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 Applikationen 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 Begriffe 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 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. Verantwortlich: Jens Schröter Lektorat: Liebsch, Dimitri Dank an die konstruktiven Beiträge von: Benjamin Beil für die Durchsicht des Textes