Apakah ada filter fisik hitam putih?

Saya bertanya-tanya apakah ada filter fisik yang memungkinkan kamera membuat gambar hitam putih tanpa menggunakan efek / penyaringan perangkat lunak?

Tidak.

Tidak mungkin untuk membuat filter fisik yang benar-benar dapat "De-saturate" cahaya yang masuk.

Satu-satunya cara untuk mencapai ini tanpa pasca-pemrosesan adalah pada level film / sensor.

Maafkan saya sementara saya sedikit metafisik. "Warna" seperti yang kita pahami itu bukan properti nyata dari apa pun di alam semesta. Itu adalah sesuatu yang diciptakan oleh sistem penglihatan kita - interaksi yang rumit di mata dan otak kita. Ini berguna untuk hal-hal seperti "jangan makan racun buah", "lihat harimau itu di atas rumput", dan, baru-baru ini, "hentikan kendaraan kami di persimpangan".

Perasaan ini didasarkan pada sesuatu yang merupakan properti nyata dari benda-benda di alam semesta: bahan-bahan yang berbeda tersebar, memantulkan, dan menyerap panjang gelombang cahaya yang berbeda dengan cara yang berbeda. Mata kita memiliki reseptor yang berbeda-peka terhadap panjang gelombang cahaya yang berbeda, dan sistem penglihatan menerjemahkannya menjadi apa yang kita sebut warna.

Warna itu sendiri dapat dipikirkan dalam banyak cara yang berbeda. Salah satu cara yang bermanfaat dalam keadaan ini adalah memecahnya menjadi kromatisitas dan pencahayaan - pencahayaan pada dasarnya adalah "kecerahan", dan kromatisitas adalah ... warna lainnya - rona (merah, oranye, kuning, hijau, biru ... ) dan saturasi atau warna-warni. Membagi konsep warna dengan cara ini berfungsi baik dengan model mental kita - tetapi sebenarnya tidak segera diterjemahkan kembali ke alam fisik.

Filter yang menghasilkan hitam dan putih akan perlu menyaring kromatisitas dan hanya melewati pencahayaan, karena pada dasarnya itulah foto "hitam dan putih" - hanya catatan kecerahan, tanpa semua "bahan warna" lainnya. .

Tapi, saya tidak tahu cara untuk melakukan itu. Tentunya tidak mungkin dengan sesuatu yang mirip dengan jenis filter yang biasanya kita gunakan. Mereka hanya memblokir baik panjang gelombang tertentu (dalam kasus filter warna atau UV atau filter inframerah) atau umumnya semua panjang gelombang hingga tingkat yang kecil (dalam kasus filter densitas netral). "Filter" yang dikonversi menjadi hitam dan putih harus benar-benar mengubah panjang gelombang dalam beberapa cara (karena cahaya tanpa panjang gelombang adalah ... kegelapan), daripada menyaringnya. Ini mungkin akan melibatkan semacam metamaterial nonlinier dan tidak ada yang bisa saya jelaskan dengan pengetahuan fisika tingkat sekolah menengah saya. Dan itu harus mengkonversi semua panjang gelombang yang berbeda kepanjang gelombang yang sama , atau menyebarkannya secara acak sehingga hasilnya akan menjadi cahaya putih; ini sepertinya tidak masuk akal. Saya merasa aman mengatakan bahwa meskipun itu mungkin, hasilnya tidak akan menjadi sesuatu yang dapat Anda lampirkan ke kamera dan bawa-bawa.

Di sisi lain, orang tentu bisa merekam hanya kecerahan. Itulah yang dilakukan film hitam putih, dan itulah yang sebenarnya dilakukan oleh photosites digital. Mereka secara inheren hanya ukuran kecerahan, tetapi kamera digital saat ini menggunakan filter untuk merekam kecerahan hanya dalam panjang gelombang tertentu, berukuran biru, hijau, dan merah secara terpisah. (Ini kira-kira cocok dengan cara kerja penglihatan manusia, sehingga kami dapat menggabungkannya kembali untuk membuat gambar penuh warna.) Jika Anda memiliki salah satu dari sedikit kamera yang dibuat tanpa filter ini (seperti Leica M Monochrom), Anda hanya mendapatkan warna hitam dan gambar putih.

