Мені цікаво, чи є фізичний фільтр, який дозволив би камері робити чорно-білі зображення, не використовуючи жодного програмного ефекту / фільтрації?
Мені цікаво, чи є фізичний фільтр, який дозволив би камері робити чорно-білі зображення, не використовуючи жодного програмного ефекту / фільтрації?
Відповіді:
Ні.
Неможливо створити фізичний фільтр, який може повністю «знеситити» надходить світло.
Єдиний спосіб досягти цього без пост-обробки - це на рівні плівки / датчика.
Вибачте мене, поки я трохи зафіксуюсь метафізично. "Колір", як ми розуміємо, не є реальною властивістю нічого у Всесвіті. Це щось, створене нашою системою зору - складна взаємодія в наших очах і мозку. Це корисно для таких речей, як "не їж отруйні ягоди", "дивись на того тигра в траві" та, з недавнього часу, "зупиняючи наші транспортні засоби на перехрестях".
Цей сенс базується на тому, що є реальною властивістю предметів у Всесвіті: різні матеріали по-різному розсіюються, відбиваються та поглинають різну довжину хвилі світла. Наші очі мають рецептори, які відрізняються чутливістю до різної довжини хвилі світла, і система зору переводить це на те, що ми називаємо кольором.
Сам колір можна продумати безліччю різних способів. Один із способів, який корисний у цій обставині, - це розбити його на хроматичність та яскравість - яскравість в основному є "яскравістю", а хроматичність - це інший колірний відтінок - відтінок (червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій ... ) і насиченість або барвистість. Таким чином, поділяючи поняття кольору, чудово працює з нашою ментальною моделлю - але насправді це не відразу перекладається назад у фізичну всесвіт.
Фільтр , який привів до чорним і білим буде необхідно відфільтрувати кольоровість і пройти тільки яскравість, тому що це те , що «чорно-білий» фото в основному є - просто запис яркостей, без всіх інших «кольоровий матеріал» .
Але я не знаю жодного способу це зробити. Звичайно, це неможливо з чимось подібним до типу фільтрів, які ми зазвичай використовуємо. Вони просто блокують або певну довжину хвилі (у випадку кольорових фільтрів, УФ або інфрачервоних фільтрів), або взагалі всі довжини хвиль у незначній мірі (у випадку фільтрів нейтральної щільності). "Фільтр", який перетворився на чорно-білий, повинен був би фактично перетворити довжину хвилі (оскільки світло без довжини хвилі - це ... темрява), а не фільтрувати його. Це, ймовірно, передбачає якийсь нелінійний метаматеріал, і я нічого не можу пояснити своїми знаннями з фізики середньої школи. І доведеться конвертувати всі різні довжини хвилі воднакова довжина хвилі, інакше розкидайте їх випадковим чином, щоб результатом було біле світло; це здається, що це, ймовірно, безглуздо. Я почуваю себе впевнено, кажучи, що навіть якби це було можливо, результат не був би тим, що можна прикріпити до камери та перенести з собою.
З іншого боку, можна, безумовно, записати лише яскравість. Це те, що робить чорно-білий фільм, і це, власне, і цифрові фотосайти. Вони по суті є лише показниками яскравості, але сучасні цифрові камери використовують фільтри для запису яскравості лише в певних довжинах хвиль, вимірюючи синій, зелений та червоний кольори окремо. (Це приблизно відповідає тому, як працює людський зір, тому ми можемо поєднати цю спинку, щоб зробити повнокольорове зображення.) Якщо у вас є одна з небагатьох камер, зроблених без цих фільтрів (як, наприклад, Leica M Monochrom), ви просто отримуєте чорний і біле зображення
Звичайно, інший підхід - відфільтрувати все, крім однієї конкретної довжини хвилі. Ви можете побачити це у відповіді Джеррі Коффіна тут або в цьому іншому запитанні, що стосується майже монохромного світла пари натрію . Це чорно-який-небудь одноколірний, а не чорно-білий, але може бути близьким до вашого бажання. Звичайно, це виключає досить багато світла, а іншим недоліком є те, що він також вирізає рівень яскравості від інших кольорів - тому ви просто побачите відмінність у зеленому (або будь-якому обраному кольорі) та нюанси відтінку в іншому кольори взагалі не реєструватимуться.
Весь колір є результатом програмної обробки. Тільки , що датчик, будь то плівка або напівпровідника, можна зробити , це зміна стану у відповідь на вхідні фотони. Так, у цифрової камери є кольорові фільтри, але все, що вони роблять, - це обмеження довжин хвиль, які передаються чутливим пікселям. Вихід кожного пікселя - це просто купа електронів, які потім перетворюються на напругу, яке в свою чергу вимірюється і повідомляється як цифрове число.
