Hologramm

Unterpunkt zu: Bildmedien

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Definition und Gliederung Die Holographie ist das Verfah­ren, die Inter­ferenz­muster, welche sich bei der Über­lage­rung von zwei kohä­renten Wellen­fronten erge­ben, aufzu­zeichnen. Die foto­grafi­sche Aufzeich­nung dieser Muster wird Holo­gramm genannt. Ein solches Holo­gramm erlaubt die Rekon­struktion der Objekt­welle, d.h. eines dreidi­mensio­nalen Bildes des aufge­zeichne­ten Gegen­standes. Dieses unge­wöhnli­che Verfah­ren wurde um 1948 von Denis Gabor theore­tisch entwor­fen. Seit der Entwick­lung des Laser­lichts Anfang der 1960er Jahre kommt es in zahlrei­chen, keines­wegs nur im enge­ren Sinne bildli­chen, Verfah­ren zum Einsatz. Die holo­graphi­schen Bilder weichen in vieler­lei Hinsicht von allen ande­ren bekann­ten techni­schen Bildern ab und waren bislang kaum Gegen­stand der kunst-, medien- oder bildwis­senschaft­lichen Forschung (vgl. aber neuer­dings [Rieger & Schröter 2009a]Rieger, Stefan & Schröter, Jens (Hg.) (2009): Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin. ). Geschichte und Verfah­ren Die epistemologische Bedingung der Möglic­hkeit der Holo­graphie liegt in der Beschrei­bung des Lichts als transver­saler Wellen­front, also in der Wellen­optik. Diese Beschrei­bung wurde schon im 17. Jahrhun­dert von Christiaan Huyghens vorge­schlagen, da Phäno­mene wie die Beugung mit dem zu dieser Zeit domi­nieren­den Modell der geome­trischen Optik (Licht als Bündel gera­der Lichtstrah­len; oder als Strom von Parti­keln auf gera­der Bahn) nicht erklär­bar waren. Zunächst konnte sich diese Beschrei­bung aber nicht durchset­zen. Erst als Anfang des 19. Jahrhun­derts Thomas Young seine Doppel­spaltex­peri­mente durchführ­te, wurde die Beschrei­bung des Lichts als Welle unab­weisbar, auch wenn es noch eini­ge Zeit und weite­rer Forschung bedurf­te, bis sich dieses Modell endgül­tig durch­setzte ([Buchwald 1989a]Buchwald, Jed Z. (1989): The Rise of the Wave Theory of Light. University of Chicago Press, Chicago. ). Die Wellen­optik erlaubt nicht nur die Erklä­rung der Beugung, sondern auch die der Inter­ferenz, also die Über­lage­rung von Wellen, die wegen der parti­ellen Auslö­schung bzw. Verstär­kung von Wellen zu Inter­ferenz­mustern führt. 1891 stellte der Physi­ker Gabriel Lippmann (Paris) sein Verfah­ren der Inter­ferenz­farbfo­togra­fie vor, das unter Ausnut­zung der Inter­ferenz die Repro­duktion von Farben mithil­fe von hochauf­lösen­den S/W-Foto­emul­sionen (Silber­halo­genid-Emul­sionen) erlaub­te. Dies ist – außer den verschie­denen Formen der Holo­graphie – das einzi­ge medien­techni­sche Verfah­ren, das wellen­opti­sche Effek­te nutzt. 1901 hat der Physi­ker Aimé Cotton zum ersten Mal vorge­schlagen, die Inter­ferenz­muster zweier Lichtwel­lenfron­ten ohne Benut­zung eines Objek­tivs aufzu­zeichnen, was dem Konzept eines Holo­gramms schon sehr nahe kommt (bei Lippmann war die Projek­tion des Objekts auf die Fläche noch der geomet­rischen Optik verpflich­tet). Als eigentlicher Erfinder der Holo­graphie gilt jedoch Denis Gabor, der 1948 in «Nature» einen kurzen Aufsatz veröf­fentlich­te, in dem es darum ging, die Begren­zung der Auflö­sung von Elek­tronen­mikro­skopen zu umge­hen. Sein Vorschlag war, auf die Linsen (genau­er: Elek­tronen­linsen) zu verzich­ten und die Aufzeich­nung des Inter­ferenz­musters zwischen der einfal­lenden Welle und dem vom Objekt gebeug­ten Teil der Welle (Objekt­welle) zu nutzen, um die ursprüng­liche Objekt­welle später wieder zu rekon­struie­ren. Gabor bekam für dieses Konzept 1971 den