Apakah foto inframerah benar-benar mengandung warna inframerah?

21

Di sekolah, kita semua belajar bahwa dari cahaya putih kita hanya bisa melihat spektrum yang terlihat tetapi kita tidak bisa melihat bagian UV atau IR .

Jika ini masalahnya, bagaimana bisa kita melakukan fotografi inframerah ? OK baik-baik saja, lensa bisa melakukannya tetapi bagaimana kita bisa melihat warna IR di gambar akhir? Bagaimana kita benar-benar tahu bahwa itu adalah cahaya IR dan bukan hanya warna yang dramatis?

light human-vision-system infrared Amrit
sumber
Wow!! Saya tidak mengharapkan tanggapan seperti itu tetapi ya itu mengklarifikasi apa yang saya cari. Meskipun ada beberapa jawaban yang benar sehingga saya akan menerima satu lagi yang masuk akal bagi saya. Terima kasih semuanya!
Amrit
en.wikipedia.org/wiki/Channel_(digital_image)#RGB_color_sample Anda dapat melihat saluran merah, hijau, dan biru di sana. Tetapi Anda melihatnya sebagai gambar skala abu-abu, sehingga mata Anda tidak perlu peka terhadap merah, hijau, atau biru untuk melihatnya, hanya untuk terang / gelap. Sekarang bagaimana jika saluran di sana jauh IR, dekat IR, atau UV? Masih bisa tampil sebagai skala abu-abu, masih terlihat oleh mata Anda.
Tim S.

Jawaban:

27

"Warna" pada dasarnya adalah properti dari distribusi panjang gelombang cahaya tampak (seperti yang dirasakan oleh manusia).

Kamera digital hanya mendeteksi jumlah cahaya pada setiap piksel, mereka tidak dapat mengukur panjang gelombang dan karenanya tidak dapat merekam warna secara langsung. Gambar berwarna dihasilkan dengan menempatkan filter merah / hijau / biru secara bergantian di depan setiap piksel. Dengan menempatkan filter merah (yang memblokir cahaya hijau dan biru) di depan piksel, Anda dapat mengukur jumlah lampu merah di lokasi itu.

Fotografi infra-merah dengan kamera digital standar melibatkan penyaringan cahaya tampak (dan secara opsional menghapus penyaringan IR bawaan) sehingga hanya lampu infra merah yang direkam. Filter merah / hijau / biru bergantian tetap ada di tempatnya.

Ada berbagai panjang gelombang cahaya infra-merah, namun panjang gelombang ini tidak sesuai dengan "warna" karena mereka tidak terlihat oleh mata manusia. Infrared sejati, dalam rentang 850nm dan lebih panjang melewati kurang lebih sama rata melalui masing-masing filter merah / hijau / biru sehingga Anda berakhir dengan gambar intensitas saja (skala abu-abu), seperti ini:

http://www.mattgrum.com/photo_se/IR_1.jpg

Panjang gelombang yang lebih dekat ke spektrum yang terlihat, jadi panggilan dekat IR dalam kisaran 665nm akan melewati filter RGB dalam jumlah yang berbeda sehingga gambar dengan nilai RGB yang berbeda dihasilkan dan karenanya saat ditampilkan di komputer Anda mendapatkan gambar berwarna.

Tetapi warnanya tidak "nyata", dalam arti bahwa warna adalah properti dari penglihatan manusia dan panjang gelombang ini berada di luar penglihatan kita sehingga otak belum menentukan cara untuk menyajikannya kepada kita. Berbagai warna yang Anda lihat dalam gambar inframerah digital (direproduksi dalam kisaran yang terlihat oleh monitor komputer Anda) muncul karena kekurangan dalam filter biru dan hijau.

Filter biru dirancang untuk menyaring frekuensi rendah lampu merah dan hijau, tetapi di sekitar rentang spektrum yang terlihat (seperti filter IR kamera biasanya mengeluarkan yang lainnya). Ketika cahaya tampak diblokir dan frekuensi menjadi sangat rendah (seperti yang dipantulkan oleh dedaunan melalui Efek Kayu ), mereka mulai melewati filter biru dan hijau lagi!

Jadi bagian paling bawah dari spektrum terlihat / sangat dekat IR (yang berlimpah di langit) terutama menggairahkan piksel merah sebagai filter biru dan hijau masih melakukan pekerjaan mereka, di dekat IR (tercermin dari daun) mulai menggairahkan biru dan hijau piksel saat filter beroperasi di luar rentang normal.