Як ви вирішите інтерпретувати ці числа, повністю залежить від вас. Кілька прикладів:
Завантажте файл RAW в математичний інструмент, такий як R або MATLAB, і ви зможете генерувати монохромне зображення на основі числових значень у масиві.
Завантажте файл RGB аналогічно. Він складається (як правило) із трьох масивів чисел із однаковим розміром, позначених як "R, G, B" шари. Ви можете генерувати монохромне зображення кожного або призначити будь-який відтінок та кольоровість кожному шару, перш ніж поєднувати в кольоровому зображенні.
Знову ж таки, важливо зрозуміти, що ваш початковий питання полягає в помилці: чи через цифрову обробку даних, або через використання хімічних речовин для розробників і кольорового паперу, проти паперу для друку з B&W, камера та її датчик нічого не знають про колір. Це обробка даних (цифрових або аналогових).
Ви не можете додати фізичний фільтр, але ви можете видалити фізичний фільтр, щоб перетворити будь-яку цифрову камеру в строго монохромну камеру.
Фактичний датчик будь-якого DSLR нічого не знає про колір - кожен піксель записує загальну світність у всіх довжинах хвиль, до яких він чутливий. Спосіб введення кольору полягає в додаванні фільтра «Байєр» , який в основному являє собою невеликі шматочки скла різного кольору для кожного пікселя: тепер деякі пікселі можуть бачити тільки синій, інші лише червоний, а інші бачити лише зелений.
При видаленні фільтра Байера, ви камеру буде повернутися до того , монохромні, так як деякі люди на самому ділі зробили :
Ні.
Кожна кольорова камера має три типи чутливого матеріалу - пікселі в цифрових камерах, піксельні шари на датчиках Foveon, шари в кольоровій плівці. Монохромність зображення означає, що всі ці типи виробляють постійну реакцію на кольоровість з будь-яким падаючим світлом, і це НЕ можливо, оскільки вони розроблені для створення різної кольоровості.
Це теоретично можливо, але це не в цілому практично.
Для цього вам потрібен відносно вузький смуговий фільтр, який обмежує світло, що пропускає, до того, що буде впливати лише один колір (зазвичай) трьох, виявлених датчиком (принаймні, настільки, наскільки він є видимим ефекти на фотографію, яку ви робите).
Такі вузькосмугові фільтри були побудовані і регулярно використовуються - наприклад, вони регулярно використовуються в мультиплексуваннях поділу хвиль, яке використовується для одночасного надсилання декількох сигналів через оптичне волокно. На передавальному кінці ви приймаєте ряд сигналів, кодуєте кожен як єдиний колір світла і змішуєте світло перед передачею.
На приймальному кінці ви запускаєте це світло через однакову кількість вузьких фільтрів прохідних смуг, щоб ви могли реконструювати початкові потоки даних.
Щодо того, що це не практично: дві причини. Перш за все, такі фільтри можуть бути досить великими і дорогими. По-друге, (можливо, це важливіше для фотографічних цілей), коли ви отримуєте вузьку смугу, яка пройшла, ви також зазвичай отримуєте неабияку кількість ослаблення в смузі пропуску. Тобто, поряд із позбавленням від світла, якого ви не хочете, ви також зазвичай втрачаєте досить багато світла, якого ви хочете.
У типовій камері ви маєте справу лише з трьома кольорами датчиків, розподілених досить широко в спектрі. Ви, як правило, хочете зберегти зелене світло, тому що 1) це діапазон, коли очі людей, як правило, найчутливіші, і 2) на типовому датчику, у вас вдвічі більше зелених лунок датчика, ніж червоних або синіх датчиків.
Астрономи також доволі регулярно використовують досить вузькі смугові фільтри. Для конкретності один туман туманності випромінювання випромінює світло за рахунок потрійно-іонізованого кисню (він же "кисень III"). Світло випромінюється на 496 нм і 501 нм, обидва з яких досить близько до середини зеленої смуги:
Отже, якщо ми вставимо фільтр, щоб пропускати тільки ті довжини хвилі світла, а зупиняємо по суті все інше, ми отримуємо зображення, які досить близькі до чисто однотонних, незалежно від камери / датчика / плівки, що використовується для відчуття світла. Такі фільтри легко доступні (Googling for oxygen-III filter
призведе до багатьох варіантів). Для прикладу, ось крива відгуку для одного з цих фільтрів:
Цей конкретний - це водень-бета-фільтр, але є кисневі-III фільтри з аналогічно вузьким прохідним діапазоном. Кілька дещо ширших смугових фільтрів (які ще називають "вузькосмуговими") "настроєні", щоб забезпечити як викид водню-бета (486 нм), так і викиди кисню III (496 та 501 нм). Цей, однак, відфільтрував би найбільшу емісію на 496 нм і, по суті, всю її на 501 нм, хоча для очей більшості всі три кольори дуже схожі (глибокий зелений з натяком на синій).
