Детали невидимого


часть 3 (часть 1, часть 2)

1840 году Уильям Генри Фокс Тальбот сообщил о своем методе сохранения изображения калотипии (съемка на бумагу, пропитанную йодистым серебром и сенсибилизированную галлонитратом серебра, проявка галлонитратом серебра, фиксирование гипосульфитом). Джон Гершель в том же году применил этот метод в спектроскопии и обнаружил, что границы «почернения» выходят за те пределы, которые видит глаз на спектре, даваемом призмой. Это означало, что новый инструмент позволял видеть то, что наш глаз никак видеть не мог. Казалось бы, в невидимом ориентироваться сложно, но наука нашла способ применить это новое зрение. И очень точный способ. Уже в 1842 году Джон Уильям Дрейпер с помощью призмы и даггеротипии в спектре солнца обнаружил линии поглощения, которые Фраунгофер и Волластон невооруженным глазом видеть не смогли. Химическая фотография расширила наше зрение от границ «фиолетовое-оранжевое» до «лавандовое-сверхкрасное» (диапазон УФ-ИК в тогдашней терминологии Гершеля).

Известно, что «тепло» видят некоторые змеи, а ультрафиолет — насекомые. «Змеиное» чутье и коротковолновый диапазон уже доступны и нам, как с помощью приборов ночного видения и медицинских тепловизоров и рентгеновских установок, так и пленок и матриц.

Практически любая цифровая камера может использоваться для визуализации ближних ИК и УФ. К сожалению, современные камеры с высоким разрешением и диапазоном выдержек, ограниченным 10-20 секундами, а iso — 400-800 практически слепы, если установить на них ИК или УФ фильтры и использовать обычные источники света. Поэтому для экспериментов лучше брать старенькие 2-4 Мп камеры.

Матрицы цифровых камер чувствительны к УФ и ИК свету. И если бы они не прикрывались фильтрами, отрезающими эти участки спектра, то изображение было бы искажено невидимым сигналом. (Фотографы, которые пользуются УФ фильтрами, легко поймут, о чем идет речь). Эффективность фильтров высока и потому если для света видимого диапазона выдержки измеряются сотыми долями секунд, то для невидимого при тех же экспозиционных условиях — десятками и сотнями секунд. «Штатная» система устранения фильтра, позволяющая снимать в ИК (и УФ) реализована во многих камерах SONY. С помощью SONY Cyber-shot DSC-V3 попытаемся найти «детали» невидимого мира. Чтобы было с чем сравнивать, снимем сначала набор различных предметов в нормальном режиме.

Нормальный режим

Нормальный режим, лампа накаливания, iso 100, 1/60 с, f/3,5

Снимем в нормальном режиме тот же набор предметов за фильтрами ИКС 1 и УФС 6:

Нормальный режим, фильтр ИКС 1, лампа накаливания, iso 400, 30 c, f/8
Нормальный режим, УФС 6, лампа накаливания, iso 400, 30 c, f/3,5
ИК фильтр на камере
УФ фильтр на камере
Фрагменты (обработка: уровни, насыщенность):
фрагмент, ИК
фрагмент,  УФ
фрагмент, ИК
фрагмент, УФ
фрагмент, ИК
фрагмент, УФ
фрагмент, ИК
фрагмент, УФ

От привычных цветов ничего не осталось. Камера в меру сил «воспроизводит» яркости, а система баланса белого по-своему их трактует. Чувствительность камеры в нормальном режиме в ИК и УФ диапазонах невелика. Падение чувствительности для ИК диапазона 11 ступеней.

В «ночном режиме» матрица SONY Cyber-shot DSC-V3 не защищена фильтром и чувствительность в ИК и УФ области существенно выше (разница для ИКС 1 и УФС 6 всего 3-4 ступени выдержки от видимого диапазона):

Режим «ночной», лампы накаливания, фильтр ИКС 1, iso 100, 1/6 c, f/3,5
Режим «ночной», внешняя вспышка, фильтр ИКС 1, iso 100, 1c, f/3,5. Выдержка в 1 с выбрана для того, чтобы вручную запустить внешнюю вспышку
Ночной режим, ИКС1, лампы накаливания
Ночной режим, ИКС 1, внешняя вспышка
Режим «ночной», лампы накаливания, фильтр УФС 6, iso 100, 1/6 c, f/3,5
Ночной режим, фильтр УФС6, лампы накаливания

При съемке в УФ и ИК можно с одинаковым успехом пользоваться как лампами накаливания, так и вспышками. Для съемки в УФ удобна еще УФ лампа:

УФ лампа

Лампа светит как в ближнем УФ, так и немного в видимом диапазоне. При съемке за встроенным фильтром, отрезающим ИК и УФ, проявляются эффекты флюоресценции, без фильтра (в «ночном режиме») — фотография результат комбинации видимого и УФ света.

