Sonnenfarben?

[wasguggsuda]

Die Spaceweather.com-Webseite vom 06. Juli 2008 zeigte neulich Sonnenbilder aus dem waldbrandgeplagten Kalifornien unter der Überschrift "Lila Sonne" ...

"LAVENDER SUN:
When the sun turns purple, watch out. Something is on fire. "Tonight as the sun was setting in the smoke from the Santa Barbara Gap fire, it turned a purplish color," says John Boyd, who sends this picture from southern California:"
Link zur Grafik: http://spaceweather.com/swpod2008/06jul08/john-boyd1.jpg

... und erklärte diese Sonnenfarbe folgendermaßen ...

"Purple suns appear when the air is filled with smoky particles measuring about 1 micron (10-6 m) across. Such particles scatter red light strongly, while allowing bluer light to pass through. This filtering action in the smoke over Santa Barbara produced a lavender hue reminiscent of the great Alberta muskeg fires of September 1950."

Nun war ich zu ebendieser Zeit auch ebendort in Kalifornien (siehe auch mein hiesiger Bilder-Monsterfred "Mondaufgang über Big Sur" ), kann mich aber an keine "lila Sonne" erinnern, obwohl ich teils mitten durch die Waldbrandgebiete fuhr. ?)


Aus meinem Bilderthread hier nochmal ein paar Beispielbilder, die allerdings bisher gar nicht zu der spaceweather-Erklärung passen wollen:

"Dabei" waren zwei Digiknipsen, eine Canon Powershot S3 und eine Panasonic TZ1 - mit höchst unterschiedlichen Darstellungen der Sonnenfarben durch Waldbrandrauch hindurch, bei automatischem Weißabgleich, mit der Canon-Digiknipse (1. Bild) und der Panasonic (2. Bild) ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3178/2689553373_1775904210_o.jpg

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3202/2690365692_2287257083_o.jpg

... die auch schon vorher, noch OHNE Rauch, recht unterschiedliche Sonnenfarben produzierten, wie hier bei grottigem Horizontseeing an der Pazifikküste in Big Sur ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3119/2689555043_482febf176_o.jpg

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3122/2690366676_19c664bddf_o.jpg

... auffällig sind die Bild-/Sonnenlichtbereiche, die hier ebenfalls lila abgebildet werden.


Wie sind Eure Erfahrungen mit Digiknipsen an der Sonne bzw. deren Farben?



Meine Vermutung ist, daß es sich um seltsame Eigenarten der digitalen Fotowelten mit ihren eingebauten IR/UV-Sperrfilter- und Bayermasken/Bildprozessor-Farbrätseleien bei Sonnenauf/untergängen handelt - nun habe ich aber (gottlob) auch wenig Erfahrung mit Sonnenfotografie durch Brandrauch, und auch bisher nichts zur spektralen Streuung/Filterung von Sonnenlicht durch Brandrauch gefunden - weiß jemand mehr?

Neugierige Grüße+cs,
Dietmar

 

[marioweigand]

Hallo Dietmar,

dass die Lichtabsorption durch Staub oder Rauch Wellenlängenabhängig ist und
es zu einer Verrötung kommt, ist ja richtig erklärt.
Genau wie bei der Extinktion durch die ISM...

Allerdings eignet sich ausgerechnet das Bild auf Spaceweather.com überhaupt nicht,
um das halbwegs realitätsgetreu zu zeigen.
Der Grund ist einfach, dass der Rotkanal völlig überbelichtet ist und somit das
RGB-Helligkeitsverhältnis nicht richtig wiedergegeben werden kann.

So ist es auch bei deinem Panasonic-Bild.
Einfach mal in die drei Kanäle aufspalten, dann sieht man es gut.

Die spektralen Eigenheiten der Chips und Filter spielen natürlich auch eine Rolle.
Aber das SW-Bild ist einfach überbelichtet.

Viele Grüße,

Mario

 

[wasguggsuda]

Hallo Mario,

danke für Deinen Kommentar und die Denkanstöße!

