Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полная фотография старой усадьбы в Монтане.
Ортомозаика полного спектра с географической привязкой (RGB + NIR), полученная с помощью БПЛА

Полноспектральная фотография - это подмножество мультиспектрального изображения , которое среди энтузиастов фотографии определяется как получение изображения с помощью потребительских камер всего, широкого спектра полосы пропускания пленки или сенсора камеры . На практике специализированная пленка с широким диапазоном / полным спектром улавливает видимый и ближний инфракрасный свет, обычно называемый « VNIR ». [1]

Модифицированные цифровые камеры могут обнаруживать часть ультрафиолета , всю видимую часть и большую часть ближнего инфракрасного спектра, поскольку большинство цифровых датчиков изображения чувствительны в диапазоне от 350 до 1000 нм. Стандартная цифровая камера содержит инфракрасный фильтр горячего зеркала, который блокирует большую часть инфракрасного излучения и немного ультрафиолета, которые в противном случае были бы обнаружены датчиком, сужая допустимый диапазон примерно от 400 до 700 нм. Замена горячего зеркала или фильтра, блокирующего инфракрасное излучение, на пропускающий инфракрасный свет или фильтр, пропускающий широкий спектр, позволяет камере обнаруживать свет более широкого спектра с большей чувствительностью. Без горячего зеркала красный, зеленый и синий (или голубой, желтый и пурпурный) элементы массива цветных фильтровразмещенные над сенсорными элементами пропускают различное количество ультрафиолета и инфракрасного излучения, которое может быть записано в любом из красных, зеленых или синих каналов в зависимости от конкретного используемого сенсора и красителей, используемых в фильтре Байера. Переделанная камера полного спектра может использоваться для ультрафиолетовой или инфракрасной фотосъемки с соответствующими фильтрами.

Использование фотографии полного спектра включает в себя фотографию изобразительного искусства , геологию , судебно-медицинскую экспертизу и правоохранительные органы, а также некоторые заявленные применения в охоте за привидениями .

История [ править ]

Фотография полного спектра имеет свои корни в построении спектральных изображений , как мультиспектральных, так и гиперспектральных изображений , которое началось еще в конце 1950-х - начале 1960-х годов как средство геологического и военного дистанционного зондирования . Широкополосная панхроматическая пленка была доступна в различных формах с 1920-х годов, когда некоторая чувствительность к УФ и ИК оставалась в коммерчески доступных эмульсиях. Самые ранние цветные пленки иногда включали более широкую полосу цвета, чем недавние коммерческие фотоэмульсии , и их можно было распознать по более красноватым или ограниченным цветовым тонам ранних цветных отпечатков (не путать с выцветанием печати).

В конце 1990-х фотографы-энтузиасты начали снимать в инфракрасном свете цифровыми камерами, что потребовало либо длительной выдержки, либо удаления внутреннего горячего зеркала . Большинство заменили горячее зеркало на инфракрасный пропускающий фильтр той же оптической толщины (чтобы сохранить фокус) и пропускать только инфракрасный свет, чтобы добиться результатов, видимых с инфракрасной черно-белой пленкой. Примерно в 2000 году инженер-электрооптик Дэвид Тведе, уже занимающийся VNIR и инфракрасным спектральным дистанционным зондированием, отважился заняться искусством фотографии полного спектра, используя модифицированную цифровую камеру для исследования более широкого спектрального изображения и развития художественного стиля с его помощью. Примерно в 2003 году судебно-медицинские фотографы, использующие специальные камеры для определенных целей, начали модифицировать стандартные цифровые камеры.приобрести менее дорогие инструменты. Фотосъемка полного спектра используется энтузиастами охоты за привидениями , хотя никаких заявлений о фактическом фотографировании психических явлений с помощью полноспектральной или инфракрасной фотографии не было подтверждено.

Сегодня есть несколько мест, которые модифицируют цифровые камеры, чтобы пропускать широкий, полный спектр света для получения полного спектрального изображения. Некоторые зеркальные камеры, такие как Fujifilm FinePix IS Pro , специально разработаны для использования в полном спектре и работают в диапазоне от примерно 1000 нм (ИК) до 380 нм (УФ).

Основы [ править ]

Сравнение изображений, полученных с разными спектральными характеристиками.

Цифровые датчики и фотографические пленки могут быть созданы для записи невидимого ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного (ИК) излучения. В каждом случае для них обычно требуется специальное оборудование: преобразованные цифровые камеры, специальные фильтры, линзы с высокой пропускающей способностью и т. Д. Например, большинство фотографических линз сделаны из стекла и отфильтровывают большую часть ультрафиолетового света. Вместо этого необходимо использовать дорогие линзы из кварца. Инфракрасные пленки могут быть сняты в стандартных камерах с использованием инфракрасных фильтров, хотя фокусировка должна компенсировать инфракрасную фокусную точку.

