.JPG/1280px-Full_Spectrum_Geo-Referenced_Orthomosaic_(RGB+NIR).JPG)
Полноспектральная фотография — это подмножество многоспектральных изображений , определяемых среди любителей фотографии как получение изображений с помощью потребительских камер полного, широкого спектра полосы пропускания пленки или сенсора камеры . На практике специализированная широкополосная/полноспектральная пленка захватывает видимый и ближний инфракрасный свет, обычно называемый « VNIR ». [1]
Модифицированные цифровые камеры могут обнаруживать некоторое количество ультрафиолета , весь видимый и большую часть ближнего инфракрасного спектра, поскольку большинство цифровых датчиков изображения чувствительны к диапазону от 350 нм до 1000 нм. Стандартная цифровая камера содержит инфракрасный фильтр с горячим зеркалом , который блокирует большую часть инфракрасного и немного ультрафиолетового, которые в противном случае были бы обнаружены датчиком, сужая допустимый диапазон от 400 нм до 700 нм. Замена фильтра с горячим зеркалом или инфракрасного блокирующего фильтра на инфракрасный пропускающий или широкоспектрально пропускающий фильтр позволяет камере обнаруживать свет более широкого спектра с большей чувствительностью. Без горячего зеркала красные, зеленые и синие (или голубые, желтые и пурпурные) элементы матрицы цветных фильтров, размещенные над элементами датчика, пропускают различное количество ультрафиолетового и инфракрасного излучения, которое может быть записано в любом из красного, зеленого или синего каналов в зависимости от конкретного используемого датчика и от красителей, используемых в фильтре Байера. Переделанная полноспектральная камера может использоваться для ультрафиолетовой или инфракрасной фотографии с соответствующими фильтрами.
Применение полноспектральной фотографии включает в себя художественную фотографию , геологию , криминалистику и правоохранительную деятельность, а также некоторые заявленные применения в охоте за привидениями .
Полноспектральная фотография берет свое начало в спектральной визуализации , как мультиспектральной , так и гиперспектральной , которая началась еще в конце 1950-х и начале 1960-х годов как средство геологического и военного дистанционного зондирования . Широкополосная панхроматическая пленка была доступна в различных формах с 1920-х годов, когда некоторая УФ- и ИК-чувствительность сохранялась в коммерчески доступных эмульсиях. Самые ранние цветные пленки иногда включали более широкую цветовую полосу, чем недавние коммерческие фотографические эмульсии , и могут быть распознаны по более красноватым и/или ограниченным цветовым тонам ранних цветных отпечатков (не путать с выцветанием отпечатков).
В конце 1990-х годов фотографы-энтузиасты начали снимать инфракрасное излучение цифровыми камерами, что потребовало либо длительной выдержки, либо удаления внутреннего горячего зеркала . Большинство заменило горячее зеркало инфракрасным фильтром той же оптической толщины (для сохранения фокуса) и пропускало только инфракрасный свет для достижения результатов, наблюдаемых с инфракрасной черно-белой пленкой. Около 2000 года электрооптический инженер Дэвид Тведе, уже занимавшийся VNIR и инфракрасным спектральным дистанционным зондированием, рискнул заняться искусством полноспектральной фотографии, используя модифицированную цифровую камеру для исследования более широкого спектрального изображения и разработки художественного стиля с ее помощью. Около 2003 года фотографы-криминалисты, использующие специально разработанные камеры для определенных целей, начали модифицировать стандартные цифровые камеры, чтобы получить менее дорогие инструменты. Полноспектральная фотография используется энтузиастами охоты за привидениями , хотя никаких заявлений о фактическом фотографировании психических явлений с помощью полноспектральной или инфракрасной фотографии не было подтверждено.
Сегодня есть несколько мест, где цифровые камеры модифицируют для пропускания широкого, полного спектра света для полноспектральной съемки. Несколько DSLR-камер, таких как Fujifilm FinePix IS Pro, специально разработаны для использования полного спектра и реагируют примерно от 1000 нм (ИК) до 380 нм (УФ).
Цифровые датчики и фотопленки могут быть сделаны для записи невидимого ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного (ИК) излучения. В каждом случае они, как правило, требуют специального оборудования: преобразованных цифровых камер, специальных фильтров, высокопропускающих линз и т. д. Например, большинство фотографических линз сделаны из стекла и будут отфильтровывать большую часть ультрафиолетового света. Вместо этого должны использоваться дорогие линзы из кварца. Инфракрасные пленки могут быть сняты на стандартных камерах с использованием инфракрасных пропускающих фильтров, хотя фокус должен компенсировать инфракрасную фокальную точку.
