Bir kamera tamamen farklı ana renkler kullansaydı ne olurdu?

Yani, birçok insanın bildiği gibi, insanların üç koni hücresi vardır, bu da görebildiğimiz tüm spektrumu oluşturmak için bir araya gelebilecek üç farklı "birincil" renk görmemizi sağlar. Bu arada, diğer birçok hayvanda daha geniş veya daha iyi tanımlanmış bir spektrum görmelerini sağlayan dört veya daha fazla koni hücresi vardır.

Şimdi, dijital kameralar ışığı bir dizi ışığa duyarlı "piksel" kullanarak kaydediyor. Pikseller genellikle yeşil, biri kırmızı ve biri mavi olmak üzere iki özel (filtre malzemesi kullanarak) olmak üzere dörtlü gruplar halinde düzenlenir. Her piksel tarafından algılanan şiddetler ve daha sonra bazı algoritmalar kullanılarak bir RGB dosyasına dönüştürülür. Her özel piksel tarafından kaydedilen yoğunluklar, aşağıdaki renk tayfına eşlenebilir.

Genel olarak istediğimiz şey budur, çünkü ortaya çıkan görüntü gözlerimiz için mükemmel bir anlam ifade eder ve çoğu amaç ve amaç için bir sahne kaydetmek için yeterlidir. Ama neden bir kamerayı insanların gördüğü şekilde ışığı yakalamak ve kaydetmekle kısıtlamalıyız?

Diyelim ki, özellikle normalde görmediğimiz veya daha fazla ayrıntı sağlayacak özel bir renk aralığında birbirine yakın olan farklı dalga boylarını en iyi şekilde kabul etmek için ışığa duyarlı "pikseller" üzerindeki filtreleri değiştirdik. Oradan, ton spektrumunu uzatabiliriz, 0/360 ilk renk, 120 ikinci renk ve 240 son renktir.

Bunun sonucunun ne olacağını merak ediyorum, örneğin kızılötesi ve ultraviyole biraz daha görmek için 800 nm, 400 nm ve 200 nm dalga boylarını seçersek. Veya mavi görünen bir şeyin kolajı olsaydı, benzer tonları daha kolay ayırt etmek için 450 nm, 475 nm ve 500 nm dalga boylarını seçebilirdik. Başka bir olasılık, dört farklı dalga boyunu tespit etmek ve bunları renk tayfı üzerine eşlemek olacaktır. Bu, "tetrakromatik" fotoğrafçılık gibi bir şeye izin verir.

İşte bir kişinin ne bekleyebileceğine dair bir model (soruyu daha iyi yansıtacak şekilde değiştirildi):

İşte cevaplamanız gereken bazı şeyler:

Bu zaten yapılıyor mu? Değilse, neden olmasın? (Daha önce ultraviyole ve kızılötesi fotoğrafçılık gördüm, ancak genellikle siyah / beyaz veya siyah / macenta. Neden bir boyut kullanıyorsunuz ve neden spektrumu uzatmıyorsunuz?)

Görüntüleri bu şekilde çekmek için tüketici teknolojisi açısından neler var?

Teknolojide hangi dalga boylarının yakalanabileceği konusunda sınırlamalar var mı?

Renkli fotoğrafçılık gerçekten de üç renkli teoriye dayanmaktadır. Dünya, 1861'de James Clark Maxwell tarafından kırmızı, yeşil ve mavi filtreler kullanılarak yapılan ilk renkli resmi gördü. Bugünün renkli fotoğrafçılığı onun yöntemine dayanıyor. 1891'de Gabriel Lippmann, tek bir siyah-beyaz film tabakası, filtre, renkli boya veya pigment kullanmadan tam renkli görüntüler gösterdi. Güzel görüntüler kopyalanamadığı veya çoğaltılamadığı için bu işlem yol kenarına düştü. 1950'lerde Polaroid Corporation'dan Dr. Edwin Land, sadece iki renk (579 ve 599 nanometre) kullanarak güzel renkli resimler yapabileceğini gösterdi. Bu da yoldan düştü.

Görüntüleme mühendisleri, uzun zaman önce spektrumun görsel olmayan kısmını kullanarak görüntü almak istiyorlardı. Sıradan fotoğraf plakalarının ve filmin sadece mor ve mavi ışığı ve ultraviyole (4 nanometreden 380 nanometreye) kaydedildiğini çabucak keşfetti. Filmlerin X-Ray ve kızılötesini kaydettiğini keşfettiler.

