О чём речь?
Знакомые часто интересуются: зачем я занимаюсь невидимой фотографией? Инфракрасной, ультрафиолетовой, тепловой. Неужели там есть что-то интересное?
Поскольку лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, то вот вам небольшая демка. С 15-ю предметами. Здесь они в видимом спектре, а дальше мы на них посмотрим в других диапазонах:
[Видимый свет, 400-750 нм. F/6.3, 1/2500 сек, ISO 200, стеклянная 35-мм линза Nikkor. Снято на модифицированный Nikon D90 с удалёнными внутренними ИК/УФ фильтрами через светофильтр видимого света Kolari Vision Hot Mirror UV/IR Cut filter.]
Номерами обозначены:
1. Ультрафиолетовая лампа (диапазон UV-A)
2. Серебряный слиток
3. Американская одноцентовая монета, покрытая медью
4. Родиевое кольцо
5. Рюмка с белым вином
6. Разделочная доска, предположительно из ПВХ
7. Трава (на заднем плане)
8. Рюмка с красным вином
9. Кусок чёрного полиэтиленового мусорного мешка
10. Клочок бумаги с нанесённой на него полоской антизагарного крема
11. Включённый диодный фонарик
12. Карандаш
13. Пластинка кремния толщиной 0.8 мм
14. Горящая свеча
15. «Сердечко» из то ли селенита, то ли дымчатого кварца
Освещение — солнце.
Готовы? Поехали!
Ультрафиолетовый мир
[Ультрафиолет 350-400 нм. F/6.3, 1/5 сек, ISO 3200, стеклянная 35-мм линза Nikkor (что и определило нижнюю границу). Снято на модифицированный Nikon D90 с удалёнными внутренними ИК/УФ фильтрами. Фильтр Kolari Vision UV Ultraviolet Bandpass Transmission.]
Что изменилось? [Видимая картинка продублирована для облегчения сравнения]
1. Весьма ожидаемо, УФ лампа стала ярче.
3. А вот медь потемнела. Она, как известно, плохо отражает в УФ.
5. Белое вино стало… чёрным. Да, виноградное вино почти непрозрачно в ближнем ультрафиолете. С персиковым вином этот номер не проходит.
6. Разделочная доска потемнела катастрофически. А все царапины и порезы на ней ярко проступили. Патентую идею: использование ультрафиолетовой фотографии для различения досок свежеиспользованных и досок, простоявших долго без дела (здесь должен быть смайлик).
7. Трава тоже потемнела. В синем и УФ это характерно для всей растительности. Что представляло некоторую трудность для ранних фотографов, работавших с ортохроматической плёнкой.
10. Антизагарный крем. Его видно! Вот ещё применение: перед выходом на пляж фотографироваться в УФ и обнаруживать пробелы в антизагарном покрытии.
11. А что случилось с диодным фонариком? Нет, я его не выключал. Просто он в УФ не светит. Вероятно, это ещё одна из причин, по которой музеи с картинами стараются переходить на диодное освещение. Ибо от ультрафиолета краски иногда выцветают.
12. Карандаш, точнее жёлтая краска на нём, тоже потемнела.
14. Пламя свечи еле-еле заметно. Чего и следовало ожидать: температурка не та, чтобы всерьёз сиять в ультрафиолете.
15. А «сердечко»? Рэлеевское рассеяние его сгубило. Нет больше прозрачности, есть молочного вида камень.
Дальше?
Ближний инфракрас, 750-900 нм
[Ближний ИК, 750-900 нм. F/6.3, 1/2500 сек, ISO 1600, стеклянная 35-мм линза Nikkor. Снято на модифицированный Nikon D90 с удалёнными внутренними ИК/УФ фильтрами. Фильтр B+W #093 (87C).]
Что интересного наблюдается здесь?
1. Ультрафиолетовая лампа полностью заблокирована. Как и ожидалось.
2. Серебро почему-то потемнело, хотя должно здорово отражать в ИК. Почему? Потому что в слитке мы видим отражение неба. Состоящее в основном из голубого видимого света. Фильтр его подавил. Кто снимал в ближнем ИК, знает, насколько почти чёрным может казаться небо в этом диапазоне.
4. Однако вот относительная яркость родия по сравнению с медью или серебром упала. Потому что он действительно хуже отражает ближний ИК (см. Figure 5)
5. Белое вино совершенно прозрачно. Как и… красное! Оба стали похожи на простую воду.
