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Vergleich der Farbwiedergabe ("CRI") LED, Halogen & Leuchtstoffröhre



Hier finden Sie einige Infos, die ich bei meinem "Licht-Vergleich" die letzten Tage gesammelt habe.

Falls Sie mehr zu folgenden Themen wissen und sehen möchten, dann lesen Sie bitte weiter:

1. Wie gut oder schlecht ist die Farbwiedergabe einiger Lichtquellen - sichtbar gemacht anhand eines Farbtestcharts samt Graukarte.
2. Auswirkungen, Grenzen und Praxis des Weißabgleichs in Lightroom
3. Was bringt ein individuelles Kameraprofil?


Ich beginne mal ganz salopp:
Wir Menschen sind farbtechnisch eher auf die Sonne geeicht.

Leuchtstoffröhren haben meist einen grünlichen Farbstich, die modernen LED Lichter zeigen oft einen Blaustich und die "gute alte" Glühbirne gibt zwar ein sehr rötliches Licht ab,
aber dennoch strahlt diese ein ähnlich komplettes* Farbspektrum aus wie die Sonne.

* Komplett meint hier: Es sind alle Wellenlängen, des (sichtbaren) Lichts enthalten.
Ntürlich ist der rötliche Anteil stärker als beim Sonnenlicht, aber es "fehlt" nichts, d.h. alle Rot-Grün-Blau- und andere Farbzwischentöne sind in ausreichender Stärke enthalten.


Anders ist dieser Umstand bei einigen anderen (Kunst-) Lichtquellen.
Eine extrem schlechte Farbwiedergabe zeigen z.B. viele Natrium- oder Quecksilberdampf-Hochdrucklampen.
Diese strahlen nur ein gelblich-rötliches Licht aus und es sind praktisch keine Grün und Blautöne enthalten.

Für die Farb-Fotografie absolut unbrauchbar, denn bei solchen Leuchten hilft kein Weißabgleich!

Der Farbwiedergabeindex  Ra (englisch: CRI ) ist eine Zahl um diese "Lichtqualität" auszudrücken.
Einfachst erklärt:
Für Lichquellen, die alle Farben genausogut wie bei Sonnenlicht zeigen, lautet der Wert: 100
Je kleiner diese Indexzahl eines Leuchtmittels - umso schlechter ist dessen Farbwiedergabe.

Die zuvor erwähnten Natriumdampf Hochdrucklampen, die älteren bzw. die noch nicht farbverbessert sind,
kennzeichnen meines Wissens den untersten Wert von allen Lichtquellen die dafür erschaffen wurden uns Menschen die Nacht zu erhellen.
Der Ra solcher Lampen liegt bei ca. 20-25.


Für uns Fotografen ist das alles zwar kein Geheimnis, aber ein direkter Vergleich unter kontrollierten Bedingungen sollte nun zeigen,
wie stark die farblichen Unterschiede zwischen verschiedenen modernen LED Leuchten, Energiesparlampen / Leuchstoffröhren,
Halogenbrenner (als Glühbirnenersatz) und Blitzlicht ausgeprägt sind.

Damit es einigermaßen überschaubar bleibt, habe ich die Aufnahmen auf 11 Kunstlichtquellen beschränkt.

Da die Sonne hier seit über eine Woche nicht zu sehen war, habe ich keine direkte Vergleichsaufnahme, aber die könnte natürlich nachgetragen werden.

Blitzlicht erstetzt uns Fotografen jedoch die Sonne und zeigt auch ein sehr ähnliches Spektrum und sogar die Farbtemperatur ist fast gleich.

Deshalb ist als Referenzbild bei nachfolgenden Fotos immer "das geblitze" (Nr. 11) zu sehen .