Nobel­preis für Physik. Aller­dings war sein Versuch von zwei Proble­men belastet: a. Gabors experimentelle Anordnung hatte eine Inline-Struktur, d.h. die bei der Wellen­frontre­konstruk­tion entste­henden zwei Bilder (reelles und virtu­elles Bild) über­lagern sich, wodurch die Rekon­struktion verun­klart wird. b. Kohärent sind zwei Wellen, wenn sie in einer festen Phasen­bezie­hung zuein­ander stehen. Gabor hatte aber keine wirklich kohä­rente Licht­quelle. Daher konnte er keine sehr guten Inter­ferenz­muster erzeu­gen. Erst mit dem Laser, der ab ca. 1960 völlig unab­hängig von den Forschun­gen Gabors u.a. entstand, steht eine solche Lichtquel­le zur Verfü­gung. Ab­bil­dung 1: Off­line-An­ord­nung zur Auf­nah­me ei­nes Ho­lo­gramms 1963 er­zeug­ten dann Em­meth Leith und Ju­ris Upat­nieks mit ei­ner Off­line-An­ord­nung (Abb. 1, 2) und La­ser­licht die ers­ten bild­haf­ten Ho­lo­gram­me, die so­fort die größ­te Auf­merk­sam­keit auf sich zo­gen. Ab­bil­dung 1 zeigt, wie die Ob­jekt­wel­le des vom Ob­jekt re­flek­tier­ten (ge­streu­ten) La­ser­lichts vor der hoch­auf­lö­sen­den Ho­lo­gramm-Plat­te mit der Re­fe­renz­wel­le über­la­gert wird. Die Platte speichert kein Bild des Objekts, sondern das Inter­ferenz­muster, das sich visu­ell unter dem Mikro­skop als wirre Anord­nung schwarzer und weißer Linien zeigt. Ab­bil­dung 2: Re­kon­struk­ti­on des Ho­lo­gramms bei ei­ner Off­line-An­ord­nung. Das re­el­le und das vir­tu­el­le Bild wer­den an ver­schie­de­nen Or­ten re­kon­stru­iert und über­la­gern sich al­so nicht. Zur Re­kon­struk­ti­on der ur­sprüng­li­chen Ob­jekt­wel­le wird, wie in Ab­bil­dung 2, das zur Auf­nah­me ver­wen­de­te Licht wie­der durch die Plat­te ge­lei­tet, wo­bei die­se Wel­le an den schwarz/weißen-In­ter­fe­renz­mus­tern ge­beugt und so die ur­sprüng­li­che Ob­jekt­wel­le wie­der her­ge­stellt wird. Es ent­ste­hen ein vir­tu­el­les und ein (pseu­do­sko­pi­sches) re­el­les Bild. Das virtu­elle Bild erscheint als dreidi­mensio­nales Bild der beleuch­teten Seite des Objekts. So erzeug­te Holo­gramme kann man nicht in weißem Licht als holo­graphi­sche Bilder sehen – sondern nur im zur Aufnah­me verwen­deten Laser­licht (Laser-Transmis­sionslicht-Holo­graphie). Es gibt allerdings auch noch andere geome­trische Anord­nungen, um Holo­gramme aufzu­zeichnen (z.B. Denisyuk-Holo­gramme); Verfah­ren, um Holo­gramme herzu­stellen, die man auch in weißem Licht sehen kann (Volu­menho­logram­me, Denisyuk-Holo­gramme gehö­ren etwa dazu; aber auch sog. Regen­bogen­holo­gramme); Verfah­ren, um vollfar­bige Holo­gramme aufzu­nehmen; Verfah­ren, um Holo­gramme mit Compu­tern zu gene­rieren oder Verfah­ren, um Film und Holo­graphie zu verknüp­fen (Multi­plex-Holo­graphie und holo­graphi­scher Film im enge­ren Sinne) und vieles mehr. Sehr ausführ­liche und hilfrei­che Erläu­terun­gen zu all diesen Verfah­ren findet man bei [Johnston 2006a]Johnston, Sean (2006): Holographic Visions. A History of New Science. Oxford University Press, Oxford. . Hier können nur die basa­len Züge holo­graphi­scher Bildlich­keit disku­tiert werden. Bildliche Eigen­heiten und Einsatz­gebie­te der Holo­graphie Die Holographie, obwohl sie auf foto­chemi­schen Emul­sionen beruht, unter­scheidet sich von konven­tionel­len Foto­grafien und auch von Stereo­skopien deutlich: Eine Holo­graphie ist im Allge­meinen einfar­big – da sie mit mono­chroma­tischem Licht herge­stellt werden muss. Die Holo­graphie stellt meistens iso­lierte Objek­te in einem dunklen Umraum dar, da das Bild in abso­luter Dunkel­heit aufge­nommen werden muss, um zu vermei­den, dass das