Фотография за пределами видимого диапазона


Немного теории

Границами видимого (глазом) диапазона принято считать ультрафиолетовую УФ (380 нм) и инфракрасную ИК (760 нм). Все что находится за ними, глаз не различает. Сетчатка, на самом деле, чувствительна и к более коротковолновой зоне спектра. Но хрусталик и стекловидное тело защищают ее от относительно «жесткого» излучения. Тем не менее, сетчатка может воспринимать «остатки» ультрафиолета в виде флюоресцентного голубоватого свечения хрусталика (переизлучения в более длинноволновой зоне спектра). В ИК диапазоне мы не видим, так как в противном случае слепили бы себя своим же теплом.

За пределами видимой зоны спектра излучение не кончается. И механизмы и принципы оптики продолжают действовать (там есть и линзы и зеркала). Радиолокаторы видят в невидимой глазу зоне радиодиапазона (еще более длинноволновой, чем ИК), а зеркала-тарелки для радиоволн повсеместно портят архитектурные виды. Источники света светят и в ИК и в УФ диапазоне. А в горах и у моря без УФ фильтра не обойтись, иначе то, что невидимо глазу может существенно испортить снимки (у моря и в горах нет дымки, поглощающей ультрафиолет). Рассеянный свет, дымка создает впечатление глубины пространства, но если вам нужна четкость черно-белого снимка и для далеких предметов — поставьте на камеру оранжевый фильтр.

Зона УФ условно распространяется до 1 нм, а ИК до 1 мм. Атмосфера (озон, пар, пыль) сильно поглощает и рассеивает участок диапазона 10-300 нм, а стекло отсекает и более длинные волны, поэтому для фотографии (без дополнительных источников света и специальных объективов) можно использовать фактически только ближнюю зону УФ — 300-400 нм.

Главное ограничение все же фотоматериалы. Несенсибилизированные светочувствительные материалы чувствительны в диапазоне 350-450 нм, поэтому на заре фотографии ничего кроме «синего» цвета и УФ запечатлеть было нельзя. Зато в фотолаборатории при печати можно использовать красные и зеленые светофильтры и контролировать процесс проявки визуально. Для съемки в ИК диапазоне нужны специальные фотоматериалы. Обычно ИК пленки требуют соблюдения особых условий хранения и эксплуатации, а корпус камеры не должен быть «прозрачным» для лучей, засвечивающих ИК пленку.

Чтобы проиллюстрировать различные аспекты видимой и «невидимой» фотографии рассмотрим следующий флеш-ролик. На нем графически представлены (условно, но близко к действительным значениям): спектр, видимых глазу цветов, спектры источников освещения, спектральная чувствительность глаза и фотоэмульсий, спектральные характеристики фильтров и стекла. По умолчанию включен только видимый спектр. Для того чтобы понять, что можно снять на определенную фотоэмульсию при определенном источнике света и с определенным фильтром нужно «включить» (поставить галочку) нужные элементы. На пересечение останется тот участок спектра, который будет снят или видим.

Отметим следующие важные для фотосъемки моменты:

1) спектральные состав света, когда Солнце находится в зените позволяет снимать и в ИК и в УФ диапазоне и это единственный мощный и универсальный источник света; свет Солнца над горизонтом практически полностью лишен УФ составляющей;

2) лампа накаливания хорошо подойдет только для ИК съемки;

3) свет вспышки содержит как ИК, так и УФ излучение;

4) максимум чувствительности глаза при нормальном освещении лежит около 555 нм, а в сумерках около 510 нм (эффект Пуркинье);

5) практически все фотоматериалы подходят для УФ съемки, а для ИК только инфрахроматические;

6) оптическое стекло с увеличением толщины «отрезает» все больше ультрафиолета; для фотосъемки лучше использовать старые объективы или специальные современные;

7) фильтр на матрице цифровой камеры отрезает значительную часть ИК и УФ излучения;

8) степень пропускания излучения фильтров и оптического стекла зависит от их толщины; некоторые фильтры, непрозрачные для видимого света могут пропускать одновременно и ИК и УФ.

Практика

Для фотосъемки в «невидимых» лучах будем использовать цифровые фотокамеры. Известный тест на «чувствительность» к ИК диапазону — снять пульт ДУ (источник ИК направлен в объектив камеры, кнопка на пульте нажата) позволяет определить подходит ли камера для ИК съемки. Если на фотографии или дисплее компактной камеры хорошо видно свечение ИК источника пульта — подходит. На матрице обычно установлен фильтр, существенно отрезающий ИК и УФ излучение, поэтому чтобы снимать в этом диапазоне, потребуются длинные выдержки и фильтры, еще более эффективно отрезающие видимый свет (используются и тонкие эбонитовые пластины). Далее приведена таблица распространенных ИК фильтров различных производителей, в которой указаны границы полного отсечения и 50% пропускания ИК излучения.