Tentu saja, pendekatan lain adalah menyaring segala sesuatu kecuali satu panjang gelombang tertentu. Anda dapat melihat ini dalam jawaban Jerry Coffin di sini , atau dalam pertanyaan lain yang melibatkan cahaya natrium-uap yang hampir monokromatik . Itu hitam-dan-satu-warna-bukan daripada hitam-putih, tetapi mungkin dekat dengan yang Anda inginkan. Tentu saja, yang memotong cukup banyak cahaya, dan kelemahan lainnya adalah ia juga memotong tingkat kecerahan dari warna lain - jadi Anda hanya akan melihat varians dalam warna hijau (atau warna apa pun yang dipilih) dan nuansa warna di sisi lain. warna tidak akan mendaftar sama sekali.

Semua warna adalah hasil dari pemrosesan perangkat lunak. Satu- satunya hal yang dapat dilakukan sensor, baik itu film atau semikonduktor adalah mengubah status sebagai respons terhadap foton yang masuk. Ya, kamera digital memiliki filter warna, tetapi yang mereka lakukan hanyalah membatasi panjang gelombang yang diteruskan ke piksel penginderaan. Output dari setiap piksel hanyalah sekelompok elektron, yang kemudian dikonversi menjadi tegangan, yang pada gilirannya diukur dan dilaporkan sebagai angka digital.
Bagaimana Anda memilih untuk menafsirkan angka-angka itu sepenuhnya terserah Anda. Beberapa contoh:

Memuat file RAW ke dalam alat matematika seperti R atau MATLAB, dan Anda bisa menghasilkan gambar monokrom berdasarkan nilai numerik dalam array.

Muat file RGB dengan cara yang sama. Ini terdiri (umumnya) dari tiga array angka yang berukuran sama yang telah ditandai sebagai lapisan "R, G, B". Anda dapat menghasilkan gambar monokrom dari masing-masing, atau menetapkan rona & warna apa pun yang Anda inginkan untuk setiap lapisan sebelum digabungkan menjadi gambar berwarna.

Sekali lagi, hal penting yang perlu dipahami adalah bahwa pertanyaan awal Anda salah: apakah melalui pemrosesan data digital atau melalui penggunaan bahan kimia pengembang dan kertas cetak warna vs. B&W, kamera dan sensornya tidak tahu apa-apa tentang warna. Begitulah cara Anda memproses data (digital atau analog).

Anda tidak dapat menambahkan filter fisik, tetapi Anda dapat menghapus filter fisik untuk mengonversi kamera digital apa pun menjadi kamera monokrom ketat.

Sensor aktual pada DSLR apa pun tidak tahu apa pun tentang warna - setiap piksel merekam luminositas total di semua panjang gelombang yang sensitif terhadapnya. Cara warna diperkenalkan adalah dengan menambahkan filter Bayer , yang pada dasarnya adalah potongan-potongan kecil dari kaca berwarna berbeda untuk setiap piksel: Sekarang beberapa piksel hanya bisa melihat biru, yang lain hanya merah, dan sisanya hanya bisa melihat hijau.

Dengan menghapus filter Bayer, kamera Anda akan kembali menjadi monokrom, seperti yang telah dilakukan beberapa orang :

Tidak.

Setiap kamera warna memiliki tiga jenis bahan sensitif - piksel dalam kamera digital, lapisan piksel dalam sensor Foveon, lapisan dalam film berwarna. Gambar menjadi monokrom berarti bahwa semua jenis menghasilkan respons dengan kromatisitas konstan dengan cahaya insiden dan itu TIDAK mungkin karena mereka direkayasa untuk menghasilkan kromatisitas yang berbeda.

Secara teori itu mungkin, tetapi tidak secara umum tidak praktis.

Untuk melakukannya, Anda memerlukan filter band-pass yang relatif sempit yang membatasi cahaya yang melewati hingga hanya satu warna dari (biasanya) tiga yang terdeteksi oleh sensor akan terpengaruh (setidaknya sampai tingkat yang terlihat. efek pada gambar yang Anda ambil).

Filter pita sempit semacam itu telah dibangun dan digunakan secara teratur - misalnya, filter tersebut digunakan secara teratur dalam multiplexing pembagian gelombang, yang digunakan untuk mengirim banyak sinyal melalui serat optik secara bersamaan. Pada ujung transmisi, Anda mengambil sejumlah sinyal, mengkodekan masing-masing sebagai satu warna cahaya, dan mencampur cahaya bersama sebelum mentransmisikan.