7. Трава драматически посветлела. Что, опять же, свойственно практически любой растительности в этом диапазоне.
11. Диодный фонарик молчит.
14. А вот свеча светит, и светит ярко. Ну, понятно, при её-то температурах большая часть излучения приходится не на видимый свет.
15. А камушек-сердечко? Стал прозрачен, как простое стекло.
Продолжим.
Опять ближний ИК, но уже немного подальше: 1000-1050 нм.
Чтобы увидеть этот диапазон, я взял обычный светофильтр, вынул стекло, и вставил три пластинки кремния общей толщиной 2.4 мм. Вот так выглядит изделие:
А вот так — результат его применения:
[Ближний ИК, 1000-1050 нм. F/6.3, 1/2500 сек, ISO 1600, стеклянная 35-мм линза Nikkor. Снято на модифицированный Nikon D90 с удалёнными внутренними ИК/УФ фильтрами. Фильтр: 2.4 мм кремния .]
Картинка в целом похожа на предыдущую. Но имеются занятные отличия:
13. Кремниевая пластинка стала прозрачной. Сквозь неё прекрасно всё видно. Примерно вот так:
14. Пламя свечи стало ещё ярче.
И нет, металл не потемнел. Это просто виньетирование от несовершенства фильтра.
Продолжим.
Тепловой диапазон 6-14 мкм
По меркам этого кадра, все предыдущие сделаны практически на одной длине волны. Здесь же мы увеличиваем её сразу в десяток раз. В этом диапазоне светят предметы комнатной температуры, в том числе человеческое тело. Много интересного можно увидеть в тепле, но краткости ради ограничимся рамками демки.
Поскольку снималось со слегка другой точки, и в чуток разных композициях, привожу два кадра:
[Тепловой диапазон, 6-14 мкм. Камера SeekThermal CompactPRO. Параметры съёмки, к сожалению, в exif-е отсутствуют. На слух экспозиция около 1/10 секунды]
Что наблюдается?
5. Рюмки, как и любое стекло, в тепле непрозрачны. Зато видно, что их содержимое лишь недавно из холодильника.
9. Можно видеть сквозь чёрный полиэтилен! Это лучше различимо на нижнем кадре, где сквозь пластик отчётливо проступают нижняя часть стакана и карандаш.
10. Занятно, но на бумаге опять проступил антизагарный крем. Вероятно, из-за хорошего поглощения УФ он нагрелся сильнее бумаги и теперь отдаёт эту энергию в тепле.
11. Диодный фонарик светит, но почти не греет. В общем, хороший фонарик.
13. Кремниевая пластинка по-прежнему прозрачна.
14. А свеча ярка настолько, что просто пересвечена. Из-за чего, увы, на картинке это даже не сразу различимо.
А теперь — бонусный материал!
Комбинируем
Назначаем ультрафиолетовому свету синий канал, инфракрасу 750-800 нм — зелёный, а микрометровому — красный. И складываем всё вместе:
Многое тут же становится понятнее и яснее:
- Синие предметы ярки либо прозрачны в ультрафиолете.
- Жёлтые и зелёные, наоборот, в УФ отражают плохо, но ярки в ближнем ИК.
- А вот красные прозрачны или ярки вблизи 1 микрометра.
Всем спасибо и хорошего дня!
Статью можно скачать и сохранить в PDF (запасной миррор).
Комментарии (88)
Alexufo
11.10.2019 04:39Техника называется False Color или pseudo RGB. Переделать камеру можно самостоятельно или купить переделанную на ибее.
JustDont
11.10.2019 09:12Еще можно упомянуть, что в ближнем инфракрасном кремниевая пластинка еще не стала прозрачной, но из-за другой длины волн в ней отражается уже совсем не то же самое, что и в других диапазонах ^_^
eugeneb0 Автор
11.10.2019 09:41Любопытное наблюдение. Но всё ещё сложнее, на самом деле:
* В УФ пятна на пластине — это в основном грязь. Места, которые я залапал пластилином. А отражается там мало что.
* В видимом спектре честное отражение окна и занавески на балконе.
* А вот в первом ИК помимо занавески просвечивает ещё и задний план! Причём сначала пришлось в Фотошопе открыть, чтобы это увидеть. Зато сейчас гляжу на кадр и не понимаю, как это вообще можно было не углядеть. Явно же видно, как свечка проступает.
