Вверху: дерево, сфотографированное в ближнем инфракрасном диапазоне. Внизу: то же дерево в видимой части спектра .
В инфракрасной фотографии используемая фотопленка или датчик изображения чувствительны к инфракрасному свету . Используемая часть спектра называется ближней инфракрасной областью, чтобы отличить ее от дальней инфракрасной области спектра, которая является областью тепловидения . Длины волн , используемые для фотографии, находятся в диапазоне от примерно 700 до примерно 900 нм. Пленка обычно чувствительна и к видимому свету, поэтому используется фильтр, пропускающий инфракрасное излучение; это позволяет инфракрасному (ИК) свету проникать в камеру, но блокирует весь или большую часть спектра видимого света (таким образом, фильтр выглядит черным или темно-красным). («Инфракрасный фильтр» может относиться либо к этому типу фильтра, либо к фильтру, который блокирует инфракрасное излучение, но пропускает волны другой длины.)
Когда эти фильтры используются вместе с пленкой или датчиками, чувствительными к инфракрасному излучению, можно получить « внутрикамерные эффекты »; изображения в искусственных цветах или черно-белые изображения со сказочным, а иногда и мрачным видом, известные как «эффект дерева», эффект, который в основном вызывается листвой (например, листьями деревьев и травой), сильно отражающей, так же, как видимый свет отражается от снег. [1] Существует небольшой вклад флуоресценции хлорофилла , но он незначительный и не является реальной причиной яркости, видимой на инфракрасных фотографиях. Эффект назван в честь пионера инфракрасной фотографии Роберта В. Вуда , а не в честь дерева, которое не сильно отражает инфракрасное излучение.
Другие атрибуты инфракрасных фотографий включают очень темное небо и проникновение атмосферной дымки, вызванное меньшим рассеянием Рэлея и рассеянием Ми соответственно по сравнению с видимым светом. Темное небо, в свою очередь, приводит к уменьшению инфракрасного света в тенях и темным отражениям неба от воды, а облака будут сильно выделяться. Эти длины волн также проникают в кожу на несколько миллиметров и придают портретам молочный вид, хотя глаза часто кажутся черными.
До начала 20 века инфракрасная фотография была невозможна, поскольку эмульсии галогенида серебра не чувствительны к более длинным волнам, чем синий свет (и, в меньшей степени, зеленый свет), без добавления красителя, действующего в качестве сенсибилизатора цвета. [2] Первые инфракрасные фотографии (в отличие от спектрографов), которые были опубликованы, появились в февральском выпуске журнала The Century Magazine за 1910 год и в октябрьском выпуске журнала Royal Photographic Society Journal за 1910 год для иллюстрации работ Роберта В. Вуда , открывшего необычные эффекты, которые теперь носят его имя. [3] [4] [5] RPS координировало мероприятия, посвященные столетнему юбилею этого события в 2010 году. [6] Фотографии Вуда были сделаны на экспериментальную пленку, которая требовала очень длинной выдержки; таким образом, большая часть его работ была посвящена пейзажам. В следующем наборе инфракрасных пейзажей, сделанных Вудом в Италии в 1911 году, использовались пластины, предоставленные ему CEK Mees из Wratten & Wainwright. Меес также сделал несколько инфракрасных фотографий в Португалии в 1910 году, которые сейчас находятся в архивах Kodak.