1. Wie brauchbar ist die Farbwiedergabe verschiedener Lichtquellen für die Fotografie?


Ich habe in der "Black-Box", d.h. in einem Raum der rundherum schwarz ausgekleidet ist, die Colorchecker Farbtafel montiert,
die Kamera (Nikon D800) samt Objektiv (Nikon PC-E85mm, T&S unverstellt) eingestellt und dann die Fotos mit den unterschiedlichen Lichtquellen im RAW Format  aufgenommen.

Die "Black-Box" ist nötig um farbverfälschende Reflexionen und somit Mischlicht zu unterbinden.

Bei den Taschenlampen mit engem Lichtstrahl muste ich bis zu 3 mtr. Abstand halten um das Ziel noch einigermaßen gleichmässig zu beleuchten.

Bei den beiden sehr hellen LED-Taschenlampen (Nr.3+4) habe ich einen weißen neutralen Durchlichtschirm verwendet.
Ich habe bei diesen natürlich 2 Aufnahmen erstellt, eine mit und eine ohne den Durchlichtschirm.
Es wurde natürlich immer derselbe Durchlichtschirm verwendet.
Der direkte Vergleich der Bilder ohne Schirm zu denen mit Schirm zeigt keine relevanten (Farb-) Unterschiede, deshalb sind nur diejenigen mit Schirm hier im Vergleich, da die Ausleuchtung ein klein wenig gleichmäßiger ist.


Nun die Liste der verwendeten Lampen - in der Reihenfolge der gezeigten Testfotos:

1.  Leuchstoffröhre Philips Graphica Master TL-D90 36W/950 und 18W/950
2. "typischer" 500 Watt Halogenstrahler (wie die "Baustrahler")
3. LED Hochleistungs-Taschenlampe Jetbeam PA40 mit Cree XM-L  LED plus Durchlichtschirm
4. LED Hochleistungs-Taschenlampe Fenix LD20 plus Durchlichtschirm
5. Eine kleine und extem preisgünstige LED-Taschenlampe, die von Fielmann stammt.
6. Eine ältere kleine LED-Taschenlampe, die von Aldi stammt (mit rotem Ring).
7. Die ältere (rote) Mini Maglite mit Xenon Glühbirne (ohne Durchlichtschirm aufgenommen).
8. Metz mecalight LED-480 (4 Stück)
9. Metz mecalight LED-480 (4 Stück) mit originalem Kunstlichtfiltervorsatz (3200k)
10. Energiesparlampe (E27) Philips Genie 18W "Daylight"
11. Blitzlicht, 2x Nikon SB800

Bei 8, 9 und 11 wurden die (4 bzw 2) Leuchten recht und links aufgestellt (ca. 50° zum Motiv)
Bei 1 war die nähere der beiden Leucht-Röhren links,
bei den restlichen Bildern war die Leuchtquelle jeweils rechts von der Kamera, ca. 75° zur Motivebene.


Bild 1 bis 11 sind mit identischen Einstellungen in Adobe Lightroom (V4.4) entwickelt und als jpg im sRGB Farbraum exportiert.

Alle Einstellungen sind wie die "neutralen" Grundeinstellungen, d.h. die Regler alle in der Mitte.
Der Weißabgleich wurde auf Tageslicht (5500k und +10) gestellt und die Kamerakalibrierung verwendet das Adobe Standardprofil mit dem 2012er Prozess.
Dank dieser gleichen Einstellungen ist deutlich zu sehen, wie empfindlich die Kamera auf diese unterschiedlichen Lichtquellen und deren "Farbcharakterisitik" reagiert.

Hinweis: Die auf dieser Seite gezeigten Bilder sind klein und stark komprimiert.
Dies erlaubt Besuchern mit langsamen Netzzugang ein flottere Ladezeit der Seite.
Alle etwas größeren Testbilder sind hier zum download bereit (1 Zip-Datei, 15 MB).

