Siyah beyaz bir fiziksel filtre var mı?

Bir kameranın herhangi bir yazılım efekti / filtrelemesi kullanmadan siyah beyaz fotoğraflar çekmesine izin verecek fiziksel bir filtre olup olmadığını merak ediyorum.

Yok hayır.

Gelen ışığı tamamen "doygun hale getirebilecek" bir fiziksel filtre oluşturmak mümkün değildir.

İşlem sonrası işlem yapmanın tek yolu film / sensör seviyesindedir.

Afedersiniz, ben biraz biraz metafizik olurken. Anladığımız gibi "Renk", evrendeki hiçbir şeyin gerçek bir özelliği değildir. Görme sistemimiz tarafından yaratılan bir şey - gözlerimizde ve beynimizde karmaşık bir etkileşim. "Zehirli meyveleri yemeyin", "çimlerin üzerindeki kaplana bakın" ve daha yakın bir zamanda "araçlarımızı kesişme noktalarında durdurun" gibi şeyler için faydalıdır.

Bu anlamda bir şey dayanmaktadır olan farklı malzemelerin dağılım, yansıtmak ve farklı şekillerde farklı dalga boylarında ışık absorbe: Gerçek bir evrende nesnelerin özelliği. Gözlerimizde, farklı ışık dalga boylarına karşı farklı hassasiyet gösteren alıcılar bulunur ve görüntü sistemi bunu renk dediğimiz şeye çevirir.

Rengin kendisi birçok farklı yoldan düşünülebilir. Bu durumda yararlı olan bir yol onu kromatiklik ve parlaklığa ayırmaktır - parlaklık temel olarak "parlaklık" dır ve kromatiklik ise diğer renk maddeleridir - renk tonu (kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ... ) ve doygunluk veya rengarenklik. Renk kavramını bu şekilde bölmek zihinsel modelimizle güzel çalışır - ancak aslında derhal fiziksel evrene çevrilemez.

Siyah ve beyaz sonuç veren bir filtrenin renkliliği filtrelemesi ve yalnızca parlaklığı geçmesi gerekir, çünkü temelde "siyah beyaz" bir fotoğraf budur - diğer tüm "renkli şeyler" olmadan sadece parlaklıkların kaydı .

Ama bunu yapmanın bir yolunu bilmiyorum. Normalde kullandığımız filtrelere benzer bir şeyle kesinlikle mümkün değil. Bunlar sadece blok ya da belirli bir dalga boyundaki (renk filtreleri ya da UV veya kızılötesi filtreler durumunda) ya da , genel olarak, küçük bir dereceye kadar tüm dalga boyları (nötr yoğunluklu filtreler durumunda). Siyah ve beyaza dönüştürülen bir "filtre" aslında dalga boyunu bir şekilde dönüştürmek zorunda kalacak ( dalga boyu olmayan ışık ... karanlıktır), filtrelemek yerine. Bu muhtemelen bir tür doğrusal olmayan meta materyali ve lise düzeyinde fizik bilgim ile açıklayabileceğim hiçbir şeyi içermez . Ve tüm farklı dalga boylarını dönüştürmek zorunda kalacaktıAynı dalga boyunda, ya da başka bir şey onları rastgele dağıtır, böylece sonuç beyaz ışık olur; Bu muhtemelen mantıksız görünüyor. Mümkün olsa bile, sonucun kameraya ekleyebileceğiniz ve taşıyabileceğiniz bir şey olmayacağını söylerken güvende hissediyorum.

Öte yandan, kesinlikle sadece parlaklığı kaydedebilirsiniz . Siyah beyaz filmin yaptığı bu, dijital fotoğraf sitelerinin de yaptığı bu. Doğası gereği sadece parlaklık ölçütleri vardır, ancak günümüzün dijital kameraları parlaklığı yalnızca belirli dalga boylarında kaydetmek, mavi, yeşil ve kırmızı ayrı ayrı ölçmek için filtreler kullanır. (Bu kabaca insan vizyonunun nasıl çalıştığıyla eşleşir, bu yüzden onu tam renkli görüntü elde etmek için geri birleştirebiliriz.) Bu filtreler olmadan yapılan birkaç kameradan birine sahipseniz (Leica M Monochrom gibi), sadece siyah beyaz görüntü

Elbette, başka bir yaklaşım, belirli bir dalga boyu dışındaki her şeyi filtrelemektir . Bunu Jerry Coffin’in cevabında veya neredeyse monokromatik bir sodyum buharı ışığı içeren başka bir soruda görebilirsiniz . Bu, siyah beyaz yerine siyah ve biraz tek renklidir, ancak size yakın olabilir. Tabii ki, bu oldukça fazla ışığı keser ve diğer dezavantajı, diğer renklerden parlaklık seviyelerini de kesmesidir - yani sadece yeşil renkte (veya seçilen renk ne olursa olsun) farklılıklar görürsünüz. renkler hiç kayıt olmaz.