Spektrumun başka hangi kısımları görüntülenebilir? Gökbilimciler radyo frekansları ile görüntü Weathermen ve havacılık endüstrisi, radar ile görüntü. Optik mikroskop yaklaşık 1000X ile sınırlıdır, ancak elektron mikroskobu molekülleri ve atomları görüntüler.

İnsan vücudunu ses dalgaları (ultrason) kullanarak görüntüleriz. Radyo dalgalarını (manyetik rezonans görüntüleme, MRI) kullanarak insan vücudunu görüntüleriz.

Görüntülemenin sayısız başka yolu vardır. İlk başta spektrumun görsel olmayan kısmı kullanılarak yapılan görüntüler sadece siyah beyaz olarak sunuldu. Sonuçta, bu radyasyon yoluyla göremiyoruz, bu nedenle sunduğumuz herhangi bir grafik görüntü yanlış bir sunum olacaktır.

Şimdi X-ışınlarına bakan doktorlar gri tonlarında ince değişiklikler arıyorlar. Bilgisayar mantığı ile daha iyi ayırt etmek için siyah ve beyaz tonları yanlış renklere dönüştürebiliriz. Böylece modern röntgen ve sonogram sahte renklerle görüntülenir. Bilimin diğer görüntüleme disiplinleri de bunu izlemektedir. Spektrumun görsel olmayan kısımlarından yapılan yanlış renkli görüntüler rutindir.

Bu zaten yapılıyor mu?

Elbette. Hubble Uzay Teleskobu, yakın IR'yi, görünür ve UV spektrumuna yakın algılar. Hubble'da gördüğünüz, görünür spektrumun dışında bilgi içeren görüntüler sahte renkli görüntülerdir.

Benzer şekilde, X-ışını spektrumunu gözlemleyen Chandra'dan görüntüler yalnızca "tonları" görünür ışık spektrumuna eşleştirilerek görselleştirilebilir.

Astronomik olmayan alanda, havaalanlarındaki milimetre dalga tarayıcıları milimetre aralığı sinyallerini görsel alana eşler.

Görüntüleri bu şekilde çekmek için tüketici teknolojisi açısından neler var?

Birincisi FLIR kameralar.

Teknolojide hangi dalga boylarının yakalanabileceği konusunda sınırlamalar var mı?

Bu soru çok geniştir ( teknolojide daima sınırlar vardır).

Bazı genel kullanımlı fotoğrafik kameralar aslında görünür spektrumun dışında kayıt yaparlar, bu nedenle bununla ilgili bir miktar deneyim vardır. Leica M8, IR kaydı ile tanındı. Genişletilmiş menzil renk doğruluğu üzerinde kötü etkiye sahipti ve Leica, müşterilere bunu çözmek için lensleri için IR / kesim filtreleri vermek zorunda kaldı.

Lenslerdeki cam UV'yi engellediğinden UV'ye genişlemek zordur.

Bir kerede daha geniş spektrum yakalamanın etkisi - en azından Leica veya modifiye edilmiş kameralarda görüldüğü gibi - özellikle hoş, ilginç veya kullanışlı değildir. Verileri ilginç bir şekilde işlemeyi başarsanız bile, tek bir hile ponny alacaksınız.

Eğer ilgileniyorsanız filtreleri sensörden kaldıracak şirketler var. Lensinizin üzerinde farklı spektrumlara sahip renk filtreleri kullanabilir, farklı filtrelerle üç pozlama oluşturabilir ve bunları yazılımda harmanlayabilirsiniz.

Her özel piksel tarafından kaydedilen yoğunluklar, aşağıdaki renk tayfına eşlenebilir.

Bayer matrisi herhangi bir renkle eşleşmez. Görüntü, her pikselin bir R, G ve B bileşenine sahip olduğu, piksel başına tam renkli bir görüntü elde etmek için enterpole edilir. Bu RGB bileşenleri, sRGB veya adobeRGB gibi bir renk uzayıyla eşlenebilir, ancak RGB modunun doğal olarak bir renk alanı yoktur.