1. Philips Graphica TL-D90 / 950:


2. 500 Watt Halogen:


3. LED Jetbeam PA40


4. LED  Fenix LD20


5. LED-Taschenlampe von Fielmann


6. LED-Taschenlampe von Aldi


7. Mini Maglite (Xenon)


8. Metz mecalight LED-480 (4 Stück)


9. Metz mecalight LED-480 (4 Stück) mit Kunstlichtfiltervorsatz:


10. Energiesparlampe Philips Genie 18W "Daylight":


11. Blitzlicht Nikon SB800:



2. Auswirkungen, Grenzen und Praxis des Weißabgleichs in Lightroom

Bild 1a bis 11a
zeigen das Motiv mit individuellem Weißabgleich (Pipette auf das Graufeld) und kleine Anpassung der Belichtungseinstellung
(um vergleichbare Helligkeitswerte zu erreichen).
1a. Philips Graphica TL-D90 / 950


2a. 500 Watt Halogen


3a. LED Jetbeam PA40


4a. LED  Fenix LD20


5a. LED-Taschenlampe von Fielmann


6a. LED-Taschenlampe von Aldi


7a. Mini Maglite (Xenon)


8a. Metz mecalight LED-480 (4 Stück)


9a. Metz mecalight LED-480 (4 Stück) mit Kunstlichtfiltervorsatz


10a. Energiesparlampe Philips Genie 18W "Daylight"


11a. Blitzlicht Nikon SB800


Durch den individuellen Weißabgleich sind die Unterschiede schon segr stark geschmolzen und es sieht echt gut aus.

Eine Steigerung der Farbqualität wäre nur noch mit einem Farbprofil möglich, das ich nun noch für jedes Bild einzeln ausgeben ließ:


3. Was bringt ein individuelles Kameraprofil?

Bild 1b bis 11b
zeigen das Resultat mit individuellem Farbprofil
(dieses Kameraprofil wird durch die Colorchecker Software aus Lightroom heraus automatisch erstellt)
und anschließender Fein-Anpassung der Belichtungseinstellung plus geringe Belichtungs-Korrekturen über Verlaufsfilter um den Helligkeitsabfall durch ungleichmäßige Beleuchtung ein wenig zu korrigieren.

1b. Philips Graphica TL-D90 / 950


2b. 500 Watt Halogen


3b. LED Jetbeam PA40


4b. LED  Fenix LD20


5b. LED-Taschenlampe von Fielmann


6b. LED-Taschenlampe von Aldi


7b. Mini Maglite (Xenon)


8b. Metz mecalight LED-480 (4 Stück)


9b. Metz mecalight LED-480 (4 Stück) mit Kunstlichtfiltervorsatz


10b. Energiesparlampe Philips Genie 18W "Daylight"


11b. Blitzlicht Nikon SB800


Mein persönliches Fazit:

Die Unterschiede zwischen den profilierten Bildern ist unerwartet gering.

D.h. bei den meisten dieser Lichtquellen sind offensichtlich ausreichende Anteil aller Spektralfarben enthalten,
so dass die Profilierungssoftware das "Equalizing" recht  gut erledigen kann.

Ich war sehr positiv überrascht!


Da dies nun so gut ausfällt, wollte ich aber doch noch ein negatives Beispiel simulieren und sehen was passiert,
wenn ich auf eine der Lichtquellen (1x Metz LED-480) ein Filterpack bestehend aus 4 der Metz Warmtonfilter (3200k), plus ein Stück Korrektur-Filterfolie
(204 ´FULL CT.ORANGE')


Mit denselben neutralen Einstellungen (WA auf Tageslicht) sieht es dann ganz grob so aus, wie die oben erwähnten Hochdrucklampen, die nur orangefarbenes Licht abgeben:


Danach wurde, wie oben im zweiten Durchgang, der WA in LR auf dasselbe Graufeld erledigt und im Gegensatz zu obigen Lichtquellen...


... ist hier nach wie vor deutlich zu sehen, dass die Grün- und Blau-Anteile viel zu gering ausfallen.

Eine Korrektur, sprich ein brauchbarer Weißabgleich ist unmöglich.
Die Qualität der Farbwiedergabe einer solchen Lichtquelle wäre für die Farbfotografie unbrauchbar.