Однак ці фільтри, як правило, розроблені для використання в телескопах, а не в камерах. Вони зазвичай розмірів (наприклад, 2 дюйма), які використовуються для окулярів телескопа. Вони також блокують багато видимого світла, тому їх зазвичай рекомендують використовувати лише на порівняно великих телескопах - принаймні 8 або 10 дюймів - це звичайний мінімум, який їм дуже корисний.
Навіть припускаючи, що ви можете встановити фільтр і жити, коли кількість світла пропускається, у вас залишиться одна проблема: хоча ваше зображення буде (майже цілком) монохромним, якщо ви не зробили якусь попередню обробку, воно не буде ' t відображатись як відтінки сірого, це відображалося б як відтінки зеленого.
Я бачу одну останню проблему використання цих фільтрів: те, що ви отримаєте, ймовірно, не спрацювало б для більшості видів фотографії. Рання чорно-біла плівка мала досить широкий діапазон чутливості, але найбільш сильно впливала синє світло, і лише досить слабке червоне світло.
Пізніше чорно-білий файл ("панхроматична плівка") був налаштований так, щоб він мав чутливість по видимому спектру, що набагато більше відповідала нормальному зору. Цього було достатньо вдосконалення, що воно досить швидко замінило ортохроматичну плівку для більшості типових фотографій.
У цьому випадку ви б виявили набагато більш вузький діапазон світла, ніж ортохроматична плівка - до того, що ви, ймовірно, не змогли б отримати результати, які були б корисними для найбільш типових цілей.
З іншого боку, також існує кілька можливостей використання таких вузькосмугових фільтрів за певних обставин. Наприклад, оскільки лінза має фокусувати лише одну довжину хвилі світла, хроматична аберація стає по суті нерелевантною. Це може покращити роздільну здатність (хоча точне поліпшення буде залежати від того, з якої кількості хроматичної аберації мала розпочатись лінза).
Це не фільтр - не знімний і, безумовно, не оборотний, - але будь-яку цифрову камеру можна перетворити на відтінки сірого, вискоблюючи кольорові фільтри з датчика та обробляючи зображення RAW. Без кольорових фільтрів датчик збирає лише інформацію про яскравість. Камера продовжуватиме обробляти пікселі так, ніби матриця кольорового фільтра все ще була, тому вам доведеться фіксувати зображення RAW та обробляти їх самостійно. Ніколи не пробував це сам, але я чув про це, коли CVS (американська аптечна мережа) вперше почав продавати цифрові фотоапарати "використання та повернення".
Нитка з прикладами: http://photo.net/digital-camera-forum/00CM0R
Більше про матрицю кольорового фільтра: https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter
Сподіваюся, це допомагає!
У камерах падаюче світло фільтрується до трьох координат спектрів RGB, а потім фіксується за допомогою хімічної реакції (плівкові камери), CCD чип CMOS (цифрові камери).
Єдиний спосіб фізичного відключення камери для зйомки кольорових зображень - це використання однотонної плівки або видалення фільтруючої маски з чіпа CMOS. Ця процедура знищить вашу камеру 999 999 разів за 1 000 000 спроб.
Якщо ви встановите камеру на монохроматичну зйомку, вона "ігнорує" фільтрацію та підсумовує сигнал з усіх трьох каналів. При післяобробці програма обчислить середнє значення з каналів.
Якщо ви хочете робити ІЧ-зображення, вам слід мати оптику, сумісну з ІК, та ІЧ-чутливий детектор. Напевно, ви отримаєте абсолютно новий мікросхем та індивідуальні датчики автофокусування.
Ні. Ви повинні розуміти, що немає такого поняття, як довжина хвилі білого світла , тому немає фізичної властивості, на якій міг би базуватися такий фільтр.
Якщо вам не подобається фізика, придумайте логічний приклад: біле світло - це більш широкий набір, який включає в себе підмножини всіх інших кольорів. Тож ваше запитання ефективно звучить як
Is there a filter that can extract fruits from apples?
Знову відповідь - НІ.
Я збираюся піти проти зерна і сказати ТАК, МИ МОЖЕМО ... якщо розширити значення "фізичного фільтра" таким чином:
Фільтр - це активна камера, яка відображає свій чорно-білий вихід на власному дисплеї (відсутність кольорових фільтрів на датчику, зневоднення програмного забезпечення, використання монохромного дисплея тощо), можливо, з деякою оптикою, щоб імітувати фокус далі.
Потім ваша фотокамера фотографує дисплей фільтра, думаючи, що це реальний світ. І це в чорно-білому кольорі :-)
Якщо це здається обурливим, врахуйте, що в 2011 році фільм Оливковий був оголошений першим фільмом, знятим повністю на смартфоні . Але як вони отримали чудовий боке і глибину різкості? Знімаючи зображення, проектоване на ґрунтове скло, об'єктивом Canon L серії 24-70 мм 24-70 мм! Обман?