infrarotes Licht eine andere Wellenlänge hat als sichtbares Licht, und daher der Fokuspunkt für IR leicht vom Fokuspunkt für sichtbares Licht abweicht. Bei manueller Fokussierung mit Infrarotfilm oder nicht umgebauten Kameras muss dieser Fokus-Shift berücksichtigt werden, oft mithilfe des Infrarotindex am Objektiv. Bei umgebauten Digitalkameras kann der Fokus meist über Live-View visuell beurteilt werden.
Fazit
Infrarotfotografie ist eine faszinierende Technik, die es uns ermöglicht, eine unsichtbare Welt einzufangen und Bilder mit einzigartigen und oft surrealen Qualitäten zu schaffen. Ob mit speziellem Film oder einer angepassten Digitalkamera, die Auseinandersetzung mit den technischen Besonderheiten bei Belichtung, Fokussierung und Filterwahl ist entscheidend für gelungene Aufnahmen. Die Ergebnisse, von den dramatischen Kontrasten des Wood-Effekts in Schwarzweiß bis hin zu den ungewöhnlichen Farben der Falschfarbenfotografie, belohnen die Mühe und eröffnen neue kreative Horizonte jenseits des uns bekannten sichtbaren Spektrums.
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