Danach wollte ich wie bei allen anderen Bildern doch noch ein Profil erstellen, doch bei dem Bild kam da erstmalig eine Fehlermeldung:
Es konnte kein Profil erstellt werden, da diese Lichtart nicht unterstützt wird.

Wer sagt´s denn, die Software scheint doch ein wenig "mitzudenken" ;-)


Zum Abschluß noch der Versuch die Farbfelder des einen Bildes (11) in das andere zu kopieren (10).

Leider verrutsche eines der Stative und ich musste neu justieren, deshalb sind die Bilder nicht exakt deckunsgleich.

Aber man erkennt, dass man fast keinen Unterschied entdeckt:



Weil ich als Werbefotograf und Panoramaspezialist sehr häufig technische und architektonische Motive knipsen darf,
hatte ich nach dem Ergebnis gleich mal Lust auf ein Stillleben und im Haus nach allen geeigneten Farben gesucht...

Küche und Bad hatten gereicht um fündig zu werden, und das letzte Bild heurte zeigen zu können:


Die Farben dieses Stilllebens sind tatsächlich genau so, wie ich sie auch bei dem Licht wahrnehme, zumindest auf meinem kalibrierten/profilierten Eizo.


Nachtrag (05.06.2013):

Das Stillleben wurde mit 2 Stück Metz LED-480 (links) und einem langen, schnmalen weißen Reflektor (rechts) aufgenommen und mit dem entsprechenden Profil von RAW als jpg entwickelt.

Dass nun etliche dieser Leuchten trotz der Profilierung noch deutliche Schwächen bei bestimmten Farben zeigen, dürfte als Fakt zu sehen sein.


Leider ist das Testchart, also diese kleine Farbtafel des Colorcheckers auf diese wenigen Farben begrenzt, so dass eben nicht alle evtl. Farbprobleme damit sichtbar gemacht werden können.
Um die spektrale Zusammensetzung der Lichtquellen präzise zu messen, wäre ein Aufwand nötig, den ich mir nicht leisten mag (und gottlob auch nicht muss.)


Außerdem belasse ich es - trotz dieser relativ positiven Resultate - in der täglichen Praxis bei der "alten Fotografenweisheit":
Nutze immer die bestmögliche Lichtquelle: Sonne, Blitz oder Glühbirne/Halogen oder vergleichbares - besonders wenn gute und korrekte Farbwiedergabe das Ziel ist.

Korrekturhinweis:
Das Bild unter der Überschrift 3a zeigte dasselbe Bild wie unter 3.
Dieser link zum falschen Bild wurde korrigiert. Das korrekte heisst: "wb-individual-D81_8886.jpg"


Wichtige Hinweise:

Dieser Vergleich soll nur zeigen, was mit genau diesen Werkzeugen (Lichter und Colorchecker) machbar und zu erwarten ist.
Dies ist keine wissenschaftliche Untersuchung der Lichtqualität dieser Lichtquellen, denn dafür sind diese Farbfelder nicht nur viel zu wenig, sondern generell wenig geeignet.
Um dies hier
wissenschaftlich auszuführen feht tatsächlich mir die Zeit, für die Interessierten jedoch ein paar Stichpunkte zum Nachschlagen:
- Metamerie. (Es gibt leider keine Metamerismus-Felder im colorchecker-target)      
- basICColor dcam target+
- den Weißabgleich nicht mit der Kamera-Profilierung verwechseln oder bei Diskussionen "vermischen"  ;-)
- einige interessante white papers und andere detailierte Infos sind auf der englischen webseite von imagingetc zu finden.


Danke an alle, die sich bisher mit einigen hilfreichen Hinweisen bei mir gemeldet haben!



Danke für´s Interesse und viel Spaß beim nächsten Weißabgleich ;-)

Euer

Dieter Lukas - Panobilder.de


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