Фотопластинки, чувствительные к инфракрасному излучению, были разработаны в Соединенных Штатах во время Первой мировой войны для спектроскопического анализа, а сенсибилизирующие инфракрасное излучение красители исследовались для улучшения проникновения дымки при аэрофотосъемке. [7] После 1930 года новые эмульсии от Kodak и других производителей стали полезны для инфракрасной астрономии . [8]
Инфракрасная фотография стала популярной среди любителей фотографии в 1930-х годах, когда в продажу поступила подходящая пленка. The Times регулярно публиковала пейзажные и аэрофотоснимки, сделанные штатными фотографами с использованием инфракрасной пленки Ilford . К 1937 году было доступно 33 вида инфракрасной пленки от пяти производителей, включая Agfa , Kodak и Ilford. [9] Также была доступна инфракрасная кинопленка, которая использовалась для создания эффектов смены дня и ночи в кинофильмах. Ярким примером являются псевдоночные воздушные сцены в фильме Джеймса Кэгни и Бетт Дэвис « Невеста пришла наложенным платежом» . [10]
Инфракрасная фотография в искусственных цветах стала широко практиковаться с появлением пленок Kodak Ektachrome Infrared Aero Film и Ektachrome Infrared EIR. Первая версия пленки, известная как Kodacolor Aero-Reversal-Film, была разработана Кларком и другими сотрудниками Kodak для обнаружения камуфляжа в 1940-х годах. Пленка EIR стала более широко доступна в 35-миллиметровой форме в 1960-х годах, но с тех пор ее производство прекращено.
Инфракрасная фотография стала популярной среди ряда записывающихся артистов 1960-х годов из-за необычных результатов; Джими Хендрикс , Донован , Фрэнк Заппа и Grateful Dead выпустили альбомы с инфракрасными обложками. Неожиданные цвета и эффекты, которые может создавать инфракрасная пленка, хорошо сочетаются с психоделической эстетикой, возникшей в конце 1960-х годов. [ нужна цитата ]
Инфракрасный свет находится между видимой и микроволновой частями электромагнитного спектра . Инфракрасный свет имеет диапазон длин волн, точно так же, как видимый свет имеет длину волны от красного до фиолетового. «Ближний инфракрасный» свет по длине волны ближе всего к видимому свету, а «дальний инфракрасный» свет ближе к микроволновой области электромагнитного спектра . Более длинные волны дальнего инфракрасного диапазона имеют размер головки булавки, а более короткие волны ближнего инфракрасного диапазона имеют размер клеток или микроскопичны.
Большинство объективов для 35-мм зеркальных фотокамер и зеркальных фотокамер среднего формата с ручной фокусировкой имеют красную точку, линию или ромб, часто с красной буквой «R», называемой индексной меткой инфракрасного излучения, которую можно использовать для достижения правильной фокусировки в инфракрасном диапазоне; многие автофокусные объективы больше не имеют этой отметки. Когда однообъективная зеркальная (зеркальная) камера оснащена непрозрачным для видимого света фильтром, зеркальная система становится бесполезной как для кадрирования, так и для фокусировки, необходимо скомпоновать изображение без фильтра, а затем прикрепить фильтр. Для этого необходимо использовать штатив, чтобы композиция не менялась. Резкую инфракрасную фотографию можно сделать со штатива, с узкой диафрагмой (например,f/8) [ нужна ссылка ] и длинная выдержка без компенсации фокусировки, однако более широкие диафрагмы, напримерf/2,0может создавать резкие фотографии только в том случае, если объектив тщательно перефокусирован на инфракрасную индексную метку и только если эта индексная метка соответствует используемому фильтру и пленке. Эффекты дифракции внутри камеры сильнее на инфракрасных длинах волн, поэтому слишком сильное закрытие объектива может фактически снизить резкость.
Большинство апохроматических линз («APO») не имеют индексной метки инфракрасного диапазона, и их не нужно перефокусировать для инфракрасного спектра , поскольку они уже оптически скорректированы в ближний инфракрасный спектр. Катадиоптрические линзы не часто требуют такой регулировки, поскольку их зеркальные элементы не страдают хроматической аберрацией , и поэтому общая аберрация сравнительно меньше. Катадиоптрические линзы, конечно, по-прежнему содержат линзы, и эти линзы по-прежнему обладают дисперсионным свойством.
Зум-объективы могут рассеивать больше света через свои более сложные оптические системы, чем объективы с постоянным фокусным расстоянием, то есть объективы с фиксированным фокусным расстоянием; например, инфракрасная фотография, сделанная с помощью объектива с постоянным фокусным расстоянием 50 мм, может иметь больший контраст, чем то же изображение, сделанное с фокусным расстоянием 50 мм и увеличением 28–80.