Забавно.
Victor_koly
11.10.2019 09:49А что случилось с диодным фонариком?
Ну это очевидно. Для излучения УФ нужны совсем другие вещества. Вроде GaN, AlN и ZnO.
drWhy
11.10.2019 10:16Спасибо, весьма интересно.
Оставлю пару ссылок на статьи на Хабре, как мне кажется, уместных в данной теме.
Первая — ликбез по цветовой температуре: Температура цвета от Skarubin_Aleksey.
Вторая — о расширении визуального восприятия объектов за счёт учёта поляризации ИК излучения тел:
Видеть невидимое. Поляризация в дальнем ИК (8-12мкм) от Pyhesty.
Кстати, вторую статью по ключевому слову «Поляризация» Хабрапоиск не нашёл, хотя им статья пестрит. Помог великий и могучий Гугл.Alexufo
11.10.2019 12:57И куда забыли статью BarsMonster мир глазами рака богомола? ))
Точнее:
Пятьдесят оттенков инфракрасногоdrWhy
11.10.2019 18:42+1Пятьдесят оттенков инфракрасного (BarsMonster)
Смотрим на мир глазами рака-богомола: ближний инфракрасный диапазон (vvzvlad)
Радиотелескоп (sergeyII)
Визуализация плотности или что такое шлирен-метод (Iroslove)
Правда, до рака-богомола нам далеко, сенсоров таких вроде бы нет пока.
fenst
11.10.2019 10:23+1Эх, такие бы статьи да на школьной скамье. Спасибо за эксперимент и пояснения.
Busla
11.10.2019 10:31-2с удалёнными внутренними ИК/УФ фильтрами
facepalm
синий (свето)фильтр пропускает только синий
красный — только красный
инфракрасный — пропускает только инфракрасный
а удалили вы из камеры защитный ИК светофильтр! Который отсекает ИК спектр.DistortNeo
11.10.2019 11:19+3Всем всё понятно, а вы решили докопаться. Если уж на то пошло, то это просто несовершенство языка, которое не может быть решено просто. Слово "фильтр" может означать как пропускание, так и отсечение, и конкретная семантика определяется из контекста, либо дополняется слово "блокирующий" или "пропускающий".
yeswell
11.10.2019 13:28Согласен с вами в части того, что комментатор выше просто придрался.
Но скажу, что обычно, когда говорят «фильтр», имеют ввиду нечто, что пропускает только объекты с определёнными свойствами.
Например, фильтр для воды (водный фильтр, фильтр воды) пропускает воду. Фильтр низких частот — только низкие частоты.
В вашей терминологии получается, что фильтр — всегда пропускающий.DistortNeo
11.10.2019 13:46А ультрафиолетовый фильтр что делает? По умолчанию — блокирует УФ, а не пропускает.
А фильтр шума? Отсекает шум.Busla
11.10.2019 15:21-1блокирует УФ защитный ульрафиолетовый фильтр
Например,
UV Protection Camera Lens Filter
www.amazon.com/AmazonBasics-UV-Protection-Lens-Filter/dp/B00XNMWU78
Это не несовершенство языка, а ваша безграмотность.Victor_koly
11.10.2019 18:10Где-то от 350 нм УФ блокирует практически любое стекло. Что-то вроде вот такого графика получаем (пример для неодимового стекла).
Конечно все зависит от толщины слоя диэлектрика. Но поглощение происходит именно в таком диапазоне потому, что ширина запр. зоны превышает энергию фотонов видимого света.
yeswell
11.10.2019 19:34Вы правы, беру свои слова обратно. Почему-то не замечал такого варианта употребления
eugeneb0 Автор
11.10.2019 20:00Слово «фильтр» может означать как пропускание, так и отсечение, и конкретная семантика определяется из контекста
Совершенно верно! Неоднозначность. Усугубляемая тем, что я последние лет *дцать привык про эти вещи по-английски читать и думать. Увы, не замечая, как кальки вместе с особенностями переносятся при переводе на русский.
Alexufo
11.10.2019 12:55ИК фильтр в камерах защищает только ваши художественные таланты.