Inter­ferenz­muster durch Streulicht gestört wird. Holo­graphi­sche Bilder, sind wie die Bilder der Lippman­schen Inter­ferenz-Farbfo­togra­fie iri­deszent, d.h. sie erschei­nen nur aus bestimm­ten Blickwin­keln bzw. können ihre Farbig­keit je nach Blickwin­kel verän­dern (siehe etwa holo­graphi­sche Kopier­schutz­ele­mente auf Bankno­ten). Holo­graphien können außer­ordent­lich plastisch wirken, man kann die abge­bilde­te Seite der Objekte aus verschie­denen Posi­tionen betrach­ten und dabei verschie­dene Aspek­te sehen, man kann – anders als etwa bei Stereo­skopien – auch verschie­dene Bild­ebenen fokus­sieren. Das macht Holo­graphien im künstle­rischen Bereich v.a. für instal­lative Strate­gien inte­ressant (vgl. [Schmid 2009a]Schmid, Gabriele (2009): Zwischen Bildern. Die holographische Installation als Handlungsfeld. In: Rieger, S. & Schröter, J. (Hg.), Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin. ). Es gibt prinzipiell keine holo­graphi­schen Nega­tive, die Bilder sind immer Posi­tive – da eine Umkeh­rung des Inter­ferenz­musters nichts an seinen Beugungs­eigen­schaften ändert. Auf jeder holo­graphi­schen Platte können durch leichte Verän­derung der Frequenz des kohä­renten Lichts bzw. durch Verän­derung des Einfalls­winkels des Refe­renzstrahls im Prinzip belie­big viele Bilder gespei­chert werden, die sich gegen­seitig nicht stören – das ist genau die Eigen­schaft, welche man seit Jahrzehn­ten als Ausgangs­punkt für holo­graphi­sche Speicher­medien zu nutzen gedenkt. Die aufzu­nehmen­den Objek­te dürfen sich keines­falls bewe­gen, so führt die leises­te Bewe­gung bei der Aufnah­me zur starken Verrau­schung bis völli­gen Zerstö­rung des Musters etc. – aber diese Störan­fällig­keit des Aufzeich­nungspro­zesses ist zugleich Ausgangs­punkt einer wichti­gen Appli­kation der Holo­graphie (s. unten). Aller­dings ist es seit Ende der 1960er Jahre durch eben­so helle wie kurz gepuls­te Laser möglich, auch beweg­te Objek­te, wie etwa leben­de Menschen, aufzu­nehmen. Aber vor allem: Die Holo­graphie benö­tigt keine Linse. Sie kennt daher keine Proble­me mit abneh­mender Tiefen­schärfe; sie kann nur Objek­te zeigen, die (je nach Abstand) der Größe der Platten entspre­chen, da ohne Linse auch nicht verklei­nert und ver­größert werden kann. In gewis­ser Weise ist ein Holo­gramm selbst eine hochkom­plexe Linse – denn so wie gewöhn­liche Linsen das Licht fokus­sieren, so beugt das Holo­gramm das Licht, um die Wellen­front zu rekon­struieren. Das holographische Bild unter­liegt nicht der geomet­rischen Optik, bzw. der perspek­tivi­schen Projek­tion, und der damit gege­benen 1:1-Korre­lation von Bild- und Objekt­punkten – wie sie für ana­loge wie digi­tale Foto­grafie, Film, Video und sogar für die heute domi­nanten (‘foto­realis­tischen’) Formen der Compu­tergra­phik beherr­schend ist. Vielmehr ist jeder Objekt­punkt mit jedem Bildpunkt korre­liert. Das führt zu einer weite­ren eigen­tümli­chen Eigen­schaft des holo­graphi­schen Bildes: Jeder Splitter einer zerbro­chenen Holo­gramm-Platte enthält das gesam­te Bild, wenn auch mit propor­tional zur Teil­größe fallen­der Auflö­sung und einge­schränktem Blick­winkel. Der Infor­mations­gehalt holo­graphi­scher Aufzeich­nungen ist mithin enorm, was noch auf lange Zeit den Versu­chen holo­graphi­sches Fernse­hen zu etab­lieren, im Wege stehen dürfte. Durch ihre zahlreichen eigen­tümli­chen Eigen­schaften stellen holo­graphi­sche Bilder ein erheb­liches Irri­tations­poten­zial für die Medien- wie Kunst- und Bildge­schichte bzw. -theorie dar. In Geschich­ten opti­scher Medien taucht die Holo­graphie