Некоторые производители объективов, такие как Leica, никогда не ставят ИК-маркеры на свои объективы. Причина этого в том, что любой индексный знак действителен только для одной конкретной комбинации ИК-фильтра и пленки и может привести к ошибке пользователя. Даже при использовании объективов с индексными метками рекомендуется проверить фокусировку, поскольку между индексной меткой и плоскостью объекта съемки может быть большая разница.
Многие обычные камеры можно использовать для инфракрасной фотографии, где под инфракрасным понимается свет с длиной волны лишь немного большей, чем у видимого света. Фотография с более длинными волнами обычно называется термографией и требует специального оборудования.
При наличии некоторого терпения и изобретательности можно использовать большинство пленочных фотоаппаратов. Однако некоторые камеры 1990-х годов, в которых использовалась 35-миллиметровая пленка , оснащены инфракрасными датчиками в отверстиях звездочки, которые могут запотевать инфракрасную пленку (по этой причине в их руководствах может быть предостережение от использования инфракрасной пленки). Другие пленочные фотоаппараты не полностью непрозрачны для инфракрасного света.
Черно-белые инфракрасные негативные пленки чувствительны к длинам волн в ближнем инфракрасном спектре от 700 до 900 нм , а большинство из них также чувствительны к длинам волн синего света. Заметный эффект ореола или свечения, часто наблюдаемый на светлых участках инфракрасных фотографий, является артефактом черно-белой негативной пленки Kodak High Speed Infrared (HIE) , а не артефактом инфракрасного света. Свечение или размытие вызвано отсутствием слоя, препятствующего ореолу, на обратной стороне пленки Kodak HIE. Это приводит к рассеянию или размытию светлых участков, которые обычно поглощаются слоем, препятствующим ореолу, в обычных пленках.
Большая часть черно-белых инфракрасных художественных, пейзажных и свадебных фотографий выполняется с использованием оранжевых (15 или 21), красных (23, 25 или 29) или визуально непрозрачных (72) фильтров над объективом, чтобы блокировать видимый синий цвет. свет от экспозиции. Целью фильтров в черно-белой инфракрасной фотографии является блокирование синих волн и пропускание инфракрасного излучения. Без фильтров инфракрасные негативные пленки очень похожи на обычные негативные пленки, поскольку чувствительность к синему снижает контраст и эффективно противодействует инфракрасному эффекту пленки. Некоторые фотографы используют оранжевые или красные фильтры, чтобы позволить небольшому количеству синих волн достичь пленки и тем самым снизить контраст. Очень темно-красные (29) фильтры блокируют почти весь синий цвет, а визуально непрозрачные (70, 89b, 87c, 72) фильтры блокируют все синие, а также видимые красные волны, в результате чего получается более чистая инфракрасная фотография с более выраженным контрастом. .
Некоторые пленки, чувствительные к инфракрасному излучению, такие как Kodak HIE, следует загружать и выгружать только в полной темноте. [11] Для инфракрасных черно-белых пленок требуется особое время проявления, но обычно проявление достигается с помощью стандартных проявителей для черно-белых пленок и химикатов (например, D-76). Пленка Kodak HIE имеет основу из полиэфирной пленки , которая очень стабильна, но очень легко царапается, поэтому при обращении с пленкой Kodak HIE на протяжении всего процесса проявления и печати/сканирования необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить пленку. Пленка Kodak HIE была чувствительна к длине волны 900 нм.
По состоянию на 2 ноября 2007 г. «KODAK объявляет о прекращении производства» инфракрасной 35-мм пленки HIE, объясняя это тем, что «спрос на эту продукцию в последние годы значительно снизился, и продолжать производство больше нецелесообразно, учитывая малый объем, возраст рецептур продуктов и сложность задействованных процессов». [12] [13] На момент публикации настоящего уведомления HIE Infrared 135-36 был доступен по розничной цене около 12 долларов за рулон в пунктах доставки по почте в США.
