Fotografia w pełnym spektrum

Pełne spektrum fotografii starej zagrody w Montanie
Ortomozaika z pełnym spektrum georeferencyjnym (RGB + NIR) uzyskana za pomocą UAV

Fotografia w pełnym spektrum to podzbiór obrazowania wielospektralnego , definiowany przez entuzjastów fotografii jako obrazowanie za pomocą aparatów konsumenckich pełnego, szerokiego spektrum pasma kliszy lub czujnika aparatu . W praktyce wyspecjalizowany film szerokopasmowy/pełnopasmowy przechwytuje światło widzialne i bliską podczerwień , powszechnie określane jako „ VNIR ”.

Zmodyfikowane aparaty cyfrowe mogą wykrywać część widma ultrafioletowego , wszystkie widzialne i większość bliskiej podczerwieni, ponieważ większość cyfrowych czujników obrazowania jest czuła w zakresie od około 350 nm do 1000 nm. Gotowy aparat cyfrowy zawiera gorącym zwierciadłem podczerwieni, który blokuje większość podczerwieni i odrobinę ultrafioletu, który w innym przypadku zostałby wykryty przez czujnik, zawężając akceptowany zakres od około 400 nm do 700 nm. Zastąpienie gorącego lustra lub filtra blokującego podczerwień filtrem przepuszczającym podczerwień lub filtrem przepuszczającym szerokie widmo pozwala kamerze wykrywać światło o szerszym spektrum z większą czułością. Bez gorącego lustra elementy czerwonego, zielonego i niebieskiego (lub cyjanowego, żółtego i magenta) zestawu filtrów kolorów umieszczonego nad elementami czujnika przepuszczają różne ilości promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego, które mogą być rejestrowane w dowolnym z kolorów czerwonego, zielonego lub kanałów niebieskich w zależności od używanego czujnika i barwników zastosowanych w filtrze Bayera. Przekonwertowany aparat o pełnym spektrum może być używany do fotografii w ultrafiolecie lub fotografii w podczerwieni z odpowiednimi filtrami.

Zastosowania fotografii pełnego spektrum obejmują fotografię artystyczną , geologię , kryminalistykę i organy ścigania, a nawet niektóre deklarowane użycie w polowaniu na duchy .

Historia

Fotografia pełnego widma ma swoje korzenie w obrazowaniu spektralnym , zarówno multispektralnym , jak i hiperspektralnym , które zaczęło się już w późnych latach pięćdziesiątych i wczesnych sześćdziesiątych XX wieku jako środek teledetekcji geologicznej i wojskowej . Szerokopasmowa folia panchromatyczna jest dostępna w różnych formach od lat dwudziestych XX wieku, kiedy to w dostępnych na rynku emulsjach pozostała pewna czułość na promieniowanie UV i IR. Najwcześniejsze filmy kolorowe czasami zawierały szersze pasmo kolorów niż najnowsze komercyjne emulsje fotograficzne i można je rozpoznać po bardziej czerwonawych i / lub ograniczonych odcieniach kolorów wczesnych odbitek kolorowych (nie mylić z blaknięciem druku).

Pod koniec lat 90. entuzjastyczni fotografowie zaczęli fotografować w podczerwieni aparatami cyfrowymi, co wymagało długich czasów naświetlania lub usunięcia wewnętrznego gorącego lustra . Większość zastąpiła gorące lustro filtrem przepuszczającym podczerwień o tej samej grubości optycznej (aby zachować ostrość) i przepuszczała tylko światło podczerwone, aby uzyskać wyniki widoczne na czarno-białym filmie w podczerwieni. Około 2000 roku inżynier elektro-optyczny David Twede, który był już zaangażowany w teledetekcję widmową VNIR i podczerwieni, odważył się zająć sztuką fotograficzną w pełnym spektrum, używając zmodyfikowanego aparatu cyfrowego do eksploracji szerszego obrazowania spektralnego i rozwijania stylu artystycznego z jego wykorzystaniem. Około 2003 roku fotografowie zajmujący się kryminalistyką , używający aparatów inżynieryjnych do określonych celów, zaczęli modyfikować gotowe aparaty cyfrowe , aby uzyskać tańsze narzędzia. Entuzjaści polowania na duchy używają fotografii w pełnym spektrum , chociaż żadne twierdzenia o faktycznym fotografowaniu zjawisk psychicznych za pomocą fotografii w pełnym spektrum lub w podczerwieni nie zostały potwierdzone.

Obecnie istnieje kilka miejsc, w których zmodyfikuje się cyfrowe aparaty fotograficzne, aby przepuszczały szerokie światło o pełnym spektrum w celu uzyskania pełnego obrazowania spektralnego. Kilka lustrzanek cyfrowych, takich jak Fujifilm FinePix IS Pro, zostało specjalnie zaprojektowanych do wykorzystania pełnego spektrum i reaguje w zakresie od około 1000 nm (IR) do 380 nm (UV).

Podstawy

Porównanie zdjęć wykonanych przy różnych reakcjach widmowych.

Czujniki cyfrowe i klisze fotograficzne mogą rejestrować niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe (UV) i podczerwone (IR). W każdym przypadku zazwyczaj wymagają specjalnego wyposażenia: przerobionych aparatów cyfrowych, specjalnych filtrów, soczewek o dużej przepuszczalności itp. Na przykład większość obiektywów fotograficznych jest wykonana ze szkła i odfiltrowuje większość światła ultrafioletowego. Zamiast tego należy stosować drogie soczewki wykonane z kwarcu. Filmy w podczerwieni można kręcić w standardowych aparatach przy użyciu filtrów przepuszczających podczerwień, chociaż ostrość musi kompensować ognisko podczerwieni.