... dass die Lichtabsorption durch Staub oder Rauch Wellenlängenabhängig ist und es zu einer Verrötung kommt, ist ja richtig erklärt.

Korrekt, mein visueller Eindruck war auch eher "orangerot" wie in diesem argentinischen Feuer-Blogbild ... aber bei SW geht es ja weiter mit einer Erklärung, warum die Sonne "lila" aussähe: ?)

... while allowing bluer light to pass through. This filtering action in the smoke over Santa Barbara produced a lavender hue reminiscent of the great Alberta muskeg fires of September 1950."

Zu Deinem ...

Allerdings eignet sich ausgerechnet das Bild auf Spaceweather.com überhaupt nicht, um das halbwegs realitätsgetreu zu zeigen. Der Grund ist einfach, dass der Rotkanal völlig überbelichtet ist und somit das RGB-Helligkeitsverhältnis nicht richtig wiedergegeben werden kann.
So ist es auch bei deinem Panasonic-Bild. Einfach mal in die drei Kanäle aufspalten, dann sieht man es gut.

... hatte ich mir die Farbkanäle schon angesehen - hier sind die Originale (mit EXIF-Daten) und die R/G/B-Auszüge (100% Crops) ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3020/2760488788_048979c14a_o.jpg

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3060/2760488792_5dd3e1e8e6_o.jpg

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3044/2760488796_e9ee354e6d_o.jpg

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3154/2760488806_3c0a9183a1_o.jpg

... man beachte auch die jeweils sehr unterschiedlichen Sonnengrößen der TZ1, trotz dort nur f=52mm!

Die spektralen Eigenheiten der Chips und Filter spielen natürlich auch eine Rolle.
Aber das SW-Bild ist einfach überbelichtet.

Für das SW-Bild spielt Überbelichtung sicher eine große Rolle, doch bei meinen Bildchen zeigen die EXIF-Daten für die Canon 1/400sec bei f3.5 und für die Panasonic 1/320sec bei f4.2, mit jeweils ISO 80 - kein sooo großer Unterschied, oder? ?)

Dazu kommt, daß die Farbverläufe in meinen Sonnenuntergangs-Vergleichsbildchen bei der S3 nur einen schmalen violetten Streifen auf und neben der Sonne zeigen, bei der TZ1 jedoch wesentlich größere entsprechende Bereiche - und zwar bei beiden nicht in der überbelichteten unteren Sonnenhälfte.

Hast Du (oder jemand anderes) so etwas schon mal gehabt, oder womöglich sogar genauer untersucht, oder etwas dazu gelesen?

Gruß+cs,
Dietmar

 

[marioweigand]

Hallo Dietmar,

... man beachte auch die jeweils sehr unterschiedlichen Sonnengrößen der TZ1, trotz dort nur f=52mm!

Das hängt vermutlich auch mit der Belichtungszeit bzw. Helligkeit zusammen.
Die Sonne sieht nebenbei auf dem Bild sehr unscharf aus.
Ein Hinweis auf eine schlechte oder nicht vorhandene UV-Sperrung?

Für das SW-Bild spielt Überbelichtung sicher eine große Rolle, doch bei meinen Bildchen zeigen die EXIF-Daten für die Canon 1/400sec bei f3.5 und für die Panasonic 1/320sec bei f4.2, mit jeweils ISO 80 - kein sooo großer Unterschied, oder?

Ja, das lässt mich vermuten, dass die Filter der beiden
Kameras sehr unterschiedlich sind und der bei der Panasonic
mehr UV durchlässt.
Das müsste man aber testen, z.B. mit einem U-Filter.

Dazu kommt, daß die Farbverläufe in meinen Sonnenuntergangs-Vergleichsbildchen bei der S3 nur einen schmalen violetten Streifen auf und neben der Sonne zeigen, bei der TZ1 jedoch wesentlich größere entsprechende Bereiche - und zwar bei beiden nicht in der überbelichteten unteren Sonnenhälfte.

So sieht es aus, aber schau dir das nochmal genauer an.
Lila ist Sonne genau dort, wo NUR der Rotkanal überbelichtet ist!
Weiter unten sind alle Kanäle überbelichtet.