Hasilnya adalah langit yang tampak merah dan pohon-pohon yang tampak biru / pirus, seperti ini:


(sumber: wearejuno.com )

Tapi karena warna-warna ini tidak benar-benar nyata, fotografer sering menukar saluran merah / biru, yang memberikan langit biru yang lebih normal dan pohon hijau / kuning:

http://www.mattgrum.com/photo_se/IR_2.jpg

Matt Grum
sumber
1
Saya pikir warna adalah properti persepsi murni. Ini memiliki beberapa pemetaan untuk spektrum , tetapi tidak terlalu bagus karena mata mudah tertipu oleh metamers, atau menjadi buta warna.
Nick T
1
sebenarnya biru dan hijau juga sensitif terhadap NIR. Mereka membuka ke 850nm mengintip dan melintasi sensitivitas merah di sana. Merah jatuh merata untuk menyeberang yang lain pada 850nm dan mereka jatuh bersama hingga 1100nm, terputus di sana. tidak ada dari mereka yang sensitif terhadap IR kecuali Anda menggunakan kamera InGaAs.
Michael Nielsen
@MichaelNielsen berusaha membuatnya tetap sederhana, saya telah memperbaruinya jadi saya pikir itu benar sekarang.
Matt Grum
1
Benar secara teori, tetapi tidak berlatih: "memfilter cahaya tampak ... jadi hanya lampu infra merah yang direkam." Dalam praktiknya (terlepas dari metode ilmiah), fotografi IR melibatkan penyaringan sebagian besar cahaya tampak sehingga sebagian besar cahaya IR & dekat-IR direkam. Perbedaan di mana "sebagian" bagian dari cahaya tampak disaring memberikan film IR berbeda / kamera / lensa tanda tangan unik mereka "terlihat". Juga, berbagai film / kamera / lensa memiliki sensitivitas yang berbeda terhadap panjang gelombang IR yang berbeda, sehingga "warna" IR yang direkam tidak konsisten. Mengeksploitasi perbedaan-perbedaan ini banyak dari seni fotografi IR.
Jonathan Van Matre
Bagus. Efek Kayu juga dapat dilihat melalui intensifier gambar (cakupan cahaya bintang) yang paling sensitif di dekat IR. Dedaunan tampak cukup cerah.
doug
17

Gambar yang dapat kita lihat dari kamera inframerah adalah apa yang dikenal sebagai gambar warna palsu . Apakah ini berarti bahwa kisaran panjang gelombang dalam spektrum inframerah diberikan dengan panjang gelombang cahaya tampak yang sesuai. Seperti halnya cahaya tampak, panjang gelombang cahaya inframerah dapat bervariasi dalam intensitas dari tepat di atas hitam (bayangan) hingga saturasi dekat (sorotan).

Bagaimana setiap panjang gelombang dan intensitas cahaya inframerah diterjemahkan ke dalam cahaya tampak yang dapat kita lihat sangat tergantung pada tujuan dan penggunaan yang dimaksudkan dari gambar inframerah. Ini juga tergantung pada apakah gambar ditangkap dengan kamera yang dirancang dari bawah ke atas untuk merekam cahaya dalam spektrum inframerah atau dengan kamera yang dirancang untuk menangkap cahaya tampak yang telah dikonversi untuk menangkap cahaya inframerah dengan menghapus filter inframerah yang ditemukan pada sebagian besar kamera dan menambahkan filter untuk menghilangkan cahaya tampak.

Gambar dari instrumen astronomi yang memotret langit malam dalam inframerah cenderung diproses sehingga terlihat seperti langit malam yang terlihat meskipun apa yang terlihat di langit dan apa yang tidak akan berbeda dalam gambar inframerah daripada apa yang terlihat dalam yang terlihat. gambar terang. Biasanya, panjang gelombang cahaya inframerah yang lebih pendek akan dirender karena panjang gelombang cahaya tampak yang lebih pendek (biru), panjang gelombang medium cahaya inframerah akan diberikan sebagai panjang gelombang medium dari cahaya tampak (hijau), dan panjang gelombang yang lebih panjang dalam spektrum inframerah akan direnderkan lebih lama panjang gelombang dalam spektrum cahaya tampak (merah).

Di sisi lain, gambar yang digunakan untuk melihat manusia dalam kegelapan (gambar "night vision") akan sering menampilkan intensitas berbeda dari panjang gelombang yang sama (10μm - panjang gelombang di mana manusia memancarkan panas terbanyak) menggunakan warna yang berbeda. Dalam hal itu putih mungkin menunjukkan intensitas tertinggi pada 10μm, merah mungkin menunjukkan intensitas sedikit lebih rendah pada 10μm, hijau intensitas yang lebih rendah, dan sebagainya. Panjang gelombang sinar infra merah lainnya mungkin tidak ditampilkan sama sekali.

Contoh masing-masing skenario di atas terlihat di dekat bagian atas artikel Wikipedia tentang Infra merah .

