Filter

Farbfilter bzw. Filter (engl. gels) bestimmen den visuellen Eindruck, welchen eine Lichtquelle dem menschlichen Auge vermittelt. Die im Veranstaltungsbereich eingesetzten Farbfilter lassen sich ihrer prinzipiellen Funktionsweise nach in zwei Hauptgruppen unterscheiden: Absorptionsfilter und dichroitische Filter. Beide Prinzipien beruhen auf den physikalischen Eigenschaften lichttechnischer Stoffkennzahlen. Diese beschreiben das Verhalten elektromagnetischer Strahlung, nicht nur im sichtbaren Bereich, bei Kontakt mit einem Medium in Form von Absorption, Reflexion und Transmission. Absorptionsfilter (auch als „Pigmentfilter“ bezeichnet) sind als Farbgläser und Farbfolien erhältlich. Auch wenn mechanische und farbmetrische Beständigkeit einen Vorteil der Gläser gegenüber den Folien darstellen, finden sich im Theater- und Showbereich kaum noch Absorptionsfilter in Form von Farbglas. Typisch sind hingegen Absorptionsfilter aus hochwertigem Polycarbonat. Dieses Trägermedium ist hitzebeständig, selbstverlöschend und verformt sich erst zwischen 149° bis 163°C. Auf oder in das Trägermedium werden Farbpigmente eingebracht. In Abhängigkeit der jeweiligen Farbpigmente lässt der Filter bestimmte Wellenlängenbereiche passieren (Transmission), während anderer reflektiert (Reflexion) oder absorbiert (Absorption) werden. Das nicht transmittierte und reflektierte Licht wird absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt. Sowohl die Farbgenauigkeit wie auch die Reproduzierbarkeit sind aufgrund der eingebrachten Pigmente bei Polycarbonatfiltern sehr gut. Die Filterfolien werden üblicherweise in Rollen, häufig 6 m lang und 1,2 m breit, ausgeliefert und durch die Anwender vor Ort konfektioniert. Filterfolien haben zumeist eine Dicke von 0,02 bis 0,03 mm. Die Hersteller versehen diese mit Nummern und Farbbezeichnungen. Meist liegen den Swatchbooks („Musterheften“) auch die zugehörigen Transmissionskurven bei.

Von dem Funktionsprinzip, Wellenlängenbereiche des einfallenden Lichts zu absorbieren und nur bestimmte Wellenlängen durchzulassen, weichen dichroitische Filter (auch als „Interferenzfilter“ bezeichnet) ab. Dichroitische[1] Filter bestehen aus 2 bis 3 mm dickem Glas (meist hitzebeständiges Borosilikatglas), auf welches mehrere Schichten von Oxyden aufgedampft werden, die nur für bestimmte Wellenlängen durchlässig sind. Die Dicke der verschiedenen Schichten von Oxyden entspricht einem Viertel der Wellenlänge eines definierten Farbeindrucks, dividiert durch den Brechungsindex der jeweiligen Oxydschicht.

Folglich definiert die Beschichtung des dichroitischen Filters, welche Bereiche durchgelassen und welche reflektiert werden. Die entstehenden Teilreflexionen interferieren gezielt und unterdrücken für bestimmte Wellenlängenbereiche die Transmission respektive die Reflexion. Die Interferenz erzeugt eine Phasenverschiebung von zwei oder mehreren Wellen um 180°, sodass sich die Reflexionen durch Überlagerung aufheben. Lediglich die im Vorfeld definierten Wellenlängen unterliegen keiner Phasenverschiebung und passieren den Glasträger im gewünschten Wellenlängenbereich. Während bei Absorptionsfiltern die nicht benötigten Bereiche des Lichts absorbiert werden, reflektieren dichroitische Filter die unerwünschten Wellenlängenbereiche. Eine mittels Reflexion „ausgespiegelte“ Farbe entspricht immer der Komplementärfarbe der transmittierten Farbe.

