Що буде, якби камера використовувала зовсім інші основні кольори?

Отже, як багато хто знає, у людей є три клітини конусів, що дозволяє нам бачити три чіткі "первинні" кольори, які можуть поєднуватися, утворюючи весь спектр, який ми здатні бачити. Тим часом у багатьох інших тварин є чотири або більше конусних клітин, що дозволяє їм бачити ще більш широкий або більш чітко визначений спектр.

Зараз цифрові камери, як правило, фіксують світло за допомогою масиву світлочутливих "пікселів". Пікселі, як правило, розташовані в чотири групи, з двома спеціалізованими (з використанням фільтруючих матеріалів) для зеленого, одного для червоного та одного для синього. Інтенсивності, виявлені кожним пікселем, а потім перетворюються в RGB-файл за допомогою деякого алгоритму. Інтенсивності, записані кожним спеціалізованим пікселем, можна віднести до спектру відтінку нижче.

Цього ми зазвичай хочемо, оскільки отримане зображення має ідеальний сенс для наших очей і є достатнім для запису сцени для більшості намірів та цілей. Але чому ми повинні обмежувати камеру для зйомки та запису світла так, як це бачать люди?

Скажімо, ми змінили фільтри над світлочутливими "пікселями", щоб оптимально визначити різну довжину хвилі, особливо ті, які ми зазвичай не бачимо, або ті, що зближуються у спеціалізованому кольоровому діапазоні, який би надав більше деталей. Звідси ми могли б розтягнути спектр відтінку: 0/360 - перший колір, 120 - другий, а 240 - остаточний.

Мені дуже цікаво побачити, що це буде результатом, якби, наприклад, ми вибрали довжину хвилі 800 нм, 400 нм і 200 нм, щоб трохи більше побачити інфрачервону та ультрафіолетову. Або, якби у нас був колаж із чогось, що виявилося блакитним, ми могли б вибрати довжини хвиль 450 нм, 475 нм та 500 нм, щоб легше розрізнити подібні відтінки. Іншою можливістю було б виявити чотири різні довжини хвилі та відобразити їх на спектрі відтінків. Це дозволило б зробити щось на кшталт "тетрахроматичної" фотографії.

Ось макет того, що можна очікувати (змінено, щоб краще відобразити питання):

Ось деякі варіанти відповіді:

Це вже робиться? Якщо ні, то чому б і ні? (Я бачив ультрафіолетову та інфрачервону фотографії раніше, але це звичайно чорна / біла або чорна / пурпурова. Навіщо використовувати один вимір і чому не розтягувати спектр?)

Що існує з точки зору споживчих технологій, щоб зробити зображення таким чином?

Чи є обмеження в технології щодо того, які довжини хвиль можна захопити?

Кольорова фотографія дійсно заснована на триколірній теорії. Світ побачив першу кольорову картину в 1861 році, зроблену за допомогою червоних, зелених та синіх фільтрів Джеймса Кларка Максвелла. Сьогоднішня кольорова фотографія базується на його методі. У 1891 році Габріель Ліппман продемонстрував повнокольорові зображення, використовуючи один аркуш чорно-білої плівки, без фільтрів, без кольорового барвника чи пігменту. Цей процес випав ззаду, оскільки прекрасні зображення не можна було скопіювати чи дублювати. У 1950-х рр. Доктор Едвін Ланд з Polaroid Corporation продемонстрував, що він може робити красиві кольорові зображення, використовуючи лише два кольори (579 і 599 нанометрів). Це теж впало обочиною.

Інженери із зображення, давно хотіли зобразити, використовуючи невізуальну частину спектру. Швидко було виявлено, що звичайні фотопластинки та фільми знімають лише фіолетовий та блакитний світло, а також ультрафіолетове (від 4 до 380 нанометрів). Вони виявили, що фільми записують рентгенівські та інфрачервоні.

Які ще частини спектру можна зобразити? Зображення астрономів за допомогою радіочастот Метеорологи та авіаційна промисловість, зображення за допомогою радара. Оптичний мікроскоп обмежений приблизно 1000X, проте електронний мікроскоп зображує молекули та атоми.

Ми зображуємо тіло людини за допомогою звукових хвиль (ультразвук). Ми зображуємо тіло людини за допомогою радіохвиль (магнітно-резонансна томографія, МРТ).

Існує незліченна кількість інших способів зображення. Спочатку зображення, зроблені за допомогою невізуальної частини спектру, були представлені лише чорно-білими. Зрештою, ми не можемо побачити через це випромінювання, тому будь-яке графічне зображення, яке ми представляємо, буде неправильною презентацією.

Зараз лікарі, які дивляться на рентген, шукають тонкі зміни відтінків сірого. За допомогою комп'ютерної логіки ми можемо змінити чорно-білі тони на помилкові кольори, щоб краще диференціюватися. Таким чином, сучасний рентген та сонограма відображаються помилковими кольорами. Інші навчальні дисципліни науки відповідають цьому. Помилкові кольорові зображення, зроблені з невізуальних частин спектру, є звичайними.

