Fotografieren für Außerirdische: Eine genial einfache Erfindung macht aus einer gewöhnlichen Kamera ein optisches Spektrometer.

Fotografieren ist ein schönes Hobby. Visuelle Eindrücke sind für uns Menschen wichtig – und Bilder mit einem Fingerknips konservieren zu können, ist eine tolle Sache. Wenn man das Lieblings-Urlaubsfoto dann in Postergröße übers Wohnzimmersofa hängt, hat man fast das Gefühl, wieder dort zu stehen und den selben Anblick zu genießen wie im Urlaub.

Unendlich viele Wellenlängen, unendlich viele Farben

Physikalisch gesehen ist das aber natürlich ganz falsch. Die Lichtwellen, die vom Urlaubsfoto an unser Auge gelangen, unterscheiden sich von den Lichtwellen des ursprünglichen Fotomotivs normalerweise ganz gewaltig: Eine Kamera kann nur drei Farben aufzeichnen – rot, grün und blau. Das Licht eines realen Objekts setzt sich aber aus allen möglichen Wellenlängen zusammen, also aus unendlich vielen Primärfarben. Nur weil unser Auge Farben nicht besonders gut unterscheiden kann, lässt es sich dadurch überlisten, dass man alle anderen Farben aus rot, grün und blau zusammensetzt. Sollten uns jemals Außerirdische besuchen, werden sie sich vermutlich wundern, dass für uns Menschen das Grün am Computerbildschirm oder am Poster genauso aussieht wie das Grün des Baumes, den wir fotografiert haben. (Über die Physik der Farben werde ich demnächst wohl mal auf naklar.at Ausführliches schreiben.)

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Allerdings gibt es auch Geräte, die nicht nur drei Farben fotografieren können, sondern tatsächlich das ganze Farbspektrum aufnehmen. Ein normales Foto kann man sich aus drei Bildern zusammengesetzt denken – einem roten, einem grünen, einem blauen. Ein Foto mit vollem Farbspektrum bestünde aus unendlich vielen einzelnen Farb-Schichten, ist also gewissermaßen ein dreidimensionales Objekt mit zwei Bild-Achsen und einer zusätzlichen Farb-Achse.

Gewöhnliche Kamera und ein bisschen Plastik …

Leider sind solche Farb-Spektrographen unhandlich und teuer. Sie enthalten meist mechanische Teile (etwa rotierende Spiegel), die das Gerät kompliziert und fehleranfällig machen. Ein Team von Computertechnikern der TU Wien hatte nun aber die geniale Idee, aus einer ganz gewöhnlichen Digitalkamera eine Spektral-Kamera zu machen: Das Licht wird durch eine Spezialfolie geschickt, bevor es in die Kamera dringt. Die Spezialfolie wirkt als optisches Gitter – das bedeutet, es lenkt einen Teil des Lichts seitlich ab. Die Ablenkung hängt von der Wellenlänge ab, und so treffen Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben auf unterschiedlichen Stellen des Kamerasensors auf. Mit ein paar mathematischen Tricks kann man daraus die volle Farb-Zusammensetzung jedes einzelnen Bildpunktes ausrechnen. Das Gerät, das aus der Digitalkamera eine Spektral-Kamera macht, wurde aus PVC-Rohren, Klebeband und ein paar ganz gewöhnlichen Teilen aus dem Foto-Fachhandel zusammengebaut – und liefert eine Farbgenauigkeit, die hinter aufwändigen, teuren Geräten nicht zurückbleibt. Aus dem Ergebnis kann man die tatsächliche Farb-Zusammensetzung eines Objektes rekonstruieren. Auch ein Außerirdischer, der uns besucht, würde dann unser Urlaubsmotiv wiedererkennen – ganz egal, wie seine Augen gebaut sind.

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Die Erfindung ist nicht unbedingt revolutionär – aber ich hatte immer schon eine Vorliebe für das genial Einfache. Wenn jetzt jemand denkt: „Die Idee hätte ich auch haben können!”, dann sage ich nur: Du hattest sie aber nicht! Und bei den Firmen, von denen die kommerziellen Geräte hergestellt werden, hatte sie offenbar auch niemand.