nicht auf. Einer­seits könnte das daran liegen, dass die meisten Formen von Medien-, Kunst- und Bildwis­senschaft um das System der Massen­medien bzw. das Kunstsys­tem (Luhmann) zentriert bleiben und daher Verwen­dungswei­sen techno­logi­scher Bildme­dien außer­halb dieser Systeme kaum in den Blick nehmen. Ande­rerseits finden sich oft metho­dische Voraus­setzun­gen, die die Holo­graphie von vorne­herein exklu­dieren. So schreibt Friedrich Kittler in seinem Buch «Opti­sche Medien» über „Linsen­syste­me, wie alle opti­schen Medien bis heute sie voraus[setzen]“ ([Kittler 2002b]Kittler, Friedrich (2002): Optische Medien. Berliner Vorlesung 1999. Merve, Berlin. : 85) – unter einer solchen Prämis­se kann das linsen­lose Bild der Holo­graphie nicht Gegen­stand werden. Das ist umso proble­mati­scher, als verschie­dene Formen holo­graphi­scher Bilder in zahlrei­chen, wichti­gen Gebie­ten einge­setzt werden. a. Die Störanfälligkeit des Aufzeich­nungs- und Rekon­struktions­prozes­ses kann genutzt werden, um die inne­ren Eigen­schaften und Spannungs­zustän­de von Bautei­len und ande­ren Mate­rialien sehr genau zu ana­lysie­ren (Holo-Inter­fero­metrie). b. Da die Wellenoptik epistemo­logisch die geome­trische Optik einschließt, können wellen­opti­sche Medien alle auf geomet­rischer Optik basie­renden Bildtech­nolo­gien ein­schließen, aber umge­kehrt können auf geomet­rischer Optik basie­rende Bildtech­nolo­gien nicht die wellen­opti­schen Techno­logien ein­schließen, d.h.: b.1 Es gibt die Möglichkeit, komple­xe geome­trisch-opti­sche Anord­nungen (Linsen­syste­me) holo­graphisch abzu­bilden (‘Holo­graphisch-Opti­sche Ele­mente’), was bedeu­tet sie platzspa­rend nutzen zu können. Dies kann z.B. für opti­sche Syste­me in Satel­liten wichtig sein und wird auch in manchen Formen alltäg­licher Scanner­kassen einge­setzt. Mit compu­terge­nerier­ten Holo­grammen können über­dies opti­sche Syste­me erzeugt werden, die nicht physi­kalisch, also mit Linsen­syste­men, herstell­bar sind. b.2 Viele Eigenschaften wellen­opti­scher Bilder (Iri­deszenz, dreidi­mensio­naler Bildein­druck) sind mit geome­trisch-opti­schen Techno­logien (z.B. den opti­schen Syste­men in Foto­kopie­rern) nicht repro­duzier­bar, daher haben Holo­graphien (und auch die Lippmann-Foto­grafie) ein wichti­ges Einsatz­feld auf dem Gebiet der Echtheits­siche­rung (Holo­gramme auf Geldschei­nen, Kredit­karten, staatli­chen Doku­menten, Origi­nalver­packun­gen etc., vgl. [Schröter 2009d]Schröter, Jens (2009): Das holographische Wissen und die Nicht-Reproduzierbarkeit. In: Rieger, S. & Schröter, J. (Hg.), Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin. ; [Schröter 2010b]Schröter, Jens (2010): Das Zeitalter der technischen Nicht-Reproduzierbarkeit. Navigationen. Zeitschrift für Medien- und Kulturwissenschaften, 10, 1. ). In diesem Bereich sind holo­graphi­sche Bilder ganz alltäg­lich und in ständi­gem “massen­media­lem” Einsatz, nur sind sie weniger an die Sinne der Menschen gerich­tet. Vor diesem Hinter­grund können manche Einsät­ze der Holo­graphie ein guter Beleg für die Diffe­renz opti­scher (auf opti­schem Wissen beru­hender) und visu­eller (an die visu­ellen Sinne gerich­teter) Medien sein. Holographische Meta­phorik Die eigentümlichen Eigen­schaften der Holo­graphie haben immer wieder und auf verschie­dene Weise ihre Nutzung als Meta­pher nahe­gelegt. So wurde sie a. Metapher für den vollen­deten Illu­sionis­mus, in dem die Bildlich­keit sich selbst aufhebt (was auch immer wieder als Argu­ment gegen ihre Kunstwür­digkeit verwen­det wurde). In popu­lären Science Fiction-Forma­ten