Переделанная цифровая камера обычно требует, чтобы инфракрасное горячее зеркало было удалено и заменено широкополосным спектрально плоским стеклом с той же длиной оптического пути . Типичные используемые типы стекла включают Schott WG-280 и BK-7, которые пропускают до 90% от примерно 300 до 1000 нм. Удаление горячего зеркала утомительно и может потребовать специальных инструментов и чистых помещений. [2]

Как только камера станет чувствительной к полному спектру, можно использовать внешние фильтры для выборочной фильтрации участков УФ, видимого и инфракрасного излучения для достижения различных эффектов. Например, стандартный красный # 25a может использоваться для включения красного света и инфракрасного света вместе, что дает особенно сильные двухцветные цветные изображения красноватой природы, за исключением тех случаев, когда инфракрасный свет высокий и отображается как голубой. Другой пример: использование УФ / ИК-фильтров, таких как 18A или U-330, дает двух- или трехцветное изображение с преобладанием синего и желтого цветов. Утверждается, что менее распространенные фильтры дают различные цветовые эффекты, начиная от разнообразной пастельной листвы и темно-синего неба до сюрреалистических эффектов неба и земли с помощью цифровой обработки изображений.вероятно, потребуется для достижения полного эффекта. Одной из проблем фотографии полного спектра в пленочной или цифровой фотографии является хроматическая аберрация , вызванная широкополосной информацией. То есть разные спектры, включая ультрафиолетовый и инфракрасный, будут фокусироваться в разных точках фокусировки, что приведет к размытым изображениям и цветовым краевым эффектам в зависимости от используемого фокусного расстояния. Существуют специализированные объективы, такие как Nikon 105mm f4.5 UV-Nikkor, которые предназначены для устранения этой хроматической аберрации.

Важно отметить, что, хотя преобразованный датчик камеры способен записывать как в ультрафиолетовой, так и в инфракрасной области, когда смешанный свет попадает на датчик, в записи будут преобладать более длинные инфракрасные волны. Небольшое количество коротковолнового ультрафиолетового света или его отсутствие может быть записано, если не применяется избирательная фильтрация, чтобы отсечь часть или весь инфракрасный свет. Длинноволновый инфракрасный свет может также размывать значительную часть видимого света в синей и зеленой областях на фотографии с полным спектром. Точно так же, если инфракрасный свет полностью заблокирован, видимый свет может подавить запись ультрафиолетового света. Таким образом, невозможно сделать действительно полнофункциональную фотографию.

Фотография с полным спектром позволяет получить различные эффекты и сюрреалистические цвета благодаря взаимодействию отражательной способности (УФ, видимое, ИК-излучение) природы и материалов, созданных руками человека, а также специфического спектрального пропускания красного, зеленого и синего фильтров на камере. Добавление внешних фильтров уменьшит и подчеркнет различные взаимодействия, давая разные эффекты.

Приложения [ править ]

Искусство [ править ]

Фотография полного спектра используется для художественной фотографии и может давать цвета, похожие на цветную пленку видимого света , но с яркостью и тональностью инфракрасных фотографий . Самый полный спектр искусства - это пейзажи. Также создается движение для художественной фотографии человека с фотографией полного спектра, которая запечатлевает реального человека, взаимодействующего с сюрреалистическим пейзажем. Искусство фотографии полного спектра представлено в галереях Колорадо и Флориды.

Любители науки [ править ]

Гиперспектральные и большинство мультиспектральных камер дороги и сложны в эксплуатации, требуют компьютерного сбора данных и трудоемкой постобработки. Модифицированные цифровые камеры с надлежащей фильтрацией позволяют использовать ограниченное спектральное зондирование для геологических / минералогических , сельскохозяйственных и океанографических целей. Большинство потребительских фотоаппаратов сохраняют красный, зеленый и синий микрофильтры, что ограничивает их полезность при создании изображений в научных целях.

Судебная экспертиза [ править ]

В криминалистической визуализации часто используются камеры полного спектра, чтобы выделить невидимые материалы, которые обладают более разнообразной отражательной способностью в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне. Приложения включают невидимые чернила (УФ и ИК), нарушенную почву (УФ и ИК), остатки огнестрельного оружия (ИК), биологические жидкости (УФ), волокна и т. Д. По аналогии с судебной экспертизой, камеры полного спектра исследуются для улучшения фотографических изображений. записи археологических находок.

См. Также [ править ]

  • Инфракрасная фотография
  • Ультрафиолетовая фотография
  • Гиперспектральная визуализация
  • Мультиспектральная съемка
  • Полный спектр света
  • История судебной фотографии
  • Fujifilm FinePix IS Pro камера полного спектра

Ссылки [ править ]

  1. ^ [1] , Определение VNIR.
  2. ^ [2] , Утомительные инструкции по модификации Nikon D50.