Этюд в условных цветах


За пределами видимого спектра, часть 2

Немного истории

Вильям Гершель (William Herschel) («первооткрыватель» планеты Уран, отец Джона Гершеля (John Herschel) изобретателя метода фиксирования фотографий с помощью гипосульфита), исследуя спектр видимого света с помощью обыкновенных термометров, обнаружил, что нагревание термометров происходит не только в области расщепленного призмой «цветного» видимого излучения, но и еще более сильно за красной границей. Экспериментируя с этой невидимой зоной спектра, он нашел, что невидимые лучи подчиняются тем же законам отражения и преломления, что и видимые. Эти лучи были названы им «calorific rays» или «ультракрасными».

William Herschel, эксперимент

Эксперимент William Herschel по определению тепловых свойств света различного цвета. Medical and Scientific Photography.

Подобным образом, существование ультрафиолетовой зоны спектра по действию на хлорид серебра (разложение под действием света), когда видимая «часть» света закрыта фильтрами, было обнаружено Джоном Риттером (Johann Wilhelm Ritter), еще до появления фотографии как технологии. Причем «невидимый» свет разлагал хлорид серебра еще сильнее, чем видимый.

Систематически «невидимым» светом занимался знаменитый экспериментатор Роберт Вуд (Robert Williams Wood). В начале ХХ века он не только разработал техники инфракрасной и ультрафиолетовой фотографии (в 1903 году «изобрел» фильтр, пропускающий только УФ), но и применил свои находки на практике в оптической связи. В 1910 году Роберт Вуд опубликовал фотографии пейзажей в инфракрасном диапазоне.

Robert Williams Wood, ИК фотография

Пейзаж в ИК диапазоне, (Robert Williams Wood, Medical and Scientific Photography).

Условные цвета и интерпретации

Инфракрасная фотография может быть и цветной. Как написано в книге Р.Хеймена «Светофильтры» (Мир, 1988, стр 136): «Главной причиной разработки подобного материала были потребности сельского хозяйства: живая растительность сильно отражает инфракрасные и зеленые лучи света. Они передаются на слайде с условным цветовоспроизведением как красный+синий, т. е. в пурпурно-красном цвете. Высохшая или погибшая растительность не отражает инфракрасного излучения и передается в зеленовато-синем цвете. Без светофильтров инфракрасная цветная фотопленка дает совершенно непривычные результаты — большинство цветов изображения сосредоточено в областях спектра от фиолетовой до пурпурно-красной.»

Таким образом, кроме обычного цветного тонирования монохромного ИК снимка, как изобразительного средства, можно использовать и условную передачу цвета, при которой определенным участкам спектра «назначаются» цвета других участков. Визуальный контраст снимка (за счет цветового контраста) в некоторых областях спектра при этом существенно выше, чем при обычном монохромном воспроизведении (за счет контраста по яркости) и это позволяет с меньшими усилиями решать задачи дешифровки данных. Если требуется передать «невидимую» часть спектра, то ее условный цвет заимствуется у «видимой». Наиболее известная пленка такого типа — Kodak Ektachrome Infrared Film. Она относится к хромогенным пленкам (в отечественной терминологии — спектрозональная) или пленкам с условным цветовоспроизведением (false-colour). Светочувствительные слои этой пленки чувствительны к ИК и видимому спектру. При этом каждый слой чувствителен к синему. При съемке с желтым фильтром, отрезающим синие лучи, она передает ИК как красный, красный как зеленый и зеленый как синий.

Найти Kodak Ektachrome Infrared Film или ее отечественные аналоги (пленки марки СН) рядовому и не очень фотолюбителю, а не сотруднику органов, имеющих доступ к этим фотоматериалам, практически невозможно. Но цифровая фотография благодаря ряду особенностей, позволяет «попробовать» не только невидимый спектр, но и технику условного цветовоспроизведения. Ведь матрица камеры в отличие от ординарной пленки чувствительна к ИК. А собрать слои из разных снимков в Photoshop не составит труда. Кроме того, камера и сама может иногда «выдать» фотографию в очень условных цветах. Ведь алгоритм воспроизведения цвета цифровой камеры работает не простым образом, угадывая цвета, которые не видит на самом деле. Напомним, что цвета в цифровых камерах воспроизводятся по их компонентам в RGB или CMYG пространствах (обычных для фильтров на матрицах камер).

Для наших экспериментов понадобятся: цифровая камера, штатив (если камера плохо чувствительна к ИК, что характерно для большинства камер) и ИК фильтр. ИК фильтры в принципе доступны, хотя и не так широко как, к примеру, UV (ультрафиолетовые) или PL/PC (поляризационные). Если же найти такой фильтр вам не удалось или нет желания вкладывать деньги в эксперименты (минимум 30-50 у. е.), попробуйте заменить такой фильтр кусочком неэкспонированной проявленной стандартным образом позитивной пленки. Мы использовали пленку AGFA RSX 100. В качестве «настоящего» ИК фильтра — ИКС1. О нем читайте в первой части, посвященной фотографии в невидимом свете.