Zwar ist der Transmissionswert von dichroitischen Filtern deutlich höher und die Farbbeständigkeit ungleich stabiler als bei pigmentbasierten Absorptionsfiltern, aufgrund ihres Wirkprinzips sind dichroitische Filter aber merklich vom jeweiligen Einfallswinkel des Lichtstrahls abhängig und daher nur für wenige Anwendungsfälle geeignet. Zumeist finden sich dichroitische Filter fest im Strahlengang von Scheinwerfern verbaut. Üblich ist ihr Einsatz in Multifunktionsscheinwerfern. In diesem konstruktionstechnisch gerichteten optischen System kann durch die drei Grundfarben der subtraktiven Farbmischung eine Vielzahl von Farbeindrücken erzeugt werden.

In den beleuchtungstechnischen Anlagen und Geräten der Theater- und Veranstaltungstechnik kommen zahlreiche Filtervarianten zum Einsatz. Neben UV-Filtern und ND-Filtern[2] werden vor allem Konversionsfilter sehr häufig benötigt. Konversionsfilter (auch als „Korrekturfilter“ bezeichnet) werden immer dann verwendet, wenn Mischlicht, als Resultat unterschiedlicher Lichtquellen, vermieden werden soll. Da die Farbtemperatur von Glühlicht deutlich geringer („Kunstlicht“) als die von diskontinuierlich strahlenden Entladungslampen („Tageslicht“) ist, sind Lichtfarben im Unterschied von bis zu mehreren 1000K zu beobachten. Dies ist in der Regel unerwünscht und insbesondere bei Film- und Fotoaufnahmen zu vermeiden. Eine Anpassung der Farbtemperatur verschiedener Lichtquellen ist mittels Konversionsfiltern möglich. Diese sind als Glasfilter erhältlich, zumeist aber als Polycarbonatfolien ausgeführt. Für eine Anpassung von Kunstlicht auf Tageslicht werden bläulich gefärbte Filter (CTB)[3], für die Anpassung von Tageslicht auf Kunstlicht werden orange-rötlich gefärbte Filter (CTO)[4] verwendet.

So kann beispielsweiße das warme Licht eines Glühlampenschweinwerfers mittels CTB-Folie auf die Farbtemperatur von Tageslichtscheinwerfern erhöht werden. Um auf die Farbtemperaturen unterschiedlicher Leuchtmittel reagieren zu können, werden Konversionsfilter unterschiedlicher Dichten angeboten. Die jeweilige Farbtemperaturanpassung ist entsprechend zu wählen. Je nach Bedarf werden auch zwei Folien kombiniert. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass die Filter, abhängig von ihrer Dichte, mit einem Verlust der Beleuchtungsstärke einhergehen. Um nicht zu viel Lichtleistung einzubüßen, sollten möglichst die lichtstärkeren Scheinwerfer in ihrer Farbtemperatur angepasst werden. 

Obwohl die Farbtemperatur in Kelvin angegeben wird, nutzt die Filtertechnik üblicherweise den Kehrwert der Farbtemperatur. Dieser sog. MIRED[5]-Wert nimmt bei einer Reduktion der Farbtemperatur einen positiven Wert und bei einer Erhöhung der Farbtemperatur einen negativen Wert an. Der MIRED-Wert kommt zur Anwendung, da ein bestimmter Farbfilter in Verbindung mit Kunstlichtscheinwerfern eine andere Veränderung der Kelvinzahlen erreicht, als in Verbindung mit Tageslichtscheinwerfer. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass im niedrigeren Kelvinbereich Änderungen deutlicher wahrgenommen werden als bei höheren Farbtemperaturen.


[1] Dichroismus: gr.-lat. di =  zwei; chroma = Farbe

[2] ND-Filter („Neutral-Density-Filter“) absorbieren einen Anteil des gesamten einfallenden Spektrums um die Intensität des Helligkeitseindrucks zu vermindern. Dabei werden Farbtemperatur und Lichtfarbe nicht beeinträchtigt.

[3] CTB = Colour Temperature Blue (auch „conversion to blue“)

[4] CTO = Colour Temperature Orange (auch „conversion to orange“)

[5] MIRED = micro reciprocal degree

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