Diyelim ki, özellikle normalde görmediğimiz veya daha fazla ayrıntı sağlayacak özel bir renk aralığında birbirine yakın olan farklı dalga boylarını en iyi şekilde kabul etmek için ışığa duyarlı "pikseller" üzerindeki filtreleri değiştirdik.

Soru, detayı oluşturan şeylerden biridir . Amaç spektroskopi yapmaksa, normal bir kamera değil, bir spektrometre veya spektrofotometre kullanılmalıdır.

Eklenen her filtre sensörün genel verimliliğini azaltır. Bir RGB kamera, görünür bant üzerinden yaklaşık% 20 ~ 25'lik bir net verimliliğe sahiptir. 5 filtre kullanan bir UV-VIS-IR kamera, bu bant üzerinde% 10'a yakın bir verime sahip olacak ve UV ve IR bantları başlangıçta daha az ışığa sahip olacak, bu yüzden çok daha fazla kazanç ve daha gürültülü olacaklar.

Bu zaten yapılıyor mu? Değilse, neden olmasın?

Evet, buna spektrofotometre denir. Aslında, bahsettiğinize çok benzeyen bir şey yapılır. Merak gezgini üzerindeki MastCAM, 8 filtre tekerleği ile birleştirilmiş önemli IR ışığını akıtan özel bir bayer dizisi kullanıyor. Kamera daha sonra 6 farklı dalga boyunda kısa dalga IR'de tam çözünürlüklü dar bant görüntüleme yapabilir.

Sık mı yapılıyor, hayır. Bilimsel sorgulamanın dışında, bu tür kurulum daha karmaşık bir meta veri şemasına sahip çok hantal bir kamera yapar. Bunlar, tüketici ürünlerinin sıkıntısı olan iki şeydir.

Görünür spektrumda herhangi bir 3 primer kullanabileceğinizi ve kayıt cihazı ve görüntüleme cihazı aynı primerleri kullandığı sürece doğru bir görüntü (kayıt ve görüntüleme cihazlarınızın sınırları dahilinde) oluşturacağınızı unutmayın. Örneğin, son 10 yılda piyasaya sürülen çoğu kamera sRGB renk aralığına uyan renkleri yakalayan sensörlere sahiptir. Ve çoğu monitör sRGB renk alanında (veya buna yakın bir şeyde) görüntülenir.

Daha yeni kameralar (şu anda üst düzey, ancak kuşkusuz tüketici kameraları) DCI-P3 adı verilen daha geniş bir renk alanında çekim yapabiliyor. Hala bir "RGB" renk alanı olarak kabul edilir, çünkü yakalanan primerler sRGB primerlerinden farklı olmalarına rağmen sübjektif olarak "Kırmızı", "Yeşil" ve "Mavi" olarak adlandırdığımız şeydir. Son bilgisayarlarda ve cep telefonlarında birkaç LCD ekran artık DCI-P3 renk alanında da görüntülenebilir. Bu cihazlar çok daha geniş bir renk yelpazesi yakalar ve görüntüler.

Bir dizi primerle yakalamanın ve başka bir sette görüntülenmenin nasıl görüneceğini görmek istiyorsanız, favori resim düzenleyicinizde bir ton ayarlama filtresi kullanabilirsiniz. Tonu döndürmek size bir dizi primerle yakalama ve bir diğeriyle görüntüleme eşdeğerini gösterecektir.

Teknolojide hangi dalga boylarının yakalanabileceği konusunda sınırlamalar var mı?

Var:

• Kızılötesi fotoğrafçılık (gece görüşü) yakınında,
• Orta kızılötesi fotoğrafçılık (Termal görüntüler) http://www.ipac.caltech.edu/outreach/Edu/Regions/irregions.html
• X-ışınları (sadece trhu röntgenini geçen kemikleri görmekle kalmaz, bazıları yansıyanları görebileceğiniz kadar hassastır) https://en.wikipedia.org/wiki/Backscatter_X-ray ,
• Radyo teleskoplar ve mikrodalga teleskoplar.
• Gama ışını teleskopları.
• UV kameralar vb.

Temel olarak tüm spektrum araştırılmıştır.

Fakat bunların hepsinin farklı sistemleri var. Dikkate alınması gereken bir şey, dalga boyu ve madde, ortam ve daha spesifik sensör arasındaki ilişkidir.