Вероятно, самым большим препятствием для фотографирования на инфракрасную пленку была растущая сложность получения пленки, чувствительной к инфракрасному излучению. По состоянию на 20 октября 2020 года [обновлять]прекращение производства Kodak HIE и IR820 компании Efke сузило выбор черно-белой инфракрасной пленки до пленки Rollei Infrared 400, которая стала единственной ИК-пленкой на рынке с хорошей чувствительностью выше 750 нм; Пленка Роллея простирается за пределы 750 нм, но ИК-чувствительность очень быстро падает.
Цветные пленки, пропускающие инфракрасное излучение , основаны на эмульсии , которая, как и стандартная цветная пленка, содержит как минимум три отдельных светочувствительных слоя. Каждый слой специально сенсибилизирован для получения желаемого цвета. Зерна освещенного галогенида серебра в этих слоях реагируют с восстановителем с образованием частиц металлического серебра. При этом образуется окисленный проявитель, который реагирует с соединениями, называемыми красителями , в слоях эмульсии, образуя различные цветные красители в зависимости от того, как галогенид серебра был первоначально сенсибилизирован для каждого слоя.
Поскольку галогениды серебра чувствительны к воздействию за пределами видимого диапазона электромагнитного спектра , в более длинных волнах, их можно легко использовать для производства красителей, соответствующих инфракрасному свету. Без специального вмешательства галогениды серебра чувствительны только к длинам волн короче 450 нм. [14]
Обычная цветная пленка грунтуется слоем, образующим голубой цвет, который подвергается воздействию света до того, как слои, образующие желтый и пурпурный, укладываются позади. Поскольку эти слои также чувствительны к синему свету, часто слой желтого фильтра помещается между слоем, образующим голубой, и слоями, образующими желтый и пурпурный. Это служит для минимизации нежелательного прохождения длин волн, которые не должны обнажать последние слои. Конструкция эмульсионного слоя для обычной цветной пленки довольно проста: видимые длины волн соответствуют соответствующим слоям, предназначенным для производства красителей, которые отражают то, как мы воспринимаем эти длины волн как цвета, используя субтрактивные средства . Цветная инфракрасная пленка, напротив, основана на трансляции. Например, длинноволновое инфракрасное излучение образует желтые и пурпурные красители, дающие красный цвет, хотя красные красители в этом контексте не описывают то, что мы можем видеть в цвете. Кроме того, длины волн излучения красного диапазона образуют голубые и желтые красители для получения зеленого цвета. Длины волн зеленого диапазона образуют голубые и пурпурные красители, образующие синий цвет. [15] Синий свет обычно блокируется желтым фильтром . Это связано с тем, что смещенная чувствительность к коротковолновому излучению, характерная для цветных инфракрасных пленок, делает воздействие синего света нежелательным и непредусмотренным конструкцией эмульсии. Цветные инфракрасные пленки не имеют предназначенного для экспонирования слоя, образующего сенсибилизированный к синему красителю, и, следовательно, часто в пленку не встроен последующий внутренний слой желтого фильтра. Это требует от фотографов использования внешних минус-синих светофильтров.
Здоровье листвы можно определить по относительной силе отраженного зеленого и инфракрасного света; в инфракрасном цвете это отображается как сдвиг от красного (здорового) к пурпурному (нездоровому). Ранние цветные инфракрасные пленки были разработаны с использованием более старого процесса E-4 , но позже компания Kodak произвела цветную прозрачную пленку, которую можно было проявлять с помощью стандартной химии E-6 , хотя более точные результаты были получены при проявке с использованием процесса AR-5. Как правило, цветной инфракрасный порт не требует перефокусировки по индексной отметке инфракрасного диапазона на объективе.
В 2007 году компания Kodak объявила, что производство 35-миллиметровой версии их цветной инфракрасной пленки (Ektachrome Professional Infrared/EIR) будет прекращено из-за недостаточного спроса. С 2011 года производство цветной инфракрасной пленки всех форматов прекращено. В частности, Aerochrome 1443 и SO-734.