Фильтр Kodak
0%
50%
WRATTEN 88 A
-
-
5715 (RG715)
720
750
WRATTEN 87
-
-
5780
740
795
WRATTEN 87 C
093
-
5830
790
850
WRATTEN 87 B
-
RM90
5850
820
930
WRATTEN 87 A
094
RM100
5100
880
1050

Для фотосъемки использовались отечественные светофильтры УФС 6 (4 мм), ИКС 1 и более контрастный ИКС 3 (2,5 мм), фотокамеры Canon EOS 300D и Canon PowerShot G2, комплекты крепления Cokin. Установить сравнительно толстые фильтры в стандартные держатели для фильтров Cokin оказалось невозможно, поэтому фильтр просто крепился резинками к кольцу Cokin. Если все же вам удастся прикрепить фильтр к держателю Cokin стандартным образом, хорошо закройте все щели фольгой, иначе на длинных выдержках остатки видимого света засветят матрицу сильнее ИК.

Фильтры
Кольцо Cokin и фильтры
Canon 300D
Canon G2
Фильтры на Canon 300D
Фильтры на Canon G2

При фотосъемке в ИК и УФ диапазоне есть две «трудности», в которых эксплуатационные особенности «цифры» оказываются очень полезными. Эти трудности — определение экспозиции и наводка на фокус. Так как «на глаз» не то ни другое в случае «невидимого» света не настроишь, то приходится делать несколько дублей и по снимку на дисплее уже вводить необходимые коррективы. Определить экспозицию проще, чем правильный фокус. Ведь фокус для «зеленых » видимых лучей и ИК или УФ не совпадают (поэтому в хороших современных объективах эти невидимые глазу, но видимые пленкой лучи стараются полностью отрезать, чтобы они не уменьшали видимую на отпечатке резкость и контраст). Приходится устанавливать дистанцию на глаз и диафрагмировать объектив. Компактные цифровые камеры типа Canon G2, обладая маленькой матрицей и большей относительной глубиной резкости при той же диафрагме, удобней для первого метода (фокусировка на глаз). Но при выдержке в 10 секунд и чувствительности 400 картинка у них получается очень шумной. С зеркальной камерой придется сделать больше дублей, пробую различные дистанции фокусировки, но изображение будет более чистым.

Yashica ИК
На хорошем объективе обычно есть специальная метка (красная линия «R») для ИК съемки. Это конечно плюс, но универсальной линии для разных ИК фильтров и пленок нет, как ее нет и для УФ. Поэтому метод проб, в общем, единственный.

Фотографии

Солнечный день

Фото
Canon EOS 300D, ISO 100, f/9,0, 1/200 с.

Фото ИК
ИКС 1, Canon EOS 300D, ISO 800, f/11,0, 15 с.

Фото ИК
ИКС 1, Canon EOS 300D, ISO 800, f/11,0, 15 с, обработка Photoshop.

Пасмурный день

Фото
Canon EOS 300D, ISO 200, f/4,0, 1/1250 с.

Фото ЧБ
Canon EOS 300D, ISO 200, f/4,0, 1/1250 с, обработка в Photoshop - преобразование в монохромное изображение.

Фото УФ
УФС 6, Canon EOS 300D, ISO 400, f/8,0, 30 с. Действуют УФ и ИК.

Фото УФ ЧБ
УФС 6, Canon EOS 300D, ISO 400, f/8,0, 30 с, обработка в Photoshop — преобразование в монохромное изображение.

Фото ИК
ИКС 1, Canon EOS 300D, ISO 400, f/8,0, 90 с.

Фото ИК ЧБ
ИКС 1, Canon EOS 300D, ISO 400, f/8,0, 90 с, обработка в Photoshop — преобразование в монохромное изображение.

Обратите внимание на зелень, отражения на воде и стены домов, а так же на «глубину пространства» на ЧБ вариантах снимков, сделанных с разными фильтрами и без них.

Источники:

  • Д.С. Гурлев. Справочник по фотографии (Светотехника и материалы). (Киев, «Техника»).
  • Р. Хейман. Светофильтры. (Издательство «МИР»).

Ссылки:

Планируется продолжение: ИК и УФ с искусственными источниками света.





Дополнительно

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.