Viele Grüße,

Mario

 

[marioweigand]

Hallo nochmal,

das habe ich eben gefunden:
http://atmospherical.blogspot.com/2007/08/purple-sun.html

Scheint das selbe "Problem" zu sein.
Das Interessante darat ist, dass der Autor schreibt,
er selbst hätte die Sonne nicht mehr sehen können.

Seine Kamera muss also sehr viel UV und IR durchlassen.

Nebenbei ist mir diese Aussage allerdings neu: ?)

that the CCD sensors used in digital cameras have their peak sensitivity in the infra-red - typically at a wavelength of about 1000 nm,

Gruß,

Mario

 

[wasguggsuda]

Hallo Mario,

interessant, und auch mit einer TZ1 bzw. einer anderen Panasonic - danke! Da muß ich wohl mal in diese Richtung weiterforschen ...

Gruß+cs,
Dietmar

 

[wasguggsuda]

Hallo Mario,

Nebenbei ist mir diese Aussage allerdings neu: ?)

that the CCD sensors used in digital cameras have their peak sensitivity in the infra-red - typically at a wavelength of about 1000 nm,

nur ganz kurz eben dazu - vielleicht meint er die typische spektrale Empfindlichkeit eines "nackten" CCD's, also ohne Mikrolinsen, Bayermaske und IR/UV-Sperrfilter, und all die Verrechnerei dahinter ...

"Emitted color spectrum visible for human eyes (VIS) lies best case between about 380 nanometers (violet) and 780 nanometers (dark red). With the highest sensitivity in green-yellow at about 550 nanometers. CCD and CMOS sensors show a broader spectrum. Especially they work in the near infrared region beyond 780 nanometers up to the so-called bandgap of the basic material silicon at about 1 100 nanometers with a maximum sensitivity between 600 and 900 nanometers. Their maximum sensitivity is more pushed to the red compared with the human eye.
The figure on the right ...
Link zur Grafik: http://www.fen-net.de/walter.preiss/bilder/sensitivity.gif
... shows the spectral sensitivity of the human eye in bright light mode in comparison with that of uncoated monolythic silicon, the base material for CCD and CMOS sensors in the visible and near infrared spectrum.
The characteristics of CCD sensors are well given by the typical bare silicon curve. CMOS sensors show a wider maximum pushed expanded to shorter wave-length due to their flatter structures supporting the reduced penetration depth of light with smaller wave-length.
When using color sensors one can manipulate this within certain margins by selecting transmission specifications of the color filter pattern and the arithmetical weighting of the color channels. Additional color conversion filters (reduction of sensitivity in red; for color video cameras often made of Schott BG 39 or BG 40 glass) help here, too.
In the short wave-length region of the spectrum (UV, blue) the sensors are comparatively insensitive. Besides here the glasses add further restrictions."

(Quelle: Preiss Technology Systems: "WP's SloMo Info - Sensor techniques")

... die soll dann tatsächlich "typisch" im IR zwischen 800 und 1000nm gipfeln.

Gruß+cs,
Dietmar

 

[P_E_T_E_R]

"Purple suns appear when the air is filled with smoky particles measuring about 1 micron (10-6 m) across. Such particles scatter red light strongly, while allowing bluer light to pass through. This filtering action in the smoke over Santa Barbara produced a lavender hue reminiscent of the great Alberta muskeg fires of September 1950."

Hallo allerseits,

die Lichtstreuung an Ruß- und Staubpartikeln in der Atmophäre kann zwar im Prinzip auch derartige Effekte erzeugen, ich glaube aber, dass die von Mario gegebene Erklärung wesentlich plausibler ist, nämlich dass die Infrarotempfindlichkeit des Kamerachips die Ursache für die Farbverfälschung ist.

Zu Lichtstreueffekten an Partikeln kann man hier was finden:

Mie scattering

Light Scattering on Smoke & Nuisance Aerosols

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

[Berberich]

Hallo Peter,

Frage: warum aber sieht man bei den meisten Aufnahmen den rosa oder lila Ring am Rande der Sonnenscheibe und in der Überbelichtung?