Michael C
sumber
1
Foto IR warna sebenarnya akan sangat membosankan ... bidang hitam.
Nick T
Sebagian besar perangkat "penglihatan malam" tidak melihat IR terpancar dari manusia tetapi memperkuat jumlah kecil yang terlihat, dan terutama, di dekat cahaya IR yang biasa terjadi di malam hari. Untuk melihat IR dari manusia, atau sumber mana pun yang membutuhkan perangkat IR sejati, seperti FLIR atau kamera termografi. en.wikipedia.org/wiki/Thermographic_camera Ini cukup berguna untuk menemukan hal-hal seperti kebocoran air dan insulasi yang buruk di dinding dan langit-langit dan menggunakan lensa khusus karena kaca buram pada panjang gelombang IR termal (5 hingga 15um)
doug
@ bug Jika mereka tidak gambar inframerah, maka mereka bukan perangkat inframerah (dan jawabannya tidak membahas perangkat tersebut sama sekali). Ada perangkat inframerah "penglihatan malam" yang mendeteksi intensitas pada 10μm.
Michael C
Perangkat penglihatan malam melakukan IR gambar karena mereka lebih sensitif terhadap IR daripada cahaya tampak, Banyak bahkan memiliki LED IR yang dipasang pada mereka untuk memberikan penglihatan dalam gelap gulita atau di mana cahaya bintang sekitar tidak cukup. Perangkat penglihatan malam, seperti yang biasa disebut, bukan pencitraan termal. "Baiklah, lensa bisa melakukannya" Pertanyaan ini tidak mengacu pada pencitra termal yang menggunakan bolometry dan tidak menggunakan lensa kaca. Lihat: en.wikipedia.org/wiki/Night-vision_device
doug
6

Ya, fotografi inframerah memang merekam panjang gelombang inframerah. Biasanya, filter digunakan untuk memastikan tidak ada cahaya yang terlihat yang direkam. Sensor dan film tidak didasarkan pada mata manusia, sehingga keterbatasannya berbeda. Kita dapat melihat cahaya inframerah pada foto yang dihasilkan karena itu ditampilkan dalam beberapa warna lain daripada inframerah.

Dalam fotografi, warna dalam foto yang dihasilkan jarang cocok dengan tampilan asli; sebenarnya, dibutuhkan upaya besar untuk menjaga warna agar tidak berubah sepanjang alur kerja. Ada beberapa teknik yang memanfaatkan mutasi warna kurang lebih, seperti pemrosesan silang, HDR, hitam-putih dll; dan fotografi IR hanyalah salah satunya. Pencitraan X-ray adalah contoh lain dari mengubah panjang gelombang tak terlihat menjadi yang terlihat.

Imre
sumber
3

Kamera adalah jaringan sensor yang menghitung foton dari rentang tertentu. Mereka menghitung foton ini, dan menghasilkan tabel yang menunjukkan frekuensi foton (berapa foton per satuan waktu, bukan frekuensi EM) untuk setiap sensor di grid.

Dalam praktiknya, kamera memiliki sensor yang dioptimalkan untuk menangkap foton merah, biru, dan hijau, tetapi mereka juga menangkap inframerah. Dengan menggunakan filter, Anda hanya dapat mengizinkan IR ke sensor. Anda kemudian akan mendapatkan tabel angka yang menunjukkan frekuensi foton dalam rentang IR.

Anda sekarang bebas melakukan apa pun yang Anda suka dengan tabel ini. Anda dapat memplotnya sebagai fungsi 3D dengan frekuensi sama tingginya. Anda dapat memetakan angka rendah ke hitam dan tinggi ke putih, untuk menghasilkan gambar skala abu-abu. Anda dapat memetakan angka rendah ke hitam, angka sedang ke oranye-kuning dan angka tinggi untuk meniru cara red-hot metal glows.

Alasan Anda dapat melihat warna IR adalah karena kamera tidak menghasilkan gambar dengan warna (IR) yang persis sama dengan yang dilihatnya. Ini menghasilkan gambar yang diubah, di mana setiap panjang gelombang IR dipetakan ke panjang gelombang yang terlihat. Ini tidak dilakukan oleh perangkat lunak, tetapi itu terjadi dengan sendirinya: Sensor biasanya menangkap baik yang terlihat maupun IR, tetapi perangkat lunak menganggap semuanya terlihat karena ada filter IR yang memblokir foton dengan panjang gelombang IR. Tetapi beberapa orang menghapus filter.

Ini semua dimungkinkan untuk membuat kamera termal khusus, di mana sensor sebenarnya dioptimalkan untuk menangkap IR. Ini mungkin memiliki perangkat lunak yang secara eksplisit mengubah IR menjadi cahaya tampak.

Hebat
sumber