Tüm renk, yazılım işlemenin bir sonucudur. Tek şey bir sensör, bu yapabiliriz, filme ya da yarı iletken olması, gelen fotonlar tepki olarak değişiklik durumudur. Evet, bir dijital kameranın renk filtreleri var, fakat tek yaptıkları algılama piksellerine iletilen dalga boylarını kısıtlamak. Her bir pikselin çıktısı, basitçe ölçülen ve dijital bir sayı olarak bildirilen bir voltaja dönüştürülen bir demet elektrondur.
Bu sayıları nasıl yorumlamayı seçtiğiniz tamamen size bağlıdır. Birkaç örnek:

Bir RAW dosyasını R veya MATLAB gibi bir matematik aracına yükleyin, dizideki sayısal değerleri temel alan tek renkli bir görüntü oluşturabilirsiniz.

Benzer bir RGB dosyasını yükleyin. (Genellikle) "R, G, B" katmanları olarak etiketlenmiş, eşit büyüklükteki üç sayı dizisinden oluşur. Her birinin tek renkli bir görüntüsünü oluşturabilir veya renkli bir görüntüye birleştirmeden önce her bir katmana dilediğiniz tonu ve renkliliği atayabilirsiniz.

Yine, anlamanız gereken en önemli şey, asıl sorunuzun yanlış olduğudur: dijital veri işleme veya geliştirici kimyasalları ve rengini kullanma yoluyla B&W baskı kağıdı kullanarak kamera ve sensör renk hakkında hiçbir şey bilmiyor. Verileri bu şekilde işlersiniz (dijital veya analog).

Sen olamaz eklemek fiziksel bir filtre, ama sen yapabilirsiniz kaldırmak kesinlikle tek renkli kameraya herhangi bir dijital kamera dönüştürmek için fiziksel bir filtre.

Herhangi bir DSLR üzerindeki gerçek sensör renk hakkında hiçbir şey bilmez - her piksel, toplam dalga boylarında duyarlılığı olan toplam parlaklığı kaydeder. Rengin tanıtılmasının yolu , her piksel için temel olarak küçük renkli cam parçaları olan bir Bayer filtresi eklemektir : Şimdi bazı pikseller yalnızca maviyi, diğerleri sadece kırmızı görebilir ve geri kalanlar yalnızca yeşil görebilir.

By çıkarmadan olarak Bayer filtresi, size kamera, varlık tek renkli geri döner bazı insanlar aslında yapmış :

Yok hayır.

Her renkli kamerada üç tür hassas malzeme vardır - dijital kameralardaki pikseller, Foveon sensörlerinde piksel katmanları, renkli filmdeki katmanlar. Tek renkli görüntü, tüm bu türlerin, herhangi bir ışıkla sabit renklilikte tepki ürettiği ve farklı renklilikler üretecek şekilde tasarlandıkları için mümkün OLMAYI anlamına gelir.

Teorik olarak mümkün, ama genel olarak pratik değil.

Bunu yapmak için, sensör tarafından algılanan (genellikle) üçün sadece bir renginin etkileneceği noktaya (en azından görülebilir bir dereceye kadar) etkileneceği noktaya geçen ışığı sınırlayan nispeten dar bir bant geçiren filtreye ihtiyacınız vardır. çektiğiniz fotoğraf üzerindeki etkiler).

Bu tür dar bantlı filtreler üretilmiştir ve düzenli olarak kullanılmaktadır - örneğin, bir fiber optik üzerinden aynı anda birden fazla sinyal göndermek için kullanılan dalga bölmeli çoklamada düzenli olarak kullanılırlar. Aktarma ucunda, birkaç sinyal alır, her birini tek bir ışık rengi olarak kodlar ve iletmeden önce ışığı birbirine karıştırırsınız.

Alıcı tarafta, bu ışığı aynı sayıda dar bant geçiren filtreden geçirirsiniz, böylece orijinal veri akışlarını yeniden oluşturabilirsiniz.

Neden pratik olmadığına gelince: iki sebep. Her şeyden önce, bu tür filtreler oldukça büyük ve pahalı olabilir. İkincisi, (muhtemelen fotografik amaçlar için daha önemlidir) geçen dar bir bant aldığınızda, tipik olarak geçiş bandında oldukça zayıflama elde edersiniz. Yani, istemediğiniz ışıktan kurtulmakla birlikte, genellikle istediğiniz ışık miktarını da kaybedersiniz.

Tipik bir kamerada, spektrumda oldukça geniş bir alana dağılmış yalnızca üç renk sensörle uğraşıyorsunuz. Normalde yeşil ışığı korumak istersiniz, çünkü 1) insanların gözlerinin normalde en hassas olduğu aralık budur ve 2) tipik bir sensörde, kırmızı veya mavi sensör kuyularının iki katı kadar yeşil sensör kuyucuğuna sahipsiniz.