Zugegeben, andere Fotos zeigen es auch bei der gesamten Sonne. Kann mir keinen Reim darauf machen, es sei denn, in der Überbelichtung werden andere Farben nicht mehr wiedergegeben.

CS
Winfried

 

[wasguggsuda]

Hallo Mario, Peter und Winfried,

danke (nochmals) für Eure Überlegungen und Hinweise - ich habe nochmal einen anderen Sonnenuntergang mit dezentem Lila/Violett-Anteil aus einer Serie mit meiner "alten" Powershot S2 (ebenfalls DIGIC-Prozessor) herausgesucht und auf meine flickr-Kunterbuntseite gestellt:

Zuerst das Original mit EXIF-Daten, auf 800x600 verkleinert ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3202/2768539206_e0924e2074_o.jpg

... dann einen auf 80% verkleinerten Ausschnitt ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3191/2767693237_4b681cb296_o.jpg

... sowie wieder die R/G/B-Auszüge ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3190/2767693565_78d0e974e8_o.jpg

... und ich erinnere mich noch an einen Sonnenuntergang mit einer "ganz alten" Nikon CP3200 an einem guten Fernglas, bei dem ich auch keine Sonne mehr sah, diese aber von der Digiknipse violett abgebildet wurde - mit seltsamem Fokus, durch die "Fernoptik" natürlich verschärft, so, wie ich ihn bei einem IR-Bild erwarten würde ... den muß ich demnächst mal 'raussuchen.

Die Größenänderungen der Sonne in den r/G/B-Auszügen meines kalifornischen TZ1-Bilds scheinen sowohl mit der teilweisen Überbelichtung im Rotkanal, als auch mit IR-Lecks vor allem im Blaukanal und wellenlängen-bedingter Unschärfe des IR-Anteils zusammenzuhängen.

Gibt es weitere Erfahrungen/Gedanken zum Thema?

Gruß+cs,
Dietmar

(auf die MoFi wartend - hoffentlich ohne Wolken davor)

 

[P_E_T_E_R]

Infrared Response

Hallo Dietmar und allerseits,

wenngleich das derzeitige Interesse auf die Mofi von gestern abend gerichtet ist, möchte ich nochmal auf die Ursache für die magenta/violett gefärbte Sonnenscheibe zurückkommen.

Von Mario wurde ja bereits auf die Infrarotempfindlichkeit von Kamerachips hingewiesen. Wie sich das im einzelnen Fall auswirkt, hängt aber stark vom jeweiligen Kameramodell ab.

Ich habe das mal mit zwei verschiedenen Videokameras untersucht, welche ich mit der IR-LED einer typischen Fernbedienung angeleuchtet habe: eine Panasonic NV-GS35 und eine Sony HDR-SR12. Beide Kameras zeigen ein helles Bild der visuell unsichtbaren Infrarotdiode, allerdings mit sehr verschiedener Farbwiedergabe.

Während die Panasonic einen im wesentlichen weißen Farbton zeigt, hat die Sony einen ausgeprägten violett/magenta Response, wie auf den hier gezeigten Bildern dargestellt:

Link zur Grafik: http://www.desy.de/~schuler/optics/555_556_557.jpg

Alle drei Bilder sind mit der Sony aufgenommen. Der Unterschied besteht nur in der Belichtungszeit.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

[wasguggsuda]

Re: Infrared Response

Hallo Peter,

viele Dank für Deinen Beitrag zu meinen Fragen - mit Videokameras hatte ich mich dabei noch gar nicht beschäftigt.

Ich habe das mal mit zwei verschiedenen Videokameras untersucht, welche ich mit der IR-LED einer typischen Fernbedienung angeleuchtet habe: eine Panasonic NV-GS35 und eine Sony HDR-SR12. Beide Kameras zeigen ein helles Bild der visuell unsichtbaren Infrarotdiode, allerdings mit sehr verschiedener Farbwiedergabe.

Während die Panasonic einen im wesentlichen weißen Farbton zeigt, hat die Sony einen ausgeprägten violett/magenta Response, wie auf den hier gezeigten Bildern dargestellt ...

