„Das Unsichtbare sichtbar machen“ Erstellung eines Multiband Stacks nach der im Charisma Manual (British Museum & Partner) beschriebenen Methode* mit der FUJIFILM GFX100 II IR.
Multispektrale Bildgebung – Ein Schlüssel zu neuen Erkenntnissen
Die multispektrale Bildgebung gewinnt in zahlreichen Disziplinen zunehmend an Bedeutung. Sie ermöglicht die Erfassung von Informationen, die dem menschlichen Auge und der konventionellen Fotografie verborgen bleiben, und unterstützt die detaillierte Charakterisierung von Materialien, Strukturen und Oberflächenbeschaffenheiten. Der daraus resultierende Erkenntnisgewinn wird durch ein berührungsloses und nicht-invasives Verfahren erzielt, das sich besonders für die Untersuchung sensibler oder einzigartiger Objekte eignet. Dadurch eröffnen sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten in Forschung und angewandter Wissenschaft.
Typische Einsatzgebiete sind die Kunstanalyse, in der beispielsweise Unterzeichnungen sichtbar gemacht, Retuschen nachgewiesen oder Pigmente unterschieden werden können. In der Forensik ermöglicht die multispektrale Bildgebung die Visualisierung latenter Fingerabdrücke, die Erkennung von Manipulationen an Dokumenten oder die Analyse von Spurenmaterial. Die Materialprüfung profitiert von der Möglichkeit, feine Risse, Beschichtungsfehler oder inhomogene Strukturen präzise zu erfassen. In der Archäologie wiederum erlaubt die Methode die Untersuchung empfindlicher Artefakte und Schriftstücke, ohne sie physisch zu belasten. Grundlage all dieser Anwendungen ist das unterschiedliche Absorptions-, Reflexions- und Lumineszenzverhalten von Materialien im UV- und IR-Bereich, das eine präzisere Differenzierung und Analyse erlaubt, als es mit konventioneller Fotografie möglich ist.
Die Expertin
Annette T. Keller, Expertin für Multispectral Imaging und Analytik, verfügt über 25 Jahre Erfahrung in den Bereichen Dokumentation, Kunstdiagnose und in den letzten 7 Jahren im Bereich der Forensik. Seit dem Jahr 2000 pflegt sie eine enge Zusammenarbeit mit Institutionen und Museen weltweit und hat an international bedeutenden Kunstwerken gearbeitet. Diese umfangreiche Expertise ermöglichte eine fundierte Beurteilung der Leistungsfähigkeit der FUJIFILM GFX100II IR.
FUJIFILM GFX100 II IR – Bildgebung mit erweiterter spektraler Empfindlichkeit
Mit der FUJIFILM GFX100 II IR steht dafür ein leistungsstarkes Werkzeug zur Verfügung: eine Mittelformatkamera mit 102 Megapixeln, die neben dem sichtbaren Bereich auch im nahen UV- und IR-Spektrum höchste Bildqualität liefert. Sie bietet einen Dynamikumfang von über 14 Blendenstufen, eine 16 Bit Farbtiefe und ermöglicht dadurch die exakte Erfassung feinster Helligkeits- und Farbnuancen. Der vollständige Funktionsumfang der Standardversion GFX100 II steht zur Verfügung – einschließlich präzisem Autofokus, vielfältigen Aufnahmemodi und direkter Steuerung über Rechneranbindung. Darüber hinaus unterstützt die Kamera die industrielle Integration über ein Software Development Kit (SDK), was eine flexible Einbindung in Analyse- und Automatisierungssysteme erlaubt. Für die Bildgebung können ausgewählte FUJINON GF Objektive eingesetzt werden, die über einen großen Brennweitenbereich hinweg auch im nahen UV- und IR-Spektrum optimierte Abbildungseigenschaften gewährleisten.
Ausgangslage & Zielsetzung
Im Rahmen eines Praxistests sollte die Leistungsfähigkeit der FUJIFILM GFX100 II IR unter realistischen Bedingungen überprüft werden. Dabei wurden Einzelaufnahmen in verschiedenen Spektralbereichen angefertigt, bewertet und hinsichtlich Ihrer Aussagekraft für die jeweilige Anwendung analysiert. Der Test erfolgte unter fachkundiger Leitung der Expertin Annette T. Keller, um eine qualifizierte Bewertung der Kamera und ihrer Eignung für die multispektrale Dokumentation und Analyse im wissenschaftlichen und kulturellen Umfeld zu gewährleisten.