Для исследовательских целей он там вообще не вперся. Но из-за дешевизны камер дешевле удалять чем брать китайщину в 5mpx без ИК фильтра р приклеивать ей на скотч ещё объективы.Busla
11.10.2019 15:28ИК фильтр ставят, чтобы на снимках получалось то же самое, что человек наяву видит. А иначе случаются всякие казусы.
Alexufo
11.10.2019 16:12Именно это я и назвал защитой художественных талантов, взглядов)
Кстати на смартфонах из-за ярого спроса на резкие фоточки ночью, ИК фильтры ставят значительно слабее. Они значительно чувствительнее к ИК чем фотоаппараты, проверяется тем же пультом от телевизора.vanxant
12.10.2019 01:58Ещё свечками и прочими спичками в темноте. Там где глаз видит красивое пламя свечи, у дешёвой китайчатины просто белый засвеченный столб вверх.
Amenothis
11.10.2019 10:44А если осветить лист бумаги с текстом теплым ламповым светом и сфотографировать в ближнем ИК, будет ли видно текст?
Alexufo
11.10.2019 12:501. Все зависит от состава чернил. Если это не сок а тоннер и чернила от ручки, карандаш — да.
2. В составе теплого лампового света дофига ИК. Поэтому камера зафиксирует его отражение.
Вообще рекомендуется брать галогеновые лампы. Там спектр очень широкий.Amenothis
11.10.2019 15:10Меня как раз интересует вопрос, как сделать так, чтобы текст было не видно, ну и вообще любой рисунок, а осталась только форма объекта. Я думал, что если горячим светом от галогеновой лампы осветить, то возможно разница в температуре между чернилами/краской и бумагой будет невелика и они исчезнут. Но у меня до экспериментов руки не дошли, не хочется камеру переделывать, подумал может вы это проверяли на практике.
Alexufo
11.10.2019 16:02Возьмите лучше всего крем от загара. Он прозрачный но прекрасно задерживает UV
Skerrigan
Простите за очень глупый вопрос — как вы делали комбинированный снимок?
И вообще, какое ваше оборудование? У обычного человека есть шанс получить хотя бы приближенное что-то, имея на руках зеркалку (естественно с учетом доп навеса)?
VerdOrr
«Навес» тут — дело десятое — сначала придется «напильником» поработать. Как пример — habr.com/ru/post/408507
eugeneb0 Автор
Комбинирование очень просто. Открываем три снимка в фотошопе. Переделываем каждый в чёрно-белый снятием насыщения (допустимо, ибо они и так уже почти чб). Открываем новую картинку, делаем в ней три слоя. В каждый слой вставляем один из снимков. В первом с помощью Levels убираем весь зелёный и красный сигнал. Во втором — синий и красный. В третьем оставляем только красный. Складываем методом Difference. Каждый слой чуть-чуть двигаем для лучшего совмещения (работалось со штатива, но крошечные подвижки всё равно есть).
Оборудование? Всё перечислено в подписях к кадрам. Фильтры продаются на интернете. Переделками камер много контор занимаются. Ну, обойдётся всё в сумме, наверное, под тысячу долларов. Но в Штатах это ещё скорее любительского уровня деньги.
Skerrigan
Посыпаю голову пеплом — вы правы, не заметил глазами подписей ко всем снимкам :(
Честное спасибо за ликбез.
VerdOrr — аналогично благодарю!
Alexufo
Мне казалось что проще открыть закладку channels и копипастой вставить в соответствующие каналы соответствующие монохромные изображения из других каналов другого файла. Ну или прямо с полотна, слив слои.
Фотографировать на фиксированном фокусе не пробовали? Есть разница в резкости между уф и ИК?
eugeneb0 Автор
У меня, когда склеивал, с работы доступ только к очень старой машине был. А там — Photoshop LE 5.0. А так да, ваш способ попроще будет.
Фокус на каждый кадр устанавливался заново. Но я заметил, что размеры и пропорции картинок совпадают не совсем один в один. Видимо, какие-то нескомпенсированные эффекты второго порядка всё-таки вылезают. Порядка 1 пиксела на ширину кадра.
Alexufo
Попробуйте с фикс фокусом. Посмотрите как длина волны влияет на резкость. Думаю с этим связаны и масштабные искажения. Прошивочки в камерах судя по всему ой как хорошо делают это в тихаря.
vconst
timoteo_cirkla
Собственно, аналогично делается и в другом растровом графическом редакторе, в GIMP.