В настоящее время не существует цифровой камеры, которая обеспечивала бы такие же результаты, как цветная инфракрасная пленка Kodak, хотя эквивалентные изображения могут быть получены с использованием полноспектральной инфракрасной цифровой камеры и линзового фильтра Kolari Vision Color IR Chrome. [16] Аналогичных эффектов можно добиться, сделав две экспозиции, одну инфракрасную, а другую полноцветную, и объединив их при постобработке . Также можно использовать желтый (минус-синий) фильтр, который создает одно изображение, которое также можно подвергнуть постобработке для имитации внешнего вида Ektachrome. [17] Цветные изображения, полученные цифровыми фотокамерами с использованием инфракрасных фильтров, не эквивалентны изображениям, полученным на цветной инфракрасной пленке. Цвета возникают в результате прохождения разного количества инфракрасного излучения через цветные фильтры на фотосайтах, которые дополнительно корректируются фильтрацией Байера. Хотя это делает такие изображения непригодными для тех применений, для которых использовалась пленка, таких как дистанционное зондирование здоровья растений, полученная цветовая тональность оказалась популярной в художественном отношении.
Цветное цифровое инфракрасное излучение, как часть фотографии полного спектра, набирает популярность. Простота создания мягких цветных фотографий с инфракрасными характеристиками вызвала интерес среди любителей и профессионалов.
В 2008 году фотограф из Лос-Анджелеса Дин Бенничи начал резать и скатывать вручную цветную инфракрасную пленку Aerochrome. Все существующие сегодня Aerochrome среднего и большого формата пришли непосредственно из его лаборатории. Тенденция в области инфракрасной фотографии продолжает набирать обороты благодаря успеху фотографа Ричарда Моссе и многочисленных пользователей по всему миру. [18]
Датчики цифровых камер по своей природе чувствительны к инфракрасному свету, [19] который может мешать нормальной фотографии, запутывая расчеты автофокусировки или смягчая изображение (поскольку инфракрасный свет фокусируется иначе, чем видимый свет) или перенасыщая красный канал. Кроме того, некоторая одежда прозрачна в инфракрасном диапазоне, что приводит к непреднамеренному (по крайней мере, по мнению производителя) использованию видеокамер . [20] Таким образом, чтобы улучшить качество изображения и защитить конфиденциальность, многие цифровые камеры используют блокираторы инфракрасного излучения . [21] В зависимости от объекта инфракрасная фотосъемка с этими камерами может быть непрактичной, поскольку время экспозиции становится слишком большим, часто в пределах 30 секунд, что создает шум и размытость изображения на конечном изображении. Однако для некоторых объектов длинная выдержка не имеет значения, или эффект размытия в движении действительно добавляет изображению. Некоторые линзы также имеют «горячую точку» в центре изображения, поскольку их покрытие оптимизировано для видимого света, а не для ИК-излучения.
Альтернативный метод инфракрасной фотографии цифровой зеркальной фотокамерой — удалить блокатор инфракрасного излучения перед датчиком и заменить его фильтром, удаляющим видимый свет. Этот фильтр находится за зеркалом, поэтому камерой можно пользоваться в обычном режиме – с рук, нормальная выдержка, нормальная композиция через видоискатель и фокусировка, все работает как обычная камера. Замер работает, но не всегда точен из-за разницы между видимым и инфракрасным преломлением. [22] Когда блокировщик ИК-излучения удален, многие объективы, которые отображали горячую точку, перестают ее отображать и становятся идеально пригодными для инфракрасной фотографии. Кроме того, поскольку красный, зеленый и синий микрофильтры остаются и пропускают не только соответствующий цвет, но и инфракрасный диапазон, можно записать улучшенный инфракрасный цвет. [23]
Поскольку фильтры Байера в большинстве цифровых камер поглощают значительную часть инфракрасного света, эти камеры иногда не очень чувствительны, как инфракрасные камеры, и иногда могут создавать ложные цвета на изображениях. Альтернативный подход — использовать датчик Foveon X3 , на котором нет поглощающих фильтров; DSLR Sigma SD10 оснащена съемным ИК-фильтром и защитой от пыли, которые можно просто убрать или заменить фильтром темно-красного цвета или фильтром, полностью блокирующим видимый свет. Sigma SD14 оснащен блокирующим ИК/УФ-фильтром, который можно снять/установить без инструментов. В результате получается очень чувствительная цифровая ИК-камера.