Di sisi penerima Anda menjalankan cahaya itu melalui jumlah yang sama filter band-pass sempit sehingga Anda dapat merekonstruksi aliran data asli.

Mengenai mengapa itu tidak praktis: dua alasan. Pertama-tama, filter semacam itu bisa cukup besar dan mahal. Kedua, (mungkin lebih penting untuk keperluan fotografi) saat Anda mendapatkan pita sempit yang dilewati, Anda juga biasanya mendapatkan redaman yang cukup banyak di pita pass. Artinya, seiring dengan menyingkirkan cahaya yang tidak Anda inginkan, Anda juga biasanya kehilangan cukup banyak cahaya yang Anda inginkan.

Pada kamera tipikal Anda hanya berurusan dengan tiga warna sensor, didistribusikan cukup luas dalam spektrum. Anda biasanya ingin mempertahankan lampu hijau karena 1) itulah rentang di mana mata orang biasanya paling sensitif, dan 2) pada sensor yang khas, Anda memiliki dua kali lebih banyak sumur sensor hijau daripada sumur sensor merah atau biru.

Astronom juga menggunakan filter band-pass yang cukup sempit secara teratur. Untuk lebih spesifik, satu jenis emisi nebula memancarkan cahaya karena oksigen terionisasi tiga kali lipat (alias "oksigen III"). Lampu yang dipancarkan berada pada 496nm dan 501nm, keduanya cukup dekat dengan bagian tengah kisaran hijau:

Jadi, jika kita memasukkan filter hanya untuk melewati panjang gelombang cahaya itu, dan menghentikan dasarnya semua yang lain, kita mendapatkan gambar yang cukup dekat dengan monokrom murni, terlepas dari kamera / sensor / film yang digunakan untuk merasakan cahaya. Filter semacam itu mudah tersedia (Googling for oxygen-III filterakan memunculkan banyak pilihan). Sebagai contoh, inilah kurva respons untuk salah satu filter ini:

Yang khusus ini adalah filter hidrogen-beta, tetapi filter oksigen-III dengan band-pass yang hampir sama juga tersedia. Beberapa band-pass filter yang sedikit lebih lebar (biasanya masih disebut "narrow-band") "disetel" untuk memungkinkan emisi hidrogen-beta (486 nm) dan emisi Oxygen-III (496 dan 501 nm). Yang satu ini, bagaimanapun, akan menyaring sebagian besar emisi pada 496 nm dan pada dasarnya semuanya pada 501 nm, meskipun bagi kebanyakan orang mata ketiga warna sangat mirip (gree mendalam hanya dengan sedikit biru).

Namun, filter ini umumnya dirancang untuk digunakan pada teleskop, bukan kamera. Mereka biasanya dalam ukuran (misalnya, 2 inci) yang digunakan untuk potongan mata teleskop. Mereka juga memblokir banyak cahaya tampak, jadi mereka biasanya direkomendasikan hanya untuk digunakan pada teleskop yang relatif besar - setidaknya 8 atau 10 inci adalah minimum yang biasa bagi mereka untuk banyak digunakan.

Bahkan dengan asumsi Anda dapat memasang filter dan dapat hidup dengan jumlah cahaya yang ditransmisikan, Anda akan menghadapi satu masalah: meskipun gambar Anda akan menjadi (hampir seluruhnya) monokrom, kecuali jika Anda melakukan beberapa pra-pemrosesan, itu tidak akan t muncul sebagai nuansa abu-abu, itu akan muncul sebagai nuansa hijau.

Saya dapat melihat satu masalah terakhir untuk menggunakan filter ini: apa yang Anda dapatkan mungkin tidak akan bekerja dengan baik untuk sebagian besar jenis fotografi. Film hitam putih awal memiliki rentang sensitivitas yang cukup luas, tetapi paling dipengaruhi oleh cahaya biru, dan hanya cukup lemah oleh cahaya merah.