Для переделки цифровой камеры обычно требуется, чтобы инфракрасное горячее зеркало было удалено и заменено широкополосным, спектрально плоским стеклом с той же длиной оптического пути . Типичные используемые типы стекла включают Schott WG-280 и BK-7, которые пропускают до 90% от примерно 300 нм до более 1000 нм. Удаление горячего зеркала утомительно и может потребовать специальных инструментов и чистых помещений. [2]
Как только камера станет чувствительной к полному спектру, можно будет использовать внешние фильтры для выборочной фильтрации частей УФ, видимого и инфракрасного излучения для достижения различных эффектов. Например, стандартный красный #25a можно использовать для включения красного света и инфракрасного света вместе, что даст особенно сильные двухцветные цветные изображения красноватого характера, за исключением случаев, когда инфракрасное излучение высоко и отображается как голубое. Другой пример, использование УФ/ИК-фильтров, таких как 18A или U-330, даст двух- или трехцветное изображение, в котором доминируют синие и желтые цвета. Менее распространенные фильтры, как утверждается, дают различные цветовые эффекты, начиная от разнообразной пастельной листвы и глубокого синего неба и заканчивая сюрреалистическими эффектами неба и земли, хотя для достижения полного эффекта, вероятно, потребуется цифровая обработка изображений . Одной из проблем полноспектральной фотографии как в пленочной, так и в цифровой фотографии является хроматическая аберрация, создаваемая широкополосной информацией. То есть, различные спектры, включая ультрафиолетовый и инфракрасный, будут фокусироваться в разных фокусных точках, давая размытые изображения и эффекты цветных краев в зависимости от используемого фокусного расстояния. Существуют специализированные объективы, такие как Nikon 105mm f4.5 UV-Nikkor, которые разработаны для устранения этой хроматической аберрации.
Важно отметить, что хотя преобразованный датчик камеры способен записывать как в ультрафиолетовом, так и в инфракрасном диапазоне, когда смешанный свет попадает на датчик, в записи будут преобладать более длинные инфракрасные волны. Коротковолновый ультрафиолетовый свет может быть записан в небольшом количестве или вообще не записан, если не применяется селективная фильтрация для отсечения части или всего инфракрасного света. Длинноволновый инфракрасный свет также может вымывать значительное количество видимого света в синих и зеленых областях на фотографии полного спектра. Аналогично, если инфракрасный свет полностью заблокирован, видимый свет может подавить запись ультрафиолетового света. Поэтому по-настоящему полноспектральную фотографию сделать невозможно.
Полноспектральная фотография позволяет достичь различных эффектов и сюрреалистических цветов за счет взаимодействия отражательной способности (УФ, видимый, ИК) природных и искусственных материалов и специфической спектральной передачи красного, зеленого и синего фильтров камеры. Добавление внешних фильтров уменьшит и подчеркнет различные взаимодействия, что даст различные эффекты.
Полноспектральная фотография используется для художественной фотографии и может давать цвета, похожие на видимую цветную пленку, но с яркостью и тональностью инфракрасных фотографий . Большая часть полноспектрального искусства — это пейзажи. Также формируется движение за художественную человеческую фотографию с полноспектральной фотографией, которая запечатлевает реального человека, взаимодействующего с сюрреалистическим ландшафтом. Полноспектральное искусство фотографии демонстрируется в галереях Колорадо и Флориды. [ необходима цитата ]
Гиперспектральные и большинство мультиспектральных камер дороги и сложны в эксплуатации, требуют приобретения компьютера и трудоемкой постобработки. Модифицированные цифровые камеры с соответствующей фильтрацией предоставляют ограниченное спектральное зондирование для геологии / минералогии , сельского хозяйства и океанографических целей. Большинство потребительских камер сохраняют красный, зеленый и синий микрофильтры, что ограничивает их полезность в научной визуализации.
Визуализация криминалистики часто использует камеры полного спектра для выделения невидимых материалов, которые имеют более разнообразную отражательную способность в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Приложения включают невидимые чернила (УФ и ИК), нарушенную почву (УФ и ИК), остатки выстрелов (ИК), биологические жидкости (УФ), волокна и т. д. Аналогично криминалистике, камеры полного спектра изучаются для улучшения фотографических записей археологических находок.