Testaufbau & Aufnahmeprozess
Der Praxistest mit der FUJIFILM GFX100 II IR umfasste einen klar strukturierten Aufbau:
• Definierter Workflow zur Erstellung eines Multiband Stacks nach dem Charisma Manual (eine systematische Bildserie aus verschiedenen spektralen Aufnahmen, die eine vergleichende und umfassende Analyse ermöglicht) *
• Einsatz unterschiedlicher Lichtquellen und Filter für unterschiedliche Wellenlängenbereiche und Aufnahmemethoden
• Systematisches Durchtesten der erweiterten Spektralbereiche der Kamera und Objektive
Ergebnisse & Erkenntnisse
Die FUJIFILM GFX100II IR zeigte im Test ihre Eignung für multispektrale Multibandaufnahmen. Das GFX-System bietet eine Reihe von Objektiven, die für diese Anforderungen geeignet sind und einen breiten Brennweitenbereich – bis hin zum Makro – abdecken.
Zum Einsatz kamen verschiedene Aufnahmemethoden in Reflexion und Lumineszenz mit unterschiedlicher Beleuchtung und spektraler Filterung, die im breiten Wellenlängenbereich aussagekräftige Ergebnisse lieferten. Verwendet wurden dabei die geeigneten Objektive GF45mmF2.8 R WR, GF63mmF2.8 R WR, GF80mmF1.7 R WR und GF120mmF4 R LM OIS WR Macro:
• VIS-Reflexion: Dokumentation im sichtbaren Spektralbereich als Referenzgrundlage.
• UV-Reflexion: Observieren von Oberflächenphänomenen in Material und Beschaffenheit, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind.
• IR- Reflexion: Observieren von z.B. Unterzeichnungen und von Materialdifferenzierung, die im sichtbaren Bereich gleich erscheinen.
• VIS-Lumineszenz (UV-angeregt): Observieren von Materialien, wie z.B. Firnis und Bindemitteln durch ihre fluoreszierenden Eigenschaften wenn sie mit ultravioletten Licht angeregt werden.
• IR-Lumineszenz (VIS- oder UV-angeregt): Einordnung von Pigmenten und Schichten, die im IR-Bereich emittieren, wenn sie mit sichtbarem oder ultravioletten Licht angeregt werden.
Die Informationen pro Bild sind jedoch sehr vielschichtig und liefern weitaus mehr relevante Informationen zu Material, Zustand, Maltechnik und „Lesbarkeit“ der Szene.
Einzelbilder des fertigen Stacks mit den unterschiedlichen Aufnahmemethoden (©artIMAGING, Annette T. Keller and FUJIFILM, Renate Lange):
Reflexion im sichtbaren Bereich (VIS-R_vis):
Sichtbares Bild dient als Referenz zur Verortung von Phänomenen in anderen bildgebenden Methoden im nicht sichtbaren Bereich.
UV-Reflexion (UV-R_uv):
Durch die Betrachtung der Reflexion im ultravioletten Bereich lassen sich verschiedene Weißpigmente unterscheiden. Dabei kann man Titan- und Zinkweiß eingrenzen, weil sie im UV-Bereich stark absorbieren, hingegen Bleiweiß stärker reflektiert und somit ausgeschlossen werden kann.
UV-Falschfarbenbild (UVFC):
Das UV-Falschfarbenbild wird durch die Kombination aus sichtbarem Bild und ultravioletten Reflexionskanal erzeugt und zeigt die Ergebnisse in künstlichen Farben. So werden moderne Weißpigmente wie Titanweiß und Zinkweiß in Gelbtönen dargestellt, wodurch man Bleiweiß (weiss dargestellt) sicher ausschließen kann.
IR-Reflexion (IR-R_ir):
Die Infrarot-Reflexion zeigt Unterzeichnungen bei IR-gängigen Pigmenten sowie spätere Änderungen am Bild (Pentimenti) – beispielsweise an der Hand – sowie die Signatur unten links. In unserem Beispiel blockiert das tiefblaue Preußischblau oben rechts die Infrarotstrahlung. Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung dringt die IR-Strahlung nicht bis zur Leinwand durch, sodass darunterliegende Schichten oder Zeichnungen an diesen Stellen nicht sichtbar werden.
Infrarot-Falschfarbenbild (IRFC):
Das IR-Falschfarbenbild wird durch die Kombination aus sichtbarem Bild und IR-Reflexionskanal erzeugt. Dabei werden die unterschiedlichen Reflexions- oder Absorptionseigenschaften der blauen Pigmente (Blaupigmentdifferenzierung) in verschiedene Farbtöne „übersetzt“. So lässt sich zum Beispiel Preußischblau (dargestellt als dunkelviolett oben rechts) klar von Ultramarin (starkes Rot oder rosa Farbton) unterscheiden.