Przekonwertowany aparat cyfrowy zwykle wymaga usunięcia gorącego lustra podczerwieni i zastąpienia go szerokopasmowym, widmowo płaskim szkłem o tej samej długości drogi optycznej . Typowe stosowane rodzaje szkła to Schott WG-280 i BK-7, które przepuszczają aż 90% od około 300 nm do ponad 1000 nm. Demontaż gorącego lustra jest żmudny i może wymagać specjalnych narzędzi i czystych pomieszczeń.

Gdy kamera jest wrażliwa na pełne spektrum, można użyć filtrów zewnętrznych do selektywnego filtrowania części promieniowania UV, widzialnego i podczerwonego w celu uzyskania różnych efektów. Na przykład, standardowa czerwień #25a może być użyta do połączenia światła czerwonego i podczerwieni, dając szczególnie mocne dwukolorowe obrazy o czerwonawym charakterze, z wyjątkiem sytuacji, gdy podczerwień jest wysoka i pokazuje się jako cyjan. Inny przykład, przy użyciu filtrów UV/IR, takich jak 18A lub U-330, daje dwu- lub trójtonowy obraz, w którym dominują odcienie niebieskiego i żółtego. Twierdzono, że mniej powszechne filtry dają różnorodne efekty kolorystyczne, od różnorodnych pastelowych liści i ciemnoniebieskiego nieba po surrealistyczne efekty nieba i ziemi, chociaż do uzyskania pełnych efektów prawdopodobnie wymagane jest cyfrowe przetwarzanie obrazu . Jednym z problemów związanych z fotografią w pełnym spektrum w fotografii filmowej lub cyfrowej jest aberracja chromatyczna wytwarzana przez informacje szerokopasmowe. Oznacza to, że różne widma, w tym ultrafioletowe i podczerwone, skupiają się w różnych punktach ogniskowych, dając rozmyte obrazy i efekty kolorowych krawędzi, w zależności od zastosowanej ogniskowej. Istnieją specjalistyczne obiektywy, takie jak Nikon 105 mm f4,5 UV-Nikkor, które zostały zaprojektowane w celu wyeliminowania tej aberracji chromatycznej.

Należy zauważyć, że chociaż przekonwertowany czujnik aparatu może rejestrować zarówno w obszarze ultrafioletowym, jak i podczerwonym, gdy mieszane światło uderza w czujnik, w nagraniu będą dominować dłuższe fale podczerwone. Można zarejestrować niewielką ilość krótkofalowego światła ultrafioletowego lub nie zarejestrować go wcale, chyba że zastosuje się selektywne filtrowanie w celu odcięcia części lub całości światła podczerwonego. Długofalowe światło podczerwone może również wymyć znaczną ilość światła widzialnego w obszarach niebieskich i zielonych na zdjęciu z pełnym widmem. Podobnie, jeśli światło podczerwone jest całkowicie zablokowane, światło widzialne może przytłoczyć rejestrację światła ultrafioletowego. Tak więc nie ma prawdziwie pełnego spektrum fotografii, które można wykonać.

Fotografia w pełnym spektrum pozwala uzyskać różne efekty i surrealistyczne kolory dzięki interakcji współczynnika odbicia (UV, światło widzialne, podczerwień) natury i materiałów stworzonych przez człowieka oraz specyficznej transmisji spektralnej filtrów czerwonego, zielonego i niebieskiego w aparacie. Dodanie zewnętrznych filtrów zmniejszy i uwydatni różne interakcje, dając różne efekty.

Aplikacje

Sztuka

Fotografia w pełnym spektrum jest używana w fotografii artystycznej i może dawać kolory podobne do widzialnego filmu kolorowego, ale z jasnością i tonacją zdjęć w podczerwieni . Większość sztuki pełnego spektrum to krajobrazy. Buduje się również ruch na rzecz artystycznej fotografii człowieka z fotografią w pełnym spektrum, która oddaje prawdziwą osobę wchodzącą w interakcję z surrealistycznym krajobrazem. W galeriach w Kolorado i na Florydzie wystawiana jest fotografia artystyczna w pełnym spektrum.

Hobbyści nauki

hiperspektralne i większość kamer multispektralnych są drogie i trudne w obsłudze, wymagają nabycia komputera i pracochłonnego przetwarzania końcowego. Zmodyfikowane aparaty cyfrowe z odpowiednim filtrowaniem mają ograniczone wykrywanie spektralne do geologicznych / mineralogicznych , rolniczych i oceanograficznych. Większość aparatów konsumenckich zachowuje mikrofiltry czerwony, zielony i niebieski, co ogranicza ich przydatność w obrazowaniu naukowym.

Kryminalni

Obrazowanie kryminalistyczne często wykorzystuje kamery o pełnym spektrum, aby uwypuklić niewidoczne materiały, które mają bardziej zróżnicowane współczynniki odbicia w ultrafiolecie i podczerwieni. Zastosowania obejmują niewidoczne atramenty (uv i podczerwień), naruszoną glebę (uv i podczerwień), pozostałości po wystrzałach (podczerwień), płyny ustrojowe (uv), włókna itp. Analogicznie do kryminalistyki, kamery o pełnym spektrum są badane w celu ulepszenia fotografii nagrania znalezisk archeologicznych.

Zobacz też

  1. ^ [1] , Definicja VNIR.
  2. ^ [2] , Żmudne instrukcje dotyczące modyfikacji Nikona D50.
Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Full-spectrum_photography&oldid=868439031 ”