Це вже робиться?

Звичайно. Космічний телескоп Хаббла відчуває ближній ІЧ, видимий та близький УФ-спектр. Будь-які зображення, які ви бачите з Хаббла, які містять інформацію поза видимим спектром, - це помилкові кольорові зображення.

Так само зображення із Чандри, яка спостерігає за рентгенівським спектром, можна візуалізувати лише шляхом відображення її "тонів" на спектр видимого світла.

У неастрономічному домені сканери міліметрових хвиль в аеропортах відображають сигнали міліметрового діапазону у візуальну область.

Що існує з точки зору споживчих технологій, щоб зробити зображення таким чином?

Камери FLIR, для однієї.

Чи є обмеження в технології щодо того, які довжини хвиль можна захопити?

Це питання надто широке ( у технологіях завжди є обмеження).

Деякі фотокамери загального користування фактично записують поза видимим спектром, тому з цим є певний досвід. Leica M8 був відомий тим, що записував ІЧ. Розширений діапазон погано вплинув на точність кольорів, і Leica змусив надати клієнтам ІЧ / вирізані фільтри для їх лінз, щоб вирішити це.

Поширити на УФ важко, оскільки скло в лінзах блокує УФ.

Ефект захоплення більш широкого спектру одразу - принаймні, як це спостерігається з Leica або модифікованими камерами - не особливо приємний, цікавий чи корисний. Навіть якщо вам вдасться обробити дані якимись цікавими способами, ви отримаєте єдину хитрість поні.

Є компанії, які знімуть фільтри з датчика, якщо вам це цікаво. Ви можете використовувати кольорові фільтри з різними спектрами у верхній частині об’єктива, створювати три експозиції з різними фільтрами та поєднувати їх у програмному забезпеченні.

Інтенсивності, записані кожним спеціалізованим пікселем, можна віднести до спектру відтінку нижче.

Матриця Байєра не відображає жодного кольору. Зображення інтерполюється, щоб отримати повнокольорове зображення на піксель, де кожен піксель має R, G та B компонент. Ці компоненти RGB можуть бути відображені в кольоровому просторі, такому як sRGB або adobeRGB, але режим RGB по суті не має кольорового простору.

Скажімо, ми змінили фільтри над світлочутливими "пікселями", щоб оптимально визначити різну довжину хвилі, особливо ті, які ми зазвичай не бачимо, або ті, що зближуються у спеціалізованому кольоровому діапазоні, який би надав більше деталей.

Питання одне з того, що становить деталь. Якщо метою є проведення спектроскопії, не слід використовувати звичайну камеру, а замість цього спектрометр або спектрофотометр.

Кожен доданий фільтр знижує загальну ефективність датчика. Камера RGB має чисту ефективність приблизно від 20 до 25% над видимою смугою. УФ-ВІС-ІЧ-камера, що використовує 5 фільтрів, буде ближче до 10% ефективності в цій смузі, а ультрафіолетові та ІЧ-смуги в них менше світла для початку, тому їм знадобиться набагато більше посилення та шуміти.

Це вже робиться? Якщо ні, то чому б і ні?

Так, їх називають спектрофотометрами. Насправді робиться щось надзвичайно схоже на те, про що ти говориш. MastCAM на ровері цікавості використовує спеціальний байєрний масив, який подає значне ІЧ-світло в поєднанні з 8 фільтруючим колесом. Потім камера може робити вузькосмугові зображення з повною роздільною здатністю в короткохвильовій ІЧ на 6 різних довжинах хвиль.

Це робиться звичайно, ні. Поза межами наукових запитів, цей тип налаштування робить дуже об'ємну камеру з необхідною більш складною схемою метаданих. Це дві речі, які є основою споживчих товарів.

Зауважте, що ви можете використовувати будь-які 3 праймери у видимому спектрі, і ви генеруватимете точне зображення (у межах ваших пристроїв запису та відображення) до тих пір, поки пристрій запису та дисплей не використовує однакові праймери. Наприклад, більшість камер, випущених за останні 10 років, мають датчики, які фіксують кольори, що вписуються у кольоровий простір sRGB. І більшість моніторів відображаються в кольоровому просторі sRGB (або щось близьке до нього).

Нові камери (на даний момент високого класу, але, без сумніву, скоро споживачі камери) здатні робити знімки в більш широкому кольоровому просторі під назвою DCI-P3. Це все ще вважається простором кольорів "RGB", оскільки захоплені праймери - це те, що ми суб'єктивно називаємо "Червоним", "Зеленим" та "Синім", хоча вони відрізняються від праймерів sRGB. Кілька РК-дисплеїв на останніх комп'ютерах та стільникових телефонах тепер можуть відображатися і в кольоровому просторі DCI-P3. Ці пристрої фіксують та відображають набагато ширший діапазон кольорів.