Хотя обычно используется фильтр, который блокирует почти весь видимый свет, чувствительность цифровой камеры к длине волны без внутренней блокировки инфракрасного излучения такова, что с помощью более традиционной фильтрации можно получить множество художественных результатов. Например, можно использовать очень темный фильтр нейтральной плотности (такой как Hoya ND400), который пропускает очень небольшое количество видимого света по сравнению с ближним инфракрасным светом, который он пропускает. Более широкая фильтрация позволяет использовать видоискатель зеркальной фотокамеры, а также передает на датчик более разнообразную цветовую информацию без обязательного уменьшения эффекта Вуда. Однако более широкая фильтрация, вероятно, уменьшит другие инфракрасные артефакты, такие как проникновение дымки и затемнение неба. Этот метод отражает методы, используемые фотографами инфракрасной пленки, где черно-белая инфракрасная пленка часто использовалась с темно-красным фильтром, а не с визуально непрозрачным.
Другой распространенный метод использования фильтров ближнего инфракрасного диапазона — это замена синих и красных каналов в программном обеспечении (например, Adobe Photoshop), что сохраняет большую часть характерной «белой листвы», придавая небу великолепный синий цвет.
Некоторые камеры Sony имели так называемую функцию Night Shot, которая физически перемещает блокирующий фильтр в сторону от светового пути, что делает камеры очень чувствительными к инфракрасному свету. Вскоре после разработки Sony «ограничила» эту возможность, чтобы людям было трудно делать фотографии, просвечивающие одежду. [20] Для этого диафрагма открывается полностью, а продолжительность экспозиции ограничивается длительными периодами, превышающими 1/30 секунды или около того. Можно снимать в инфракрасном диапазоне, но необходимо использовать фильтры нейтральной плотности, чтобы снизить чувствительность камеры, а длительное время выдержки означает, что необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать артефактов дрожания камеры.
Fuji производит цифровые камеры для использования в судебной криминалистике и медицине, которые не имеют фильтра, блокирующего инфракрасное излучение. Первая камера, получившая обозначение S3 PRO UVIR, также имела расширенную чувствительность к ультрафиолету (цифровые датчики обычно менее чувствительны к УФ, чем к ИК). Для оптимальной чувствительности к УФ-излучению требуются специальные линзы, но обычные линзы обычно хорошо работают в ИК-диапазоне. В 2007 году FujiFilm представила новую версию этой камеры, основанную на Nikon D200/FujiFilm S5, под названием IS Pro , также способную использовать объективы Nikon. Ранее компания Fuji представила незеркальную инфракрасную камеру IS-1, модифицированную версию FujiFilm FinePix S9100. В отличие от S3 PRO UVIR, IS-1 не обладает чувствительностью к ультрафиолету. FujiFilm ограничивает продажу этих камер профессиональным пользователям своим лицензионным соглашением , в котором конкретно запрещается «неэтичное фотографическое поведение». [24]
Задние панели для цифровых камер Phase One можно заказать в модифицированной инфракрасной версии.
Камеры дистанционного зондирования и термографические камеры чувствительны к более длинным волнам инфракрасного излучения (см. § Часто используемая схема деления инфракрасного спектра ). Они могут быть мультиспектральными и использовать различные технологии, которые могут отличаться от обычных конструкций камер или фильтров. Камеры, чувствительные к более длинным длинам волн инфракрасного диапазона, в том числе те, которые используются в инфракрасной астрономии , часто требуют охлаждения для уменьшения термоиндуцированных темновых токов в датчике (см. Темновой ток (физика) ). Более дешевые неохлаждаемые термографические цифровые камеры работают в длинноволновом инфракрасном диапазоне (см. Термографическая камера ). Эти камеры обычно используются для осмотра зданий или профилактического обслуживания, но их можно использовать и для художественных целей, как, например, в этом изображении чашки кофе.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
СМИ, связанные с инфракрасной фотографией, на Викискладе?