Нормальный режим, лампа УФ, iso 100, 1c, f/3,5
Режим «ночная съемка», лампа УФ, iso 100, 1c, f/3,5
Нормальный режим
"Ночная съемка"
Фрагменты:
фрагмент, УФ лампа, нормальный режим
фрагмент, УФ лампа, ночной режим
фрагмент, УФ лампа, нормальный режим
фрагмент, УФ лампа, ночной режим
фрагмент, УФ лампа, нормальный режим
фрагмент, УФ лампа, ночной режим

В зависимости от того, в какой полосе спектра мы снимаем, становятся заметны одни и теряются другие детали. Для того чтобы продемонстрировать информативность для нас цветового контраста, далее в сводной таблице вместе с ИК и УФ приведены и фрагменты цветных снимков в монохромном представлении (desaturate, Photoshop).

Цветной снимок
фрагмент
фрагмент
Цветной снимок, desaturate
фрагмент
фрагмент
За фильтром
ИКС 1
фрагмент
фрагмент
За фильтром
УФС 6
фрагмент
фрагмент

Обратите внимание на контраст желтого и красного на цветке. И представьте, что ни в каком из режимов не цветной съемки "узор" цветка неразличим, то есть глаз воспринимает яркости одинаково во всем диапазоне видимых длин волн. Некоторым насекомым «приходится» использовать еще и УФ, «стоящий в стороне» от видимого спектра и «контрастный» к нему для их глаз, чтобы не ошибиться в выборе цветка или при идентификации своего сородича.

Если внимательно посмотреть на скол минерала (фрагменты выше), то в УФ диапазоне некоторые детали, которые в других областях спектра почти не видны, хорошо различимы.

Цветной снимок
фрагмент
фрагмент
Цветной снимок, desaturate
фрагмент
фрагмент
За фильтром
ИКС 1
фрагмент
фрагмент
За фильтром
УФС 6
фрагмент
фрагмент

В ИК диапазоне деньги становятся обычной бумагой, а в УФ их скрытые детали светятся.

Посмотрим с помощью камеры Canon PowerShot G2 и фильтров на цветок в несколько иной цветовой гамме. Сверху вниз: обычная съемка, тот же фрагмент после применения команды desaturate, при освещении УФ лампой, за фильтром УФС 6 при освещении УФ лампой, за фильтром УФС 6 при освещении лампой накаливания. Обратите внимание на то, что видимый белый далеко не бел в УФ диапазоне и фильтр УФС 6 пропускает не только УФ, но и ИК.

Canon PS G2, примула

К сожалению, время года не позволило найти пример цветка, узор которого хорошо виден в УФ и невидим в видимом нам диапазоне, если «потерять» информацию о цвете. Но в природе это случается. Когда придет лето, обязательно снимем лапчатку. Желающие могут посмотреть этот обычный и удивительный цветок здесь .

И еще несколько наборов предметов, снятых камерами Canon PowerShot G2 и Canon EOS 300D:

Canon PowerShot G2, iso 100, 1/50 c, f/8, освещение лампа накаливания, свечи
Canon G2
Canon EOS 300D, iso 200, 1/10 c, f/16, освещение лампа накаливания, свечи
Canon EOS 300D
Canon Power Shot G2, ИКС3, iso 200, 8 c, f/8,
AF не работает (недостаточно света) — ручная фокусировка,
на дисплее камеры изображение хорошо видно
Canon PowerShot G2, ИКС 3
Canon EOS 300D, ИКС3, iso 200, 240 c, f/16,
AF не работает,
в видоискатель ничего не видно
Canon EOS300D, ИКС3
Canon PowerShot G2, УФС 6, iso 200, 15 c, f/8,
AF не работает, экспонометр не работает,
дисплей работает,
RAW конвертор Photoshop +2EV
Canon PS G2, УФС6
Canon EOS 300D, УФС 6, iso 200, 1200 c, f/16,
AF не работает,
RAW конвертор Photoshop +2EV
Canon EOS300D, УФС6

Если найти ИК и УФ фильтры не просто, то УФ лампу (детектор валюты) купить можно. С ее помощью в темноте можно обнаружить не менее интересные вещи, чем «за фильтрами». Тем более что не все современные цифровые камеры хоть что-то за ними видят.

Canon G2, лампа накаливания
Canon G2, УФ лампа, флюоресценция

Обычная съемка без фильтров, камера Canon PowerShot G2, освещение лампы накаливания (верхний снимок) и УФ лампа (нижний)

Парадокс, но то, что было на виду — радуга, объектом для изучения в невидимом диапазоне стала лишь сто лет спустя. Радугу в ИК диапазоне запечатлел на пленке Роберт Гринлер в 1966 году. Свои чувства он выразил так: «Проявив пленку я впервые увидел инфракрасную радугу, которая, с доисторических времен появляясь в небе, оставалась незамеченной». Дождемся лета и снимем радугу. Роберт Гринлер снимал ее в брызгах садовой поливалки.






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.