Neden "görünür ışık" gördüğümüze bir göz atın. Özellikle dalga boyu üst atmosferden geçmezse, ışık kaynağı olmaz, güneş ışığı olmaz: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg diğer geçen ışık radyodur ama vücudumuzdan geçen çok uzun.

Dalga boylarındaki farklılıklar üsteldir, bu yüzden evet, bir şeyin hangi elektromanyetik dalgaların, gözlerimizle veya enstrümanlarımızla kavrayabileceği ile ilgili bazı teknolojik problemler vardır.

Görüntüleri bu şekilde çekmek için tüketici teknolojisi açısından neler var?

Kızılötesi

Basit bir soru, denemeniz için neredeyse yakın kızılötesi film ve filtrelere sahip olabilirsiniz ve dlsr'nizi uyarlayabilirsiniz: https://photo.stackexchange.com/search?q=infrared

Bazı gece görüş kameraları ve lensleri var.

Uzak kızılötesi termal kamera satın alabilirsiniz, ancak pahalı oldukları için bir "tüketici" ürünü değildir.

UV İnsanlara daha aydınlatıcı bir ışık yaymanın yasal olduğunu sanmıyorum. UV ışığına uzun süre maruz kalabileceğinizi unutmayın, her şeyden önce retinanız. bu nedenle düşük güçlü bir UV kullanmak için düşük ışık ortamına ihtiyacınız vardır. "Blacklight" görüntüler UV kaynaklı yansımalardır, bu yüzden bunu da yapabilirsiniz. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_photography

Daha önce ultraviyole ve kızılötesi fotoğrafçılık gördüm, ancak genellikle siyah / beyaz veya siyah

Eğer göremiyorsanız, bu bir yorumdur . Gece görüş gözlükleri normalde yeşildir, çünkü gözlerimiz yeşile daha duyarlıdır ve bir asker lensi çıkardığında gözleri karanlığa daha kolay uyum sağlar. Siyah beyaz bir vizyonunuz varsa, gözün karanlığa uyum sağlama süresi çok daha uzun olacaktır.

Neden bir boyut kullanmalıyım?

"Birincil" renklerin "3D boyutsallığı", beynimizin ışığı algılama biçimidir. Eflatun görünür espektrumda değil, onunla ilişkili dalga boyu yok. Beynimiz onu eflatun olarak yorumlar.

Gerçekte elektromanyetik dalga boyu spektrumu tek boyutludur. Öyle bimensional biz üretmek görüntülere bir ikinci boyut olarak yoğunluğunu kullanmak faydalı olacaktır.

Neden spektrumu uzatmıyorsunuz?

Biz var spektrumunu strech. Ya da görüyoruz ya da görmüyoruz. Siyah beyaz bir görüntü aslında görmediğimiz bir dalga boyunun gördüğümüz sınırlı spektrumda yeniden sıkıştırılmasıdır.

Cours arasında renkleri kırmızı göstermek için bir Xray dijital makine yapabilirsiniz, kendi başına eski bir CTR monitör vardı. Fakat bu teknik olandan çok psikolojik bir boyuttur.

Ancak termal görüntüler gibi bazı alanlarda renk spektrumu sıcaklıktaki farklılıkları tespit etmek için kullanılır, bu yüzden şu anda yapılmaktadır.

Görünür ışık spektrumunu neden tweetlememe veya almama konusunda, bunun tamamen sanatsal bir yorum olduğunu düşünüyorum, böylece ne istersen yapabilirsiniz.

Fakat

Ancak öte yandan, bu gibi renk körlüğü simülatörlerine nasıl sahip olduğumuza benzeyen birkaç insanın Tetrachromacy simülatörüne sahip olmak ilginç olurdu: http://www.color-blindness.com/coblis-color-blindness- simülatör/

Margaret Livingstone'un "Görme ve Sanat, Görmenin Biyolojisi" adlı gerçekten ilginç bir kitap okuyorum. Henüz yapmadım, ama şimdiye kadar okuduğum bölümlerde gözün rengi nasıl algıladığı, renklerin nasıl karıştırıldığı (hem ışık hem de pigmentler) ve sınırlamaların ne olduğu ve nedenleri hakkında konuşuyoruz. Gözün nasıl çalıştığı ve fotoğraf yeteneklerindeki sınırların ne olduğu ile ilgili bazı sorularınızı yanıtlamanıza yardımcı olabilir.