wie «Star Trek – The Next Generation» spielen Bezeichnungen wie das »Holo­deck« – eine fikti­ve techni­sche Vorrich­tung, die eben einen solchen vollen­deten Illu­sionis­mus ermög­licht – auf die Holo­graphie an. b. Metapher für andere Formen der Speiche­rung bzw. des Gedächt­nisses, die eine Tota­lität zu speichern vermö­gen. Stefan Rieger ([Rieger 2009a]Rieger, Stefan (2009): Holographie. Das Versprechen der Ganzheit. In: Rieger, S. & Schröter, J. (Hg.), Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin. ) hat heraus­gear­beitet, wie die Holo­graphie zur Meta­pher eines All-Gedächt­nisses wurde. Inte­ressan­terwei­se ist die Eigen­schaft der Holo­graphie, auf einem zweidi­mensio­nalen Bildträ­ger die Infor­mation über die dreidi­mensio­nale Struktur eines Objekts speichern zu können, inzwi­schen auch zur Meta­pher in neue­ren Ansät­zen kosmo­logi­scher Forschung geworden – die dreidi­mensio­nale Welt, die wir erleben, ist dann in gewis­ser Weise auf einem zweidi­mensio­nalen “Hori­zont” gespeichert (vgl. [Bousso 2002a]Bousso, Raphael (2002): The Holographic Principle. Reviews of Modern Physics, 74. , siehe dort die Fußnote 1, wo Bousso expli­zit auf den meta­phori­schen Charak­ter seiner Bezug­nahme auf die Holo­graphie eingeht). Dann wäre das holo­graphi­sche Bild Meta­pher der Welt über­haupt. Siehe auch: Bildwissenschaft vs. Bildtheorie Computergraphik Film Fotografie Installation und Montage Massenmedien Perspektive und Projektion Technische Medien Video Visuelle und multimodale Metaphern

Anmerkungen Literatur [Bousso 2002a]Bousso, Raphael (2002): The Holographic Principle. Reviews of Modern Physics, 74.[Buchwald 1989a]Buchwald, Jed Z. (1989): The Rise of the Wave Theory of Light. University of Chicago Press, Chicago.[Fox 2006a]Fox, Mark (2006): Quantum Optics. An Introduction. Cambridge University Press, Oxford.[Johnston 2006a]Johnston, Sean (2006): Holographic Visions. A History of New Science. Oxford University Press, Oxford.[Jung 2003a]Jung, Dieter (Hg.) (2003): Holographic Network. Rasch, Bramsche.[Kittler 2002b]Kittler, Friedrich (2002): Optische Medien. Berliner Vorlesung 1999. Merve, Berlin.[Rieger & Schröter 2009a]Rieger, Stefan & Schröter, Jens (Hg.) (2009): Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin.[Rieger 2009a]Rieger, Stefan (2009): Holographie. Das Versprechen der Ganzheit. In: Rieger, S. & Schröter, J. (Hg.), Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin.[Schmid 2009a]Schmid, Gabriele (2009): Zwischen Bildern. Die holographische Installation als Handlungsfeld. In: Rieger, S. & Schröter, J. (Hg.), Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin.[Schröter 2009c]Schröter, Jens (2009): 3D. Zur Theorie, Geschichte und Medienästhetik des technischtransplanen Bildes. Fink, München.[Schröter 2009d]Schröter, Jens (2009): Das holographische Wissen und die Nicht-Reproduzierbarkeit. In: Rieger, S. & Schröter, J. (Hg.), Das holographische Wissen. diaphanes, Zürich, Berlin.[Schröter 2010b]Schröter, Jens (2010): Das Zeitalter der technischen Nicht-Reproduzierbarkeit. Navigationen. Zeitschrift für Medien- und Kulturwissenschaften, 10, 1. Ausgabe 1: 2013 Verantwortlich: Schröter, Jens Lektorat: Liebsch, Dimitri Dank an die konstruktiven Beiträge von: Benjamin Beil für die Durchsicht des Textes Seitenbearbeitungen durch: Joerg R.J. Schirra, Dimitri Liebsch, Simon Ruschmeyer und Marcel Lemmes — (Hinweis) Zitierhinweis: Schröter, Jens (2013). Hologramm. (Ausg. 1). In: Schirra, J.R.J.; Halawa, M. & Liebsch, D. (Hg.), Glossar der Bildphilosophie. (2012-2026). [bildglossar.org/index.php?title=Hologramm].