Kemudian file hitam dan putih ("film panchromatic") disesuaikan untuk memiliki sensitivitas di seluruh spektrum yang terlihat yang berhubungan lebih erat dengan penglihatan normal. Ini cukup perbaikan sehingga cukup cepat menggantikan film ortokromatik untuk fotografi paling khas.

Dalam hal ini, Anda akan mendeteksi rentang cahaya yang jauh lebih sempit dari film ortokromatik - sampai-sampai Anda mungkin tidak akan bisa mendapatkan hasil yang banyak digunakan untuk keperluan paling umum.

Di sisi lain, ada juga beberapa sisi atas untuk menggunakan filter pita sempit seperti itu dalam beberapa keadaan. Sebagai contoh, karena lensa hanya memusatkan satu panjang gelombang cahaya, aberasi kromatik pada dasarnya menjadi tidak relevan. Ini dapat meningkatkan resolusi (meskipun peningkatan yang tepat akan tergantung pada berapa banyak chromatic aberration yang harus dimulai dengan lensa).

Ini bukan filter - tidak dapat dilepas dan jelas tidak dapat dibalik - tetapi kamera digital apa pun dapat dikonversi menjadi skala abu-abu dengan menghapus filter warna dari sensor dan memproses gambar RAW. Tanpa filter warna, sensor hanya mengumpulkan informasi kecerahan. Kamera akan terus memproses piksel seolah-olah matriks filter warna masih ada, jadi Anda harus mengambil gambar RAW dan memprosesnya sendiri. Tidak pernah mencobanya sendiri, tetapi saya mendengarnya ketika CVS (rantai farmasi AS) pertama kali mulai menjual kamera digital yang digunakan dan kembali.

Utas dengan contoh: http://photo.net/digital-camera-forum/00CM0R

Lebih lanjut tentang matriks filter warna: https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter

Semoga ini membantu!

Dalam kamera, cahaya datang disaring ke tiga koordinat spektrum RGB dan kemudian ditangkap menggunakan reaksi kimia (kamera film), CCD atau chip CMOS (kamera digital).

Satu-satunya cara bagaimana Anda dapat menonaktifkan kamera secara fisik untuk mengambil gambar berwarna adalah dengan menggunakan film monokromatik atau menghapus saringan topeng dari chip CMOS. Prosedur ini akan membunuh kamera Anda 999 999 kali dari 1.000.000 upaya.

Saat Anda mengatur kamera ke tangkapan monokromatik, kamera "mengabaikan" penyaringan dan merangkum sinyal dari ketiga saluran. Dalam postprocessing, program akan menghitung nilai rata-rata dari saluran.

Jika Anda ingin mengambil gambar IR, Anda harus memiliki optik yang kompatibel dengan IR dan detektor sensitif IR. Anda mungkin akan mendapatkan chip baru dan sensor AF khusus.

Tidak. Anda harus memahami bahwa tidak ada yang namanya panjang gelombang cahaya putih , sehingga tidak ada properti fisik yang menjadi dasar filter semacam itu.

Jika Anda tidak menyukai fisika, pikirkan contoh logis: cahaya putih adalah himpunan yang lebih luas yang mencakup lampu semua warna lain sebagai himpunan bagian. Jadi pertanyaan Anda terdengar efektif

Is there a filter that can extract fruits from apples?

Sekali lagi, jawabannya adalah TIDAK.

Saya akan menentang butir, dan berkata YA, KITA BISA ... jika Anda memperluas arti "filter fisik" sebagai berikut:

Filter adalah kamera aktif yang menampilkan output dalam warna hitam dan putih pada tampilan sendiri (dengan tidak memiliki filter warna pada sensornya, desaturasi dalam perangkat lunak, menggunakan tampilan monokrom dll), mungkin dengan beberapa optik untuk mensimulasikan fokus lebih jauh.

Kamera Anda kemudian mengambil foto tampilan filter, berpikir bahwa itu adalah dunia nyata. Dan itu dalam hitam dan putih :-)

Jika kedengarannya keterlaluan, pertimbangkan bahwa pada tahun 2011, film Olive dilaporkan sebagai film pertama yang diambil sepenuhnya pada Smartphone . Tapi bagaimana mereka mendapatkan bokeh yang indah dan kedalaman bidang? Dengan memfilmkan gambar yang diproyeksikan pada kaca tanah dengan lensa Canon L Series 24-70mm $ 800! Selingkuh