Originalpulikation zum Nachlesen

Kommentare (8)

  1. #1 Frank Wappler
    Dezember 21, 2011

    Florian Aigner schrieb (21.12.11 · 09:05 Uhr):
    > […] Aus dem Ergebnis kann man die tatsächliche Farb-Zusammensetzung eines Objektes rekonstruieren.

    Respekt!

    > Auch ein Außerirdischer, der uns besucht, würde dann unser Urlaubsmotiv wiedererkennen – ganz egal, wie seine Augen gebaut sind.

    Die “tatsächliche Farb-Zusammensetzung wiedererkennen” — Woher?: Von einer selber gleichermaßen durchgeführten Spektralanalyse?

    (Sicher nicht unbedingt z.B. von eigenen Urlaubs-Farb-Fotos, deren gedruckte Primärfarben dem Farb-Unterscheidungs-Vermögen seiner Augen angepasst wären …)

  2. #2 Florian Aigner
    Dezember 21, 2011

    Frank Wappler:

    natürlich müsste er die daten dann mit seinem außerirdischen drucker ausdrucken, dessen farben genau auf seine augen abgestimmt sind.

  3. #3 Michael Schmidt
    Dezember 21, 2011

    Ich dachte immer, Menschen können im Vergleich zu anderen Lebewesen ihr sichtbares Spektrum sehr fein wahrnehmen – also Unterschiede im Farbspektrum bzw. in der Periodendauer sehr gut erkennen. Unser Auge ist zwar nur in der Wellenlänge von 380 bis 760 nm empfindlich, dafür können wir aber bis zu 10000 Farbnuancen unterscheiden. Was bewegt Sie also zur Vermutung, Außerirdische könnten darin besser sein als wir? Möglicherweise haben Sie ja auch ein ganz anderes sichtbares Lichtspektrum und können gar kein grün sehen.

  4. #4 Michael Schmidt
    Dezember 21, 2011

    Florian Aigner: Natürlich müsste er die daten dann mit seinem außerirdischen drucker ausdrucken, dessen farben genau auf seine augen abgestimmt sind.

    Könnte der Außerirdische denn überhaupt etwas auf dem Bild erkennen, wenn er einen anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums wahrnimmt – da ja Ultravioletstrahlung bei der Aufnahme herausgefiltert wird? Eher nicht, oder?

  5. #5 Florian Aigner
    Dezember 21, 2011

    @Michael Schmidt:
    Achtung – das sind zwei verschiedene Sachen:
    Dass das menschliche Auge kleine Wellenlängenunterschiede genau wahrnehmen kann, mag schon stimmen. Trotzdem machen wir das nur über drei verschiedene Farbrezeptoren. Es ist also mathematisch klar, dass in bestimmten Fällen unterschiedliche Farbspektren zu denselben Farbeindrücken führen müssen. Oder anders gesagt: Man kann Farbspektren konstruieren, die unterschiedlich sind, aber für uns gleich aussehen. Sie können z.B. rotes und gelbes Licht mischen und daraus eine orange Farbe erzeugen. Oder Sie können direkt orangefarbenes Licht erzeugen. Beides sieht für unser Auge gleich aus – die physikalische Zusammensetzung ist aber unterschiedlich: Einmal setzt sich die “Farbe” aus zwei verschiedene Wellenlängen zusammen, beim anderen mal ist es nur eine Wellenlänge.

    Ein Außerirdischer hat vielleicht nicht Farbrezeptoren für rot, grün und blau, sondern für orange und violett. Für ihn würden die beiden Farben dann ganz unterschiedlich aussehen. Für ihn könnte man natürlich wieder umgekehrt Spektren bauen, die er nicht unterscheiden kann, ein Mensch aber schon. (Dass ein Außerirdischer auch infrarot oder ultraviolett sehen könnte, ist natürlich auch möglich, davon rede ich jetzt aber mal noch gar nicht.)

    Wir müssen hier im Übrigen gar nicht auf Außerirdische zurückgreifen: Viele Tiere haben ganz andere Fotorezeptoren als wir. Eine Biene wird nie das Foto einer Blüte für die Blüte selbst halten – für sie sieht beides ganz unterschiedlich aus.

  6. #6 BreitSide
    Dezember 22, 2011

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  7. #7 Victorine
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