VIS-Lumineszenz bei UV-Anregung (VIS-L_uv365):
Diese UV angeregte Lumineszenz wird häufig auch als UV-Fluoreszenz bezeichnet. Viele Rotpigmente absorbieren fast das gesamte UV-Licht und zeigen daher keine Fluoreszenz. In diesem Fall sehen wir die Präsenz einer Fluoreszenz, was auf das Vorhandensein von Krapplack hinweist.
IR-Lumineszenz bei UV-Anregung (IR-L_uv365):
Wenn man das Bild mit UV-Licht anregt, erzeugen bestimmte Pigmente wie Cadmiumfarben ein Infrarot-Leuchten (Lumineszenz). So kann man die Verteilung moderner Cadmiumpigmente sichtbar machen.
IR-Lumineszenz bei Anregung mit sichtbarem Licht (IR-L_vis):
Auch unter sichtbarem Licht kann man durch Infrarot-Lumineszenz die Verteilung von Pigmenten darstellen. In unserem Fall zeigt sich so die Verteilung der Cadmiumpigmente (rot & gelb).
Bei sehr antiken Pigmenten wie Ägyptischblau und Hanblau hilft diese Methode ebenfalls, sie eindeutig zu erkennen.
Annette T. Keller erwähnt hier ausdrücklich: Das Multibandverfahren muss in allen Bildinformationen der Beweisführung und Darstellung eines gewissen Materials standhalten, um mit dieser Annahme dann weitere messtechnische Verfahren zur Beweisführung darauf basierend heranzuziehen. Es ist sehr gut geeignet um Verteilung von Materialien, Retuschen und Unterzeichnung bei IR-gängigen Pigmenten darzustellen. Wir sprechen hier von einer qualitativen Methode, da nicht genug Daten vorliegen, um diese messtechnisch auszuwerten. Sie sind jedoch äußerst relevant für das bessere Verständnis eines Objektes und der empfohlene erste Schritt einer jeden Untersuchungskampagne.
Einschätzung durch Annette T. Keller
Annette T. Keller bewertete die Ergebnisse als Leistungsnachweis für die FUJIFILM GFX100II IR. Sie fasst ihre Einschätzung so zusammen:
„Die überprüften Kamera-/Objektivkombinationen eignen sich sehr gut für die Multiband Photographie in Kombination mit den entsprechenden Filtern, Lichtquellen und Referenzmaterialien. Sie erweitern die Optionen der Digitalisierung und Dokumentation durch relevante Informationen zum Objekt. Auch wenn nicht immer alle Bildinformationen des Multiband Stacks für jeden wichtig erscheinen, empfehle ich den vollen Informationsgehalt zu nutzen und erst nach Sichtung der Ergebnisse objektbezogen die relevanten Methoden auszuwählen. Unsichtbares lässt sich eben erst nach der Erzeugung eines kompletten Stacks vollumfänglich prüfen. Und ja, erfahrungsgemäß stellen sich dann meist, neben dem eindeutigen Zugewinn an Lesbarkeit oder Materialeinordnung auch neue Fragen, die es zu klären und zu untersuchen gilt.”
Der Praxistest hat gezeigt, dass die FUJIFILM GFX100 II IR vollumfänglich für den Bereich multispektraler Bildgebung geeignet ist. Ihre Kombination aus 102 Megapixeln, erweiterter UV-/IR-Empfindlichkeit und flexibler Handhabung macht sie zu einem wertvollen Werkzeug für berührungslose Analysen in Forschung, Kultur und angewandten Wissenschaften.
*Der kombinierte Multiband-Stack nach CHARISMA (Cultural Heritage Analysis for Regional and Integrated Spectral Multimodal Assessment, entwickelt im Rahmen europäischer Forschungsprojekte unter der Leitung des British Museum – Joanne Dyer und Giovanni Verri) ermöglicht eine präzise Gegenüberstellung der einzelnen Spektralaufnahmen und schafft damit eine umfassende Ergänzung an Informationen zum Sichtbaren. Außerdem werden ein elektronisch generiertes IR-Falschfarbenbild sowie UV-Falschfarbenbild empfohlen. Diese unterstützen die Materialeinordnung um eine visuell aussagekräftige Ebene um Unterschiede zwischen einzelnen Pigmenten oder Oberflächen, die sich mit bloßem Auge nicht unterscheiden, klarer zu differenzieren. Damit liefern sie relevante Informationen, die für die kunsthistorische wie auch naturwissenschaftliche Interpretation wertvoll sind.
Link : https://artimaging.de/
Produkt: FUJIFILM GFX100 II IR