Для начала сделаем снимок без фильтров.
Обычная фотография

Камера Canon PowerShot G2, iso 100, 1/500 c, f/6,3, баланс белого «авто».

Для изготовления фильтра (проще говоря, крепления кусочка пленки к камере) понадобится комплект Cokin и адаптер для оптических насадок Canon. Вы можете решить эту задачу и по-другому.

Самодельный фильтр - Agfa + Cokin

Самодельный фильтр - Agfa + Cokin

Самодельный ИК фильтр в сборе.

Фильтр Agfa RSX 100

Камера Canon PowerShot G 2, «фильтр» AGFA RSX 100, iso 100, 0,6 c, f/6,3, баланс белого «авто». Сквозь кусочек пленки мир выглядит темным и окрашенным в зелено-голубой цвет. А камера неплохо справляется как с отработкой экспозиции (для G2 потребовалась коррекция в -1 ступень), так и с фокусировкой. Видеосигнал на дисплее камере усиливается и кадрировать удобно (поэтому компактные камеры удобнее зеркалок для целей ИК съемки). Алгоритм «реконструкции» цвета и автобаланс белого сразу «выдают» фотографию в условных цветах, что особенно хорошо заметно по передаче оттенков растительности.

Снимок с фильтром ИКС 1

Камера Canon PowerShot G 2, фильтр ИКС 1, iso 100, 1 c, f/6,3, баланс белого «авто», повышение контраста в RAW конверторе для Photoshop. Экспонометр камеры сильно ошибается (около 2 ступеней передержки), автофокус не работает. Но ошибка экспонометра не особенно критична, так как контраст ИК снимка не высок. Для уменьшения «смаза», вызванного ветром, была взята фотография с заметной недодержкой, которая хорошо вытягивается в RAW конверторе Photoshop. А при дистанции съемки более 5-10 м при диафрагме f/6,3 и нормальном фокусном расстоянии можно смело фокусироваться на бесконечность.

Насколько «глубок» самодельный ИК фильтр можно оценить, по черно-белому варианту снимков.

Снимок без фильтра
Снимок с фильтром AGFA RSX 100
Снимок с фильтром ИКС 1
Фотография, снятая без светофильтра
Светофильтр «Agfa RSX 100». Увеличенный и обработанный снимок 150 КБ здесь.
Фильтр ИКС 1. Увеличенный и обработанный снимок 150 КБ здесь.

Конечно, самодельному фильтру далеко до настоящего, но эффект есть: небо темнее, растительность светлее. Возможно взяв более плотный отрезок пленки, получим более сильный ИК фильтр. Но и Photoshop позволяет приблизить снимок к настоящему ИК (смотри увеличенные снимки).

Камера Canon PowerShot G 2 при съемке через фильтр ИКС 1 воспроизводит цвета таким образом, что получить многоцветное изображение практически невозможно даже при сильном повышении насыщенности. Различные установки баланса белого лишь меняют общий оттенок:

Снимок с фильтром ИКС 1

Снимок с фильтром ИКС 1

Снимок с фильтром ИКС 1

И сделать фотографию с условной передачей цвета можно, лишь выполнив пару снимков — один без фильтра, а другой с фильтром ИКС 1. Далее в Photoshop необходимо создать новый чистый лист и (для имитации Kodak Ektachrome Infrared Film) скопировать на его красный канал наиболее «представительный» из каналов фотографии с ИКС 1 фильтром, на зеленый — красный, на синий — зеленый.

Комбинированный снимок

На первый взгляд такая составная фотография (из ИК и обычной) выглядит не совсем так, как фотография с AGFA RSX 100 «фильтром» (что, в общем, и не обязательно, а совпадение почти случайное). Но если присмотреться, то легко понять, в чем причина несовпадения — длинная выдержка для ИК снимка (1 с) не позволяет точно «свести» каналы. Характерный красный цвет «зелени» получается только там, где листья не шевелил ветер или на траве. И если бы не было ветра, характер снимка был бы очень близок к снимку в условных цветах, выполненному с помощью цифровой камеры и «фильтра» AGFA RSX 100.

Комбинированный снимок

Если в той же фотографии оставить только ИК (в красном канале) и зеленый канал (в синем канале), то получится не менее интересная фотография в условных цветах (но уже других).

Продолжение о ИК и УФ фотографии с искусственными источниками освещения следует…






Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.