Läßt sich bei diesen Videokameras ein verschiedener Weißabgleich einstellen (welcher hier?), vielleicht sogar fest? Sonst würde natürlich gleichzeitig die vielleicht ja auch nur unterschiedliche WA-Fähigkeit der Videokameras mitbetrachtet.
Das sieht aber erstmal auch nach starken IR-Lecks im Blaukanal aus.

Gruß+cs,
Dietmar

 

[P_E_T_E_R]

Re: Infrared Response

Läßt sich bei diesen Videokameras ein verschiedener Weißabgleich einstellen (welcher hier?), vielleicht sogar fest? Sonst würde natürlich gleichzeitig die vielleicht ja auch nur unterschiedliche WA-Fähigkeit der Videokameras mitbetrachtet.

Hallo Dietmar,

in der Tat, bei diesen Kameras kann der Weißabgleich variiert werden. Man kann entweder zwischen verschiedenen szenentypischen Beleuchtungsarten, sowie zwischen manueller und automatischer Einstellung wählen. Insofern sind die resultierenden Farben variabel und manipulierbar.

Bei meiner Beurteilung bin ich jedoch von einer typischen Einstellung auf Außenbeleuchtung ausgegangen, das würde also im Sichtbaren dem spektralen Response einer normalen Tageslichtaufnahme ohne starke Verfälschung der Farben entsprechen. Gleichwohl wird Infrarot je nach Kameramodell mit sehr verschiedenen Farben dargestellt.

Das sieht aber erstmal auch nach starken IR-Lecks im Blaukanal aus.

Insofern ist das jedenfalls eine sehr wahrscheinliche Ursache für die mysteriöse Violettfärbung der Sonnenscheibe auf den Chips von Digitalkameras.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

[wasguggsuda]

Re: Infrared Response

Hallo Peter,

danke für die Zusatzinfos zum Weißabgleich!

@alle:
Einen UV-"Schwarzfilter" habe ich schon mal vor die Digiknipse gehängt - ohne verwertbare Ergebnisse, was bei dessen starkem IR-Durchlaß und den zahlreichen, die UV-Transmission hindernden, Linsen des Zoomobjektivs ja auch kein Wunder war.
Nun will ich mal einen UV-"Schwarzfilter" vor ein Spiegeltele an einer DSLR (K10D) hängen, und dann zum Vergleich einen IR-/UV-Sperrfilter zusätzlich in/hinter das Tele - hat das oder Ähnliches schon mal jemand ausprobiert, vielleicht sogar an der Sonne, und mit welchen Ergebnissen?

Und hat sich schon mal jemand einen IR-/UV-Sperrfilter bei Sonnenuntergängen VOR die Digiknipse gesetzt? Sollte ja an sich dank der chipnah eingebauten Sperrfilter nicht nötig sein, aber die scheinen ja bei manchen Kameras doch einiges (nahes?) IR durchzulassen, das dann durch's zu vermutende "Blauleck" in bestimmten (Über?)Belichtungssituationen "lila" Sonnen produziert ...

Gruß+cs,
Dietmar

 

[wasguggsuda]

Re: Infrared Response

Am Wochenende lieferte in einem Schmiedemuseum ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3188/2821242277_8be7160c98_o.jpg

... das lodernde Feuer ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3030/2822080744_67456c2f8b_o.jpg

... ein weiteres nettes Motiv für ein "Lila-IR-Blau-Leck" bei der TZ1 ...

Link zur Grafik: http://farm4.static.flickr.com/3103/2822079860_6e205b5e45_o.jpg

... diesmal als Reflex ...

Nun muß ich noch einmal, diesmal mit einer gezielten Belichtungsreihe, einen visuell unsichtbaren IR-Scheinwerfer ablichten, wie hier schon einmal mit der S2 ...

Link zur Grafik: http://hometown.aol.de/Spaziergucker2/2006_10_29_1858_16_66278_pss2is_ir_lights_0800.jpg

... mal sehen, was das noch für Farben bringen könnte ...

Gruß+cs,
Dietmar