Якщо ви хочете побачити, як виглядатиме захоплення одним набором праймеріз і відображення в іншому наборі, ви можете скористатися фільтром, що регулює відтінок, у вашому улюбленому редакторі зображень. Обертання відтінку покаже вам еквівалент захоплення одним набором праймерів та відображення з іншим.

Чи є обмеження в технології щодо того, які довжини хвиль можна захопити?

Є:

• Поруч інфрачервона фотографія (нічне бачення),
• Середня інфрачервона фотографія (Теплові зображення) http://www.ipac.caltech.edu/outreach/Edu/Regions/irregions.html
• Рентгенівські промені (не тільки для того, щоб побачити кістки, які проходять рентгенівські трюхи, але деякі настільки чутливі, що можна побачити відображені) https://uk.wikipedia.org/wiki/Backscatter_X-ray ,
• Радіо телескопи та мікрохвильові телескопи.
• Телескопи гамма-променів
• Уф-камери тощо.

Таким чином, в основному досліджується весь спектр.

Але всі вони мають різні системи. Щось слід врахувати - це залежність між довжиною хвилі та речовиною, атмосферою та більш конкретним датчиком.

Погляньте, чому ми бачимо "видиме світло" Якщо, зокрема, довжина хвилі не пропускає три верхні атмосфери, джерела світла не було б, наприклад, сонячного світла: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg інше проходить світло це радіо, але воно занадто довго проходить через наше тіло.

Відмінності в довжинах хвиль експоненціальні, тому так, є деякі технологічні проблеми, пов'язані з тим, що електромагнітні хвилі можуть породжуватися чимось, нашими очима чи інструментами.

Що існує з точки зору споживчих технологій, щоб зробити зображення таким чином?

Інфрачервоний

Просте запитання - чи є у вас поблизу інфрачервона плівка та фільтри для експерименту, і ви можете адаптувати dlsr: https://photo.stackexchange.com/search?q=infrared

Є кілька камер нічного бачення та лінз.

Ви можете придбати далеко інфрачервону теплову камеру, але це не "споживчий" продукт, оскільки вони дорогі.

Ультрафіолетовий, я сумніваюся, що законно стріляти більш енергійним світлом у людей. Пам’ятайте, що тривалий вплив ультрафіолетового світла може спалити, насамперед вашу сітківку. тому вам потрібне середовище з низьким рівнем освітлення, щоб використовувати УФ з низькою потужністю. "Blacklight" зображення - це відбиття ультрафіолетовим світлом, так що ви також можете це зробити. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_photography

Я бачив ультрафіолетову та інфрачервону фотографії раніше, але це зазвичай чорний / білий або чорний колір

Якщо ви не можете його побачити - це тлумачення . Окуляри нічного бачення нормально зелені, оскільки наші очі більш чутливі до зеленого, а коли солдат знімає лінзу, його очі легше адаптуються до темряви. Якщо у вас чорно-біле бачення, час для пристосування очей до темряви буде набагато довшим.

Навіщо використовувати один вимір?

"3D вимірність" "первинних" кольорів - це лише тому, що наше мозок сприймає світло. Маджента не знаходиться у видимому еспектрі, у неї немає асоційованої з нею довжини хвилі. Наш мозок трактує це як пурпуровий.

Насправді спектр електромагнітної довжини хвилі є одновимірним. Це розмірно, якщо ми використовуємо інтенсивність як другий вимір для отримання зображень.

Чому б не розтягнути спектр?

Ми повинні розтягнути спектр. Або ми бачимо це, або ні. Чорно-біле зображення - це фактично повторне стиснення довжини хвилі, яку ми не бачимо в обмеженому спектрі, який ми бачимо.

З декількох курсів ви могли зробити цифровий апарат Xray для відображення пурпурового кольору, у мене був старий монітор CTR, який робив це самостійно. Але це скоріше психологічний аспект, ніж технічний.

Але в деяких областях, таких як тепловізори, кольоровий спектр використовується для виявлення перепадів температури, тому в даний час це робиться.

Щодо того, чому б не налаштувати спектр видимого світла чи ні, я думаю, що це абсолютно художня інтерпретація, тому ви можете робити все, що завгодно.

Але

Але, з іншого боку, було б цікаво створити симулятор Tetrachromacy з небагатьох людей, які мають його, подібний до того, як у нас є такі тренажери кольорової сліпоти: http://www.color-blindness.com/coblis-color-blindness- тренажер /

Я читаю дійсно цікаву книгу під назвою "Бачення та мистецтво, біологія бачення" Маргарет Лівінгстон. З цим я ще не закінчився, але розділи, які я прочитав до цього часу, розповідають про те, як око сприймає колір, як кольори змішуються (як світлі, так і пігменти) та які обмеження є і чому. Це може допомогти відповісти на деякі ваші запитання щодо того, як працює око та які обмеження є у можливостях фотографії.