Gökbilimciler ayrıca oldukça düzenli aralıklarla oldukça dar bant geçiren filtreler kullanırlar. Spesifik olarak, bir tür emisyon bulutsusu, üçlü iyonize oksijen (aka "oksijen III") nedeniyle ışık yayar. Yayılan ışık her ikisi de yeşil alanın ortasına oldukça yakın olan 496nm ve 501nm'de:

Bu nedenle, yalnızca ışığın dalga boylarını geçmesi için bir filtre eklersek ve esasen diğer her şeyi durdurursak, ışığı algılamak için kullanılan kamera / sensör / film ne olursa olsun tamamen monokromlara oldukça yakın resimler elde ederiz. Bu tür filtreler kolayca kullanılabilir (Googling için oxygen-III filterbirçok seçenek ortaya çıkacaktır). Sadece bir örnek için, işte bu filtrelerden birinin yanıt eğrisi:

Bu özel bir hidrojen-beta filtresidir, ancak benzer şekilde dar bant geçişli oksijen-III filtreleri mevcuttur. Birkaç tane daha geniş bant geçiş filtresi (hala genellikle "dar bant" olarak adlandırılır), hem hidrojen-beta emisyonuna (486 nm) hem de Oksijen-III emisyonlarına (496 ve 501 nm) izin vermek için "ayarlanmıştır". Bununla birlikte, bu, çoğu insanın gözünün her üç renginin birbirine çok benzemesine rağmen (sadece mavi bir ipucu ile derin bir şekilde) , 496 nm'de emisyonun çoğunu ve esasen hepsini 501 nm'de filtreleyecektir .

Ancak, bu filtreler genellikle kameralarda değil teleskoplarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Genellikle teleskop göz parçaları için kullanılan boyutlardadır (örneğin, 2 inç). Ayrıca, çok fazla görünür ışığı da engellerler , bu nedenle genellikle yalnızca nispeten büyük teleskoplarda kullanılması önerilir - en az 8 veya 10 inç, çok fazla kullanım için normal minimumdur.

Filtreyi monte edebileceğinizi ve iletilen ışığın miktarıyla yaşayabildiğini farz edersek bile, tek bir sorunla karşı karşıya kalacaksınız: resminiz (neredeyse tamamen) monokrom olsa da, biraz ön işlem yapmazsanız, t grinin tonları, yeşil tonları gibi görünür.

Bu filtreleri kullanmak için son bir problem görebiliyorum: ne elde edersiniz çoğu fotoğrafçılık türü için muhtemelen işe yaramaz. İlk siyah beyaz film oldukça geniş bir duyarlılık aralığına sahipti , ancak en çok mavi ışıktan ve en önemlisi kırmızı ışıktan etkilenmişti.

Daha sonra siyah beyaz dosya ("pankromatik film"), normal görmeye çok daha fazla karşılık gelen görünür spektrumda duyarlılığa sahip olacak şekilde ayarlandı. Bu, en tipik fotoğrafçılık için ortokromatik filmi oldukça hızlı bir şekilde değiştirmesi yönünde bir gelişme oldu.

Bu durumda, orkromatik filmden çok daha dar bir ışık yelpazesi tespit ediyor olacaksınız - muhtemelen en tipik amaçlar için çok fazla sonuç almış olamayacağınız bir noktaya.

Öte yandan, bazı durumlarda bu gibi dar bantlı filtrelerin kullanılmasının da birkaç tarafı vardır. Bir örnek için, lens sadece bir dalga boyunda ışığa odaklanmak zorunda olduğundan, renk sapması esasen önemsiz hale gelir. Bu, çözünürlüğü artırabilir (tam iyileşme lensin ne kadar renk sapmasıyla başlaması gerektiğine bağlı olsa da).

Bu bir filtre değildir - çıkarılabilir değildir ve kesinlikle geri alınamaz - ancak renk filtrelerini sensörden kazıyarak ve RAW görüntüsünü işleyerek herhangi bir dijital kamera gri tonlamaya dönüştürülebilir. Renk filtreleri olmadan, sensör yalnızca parlaklık bilgilerini toplar. Kamera, pikselleri renk filtresi matrisi hala oradaymış gibi işlemeye devam edecek, bu yüzden RAW görüntüleri çekmeniz ve bunları kendiniz işlemeniz gerekir. Hiç kendim denemedim, ama CVS'nin (ABD eczane zinciri) ilk önce kullan ve kullan dijital fotoğraf makineleri satmaya başladığını duydum.

Örneklerle konu: http://photo.net/digital-camera-forum/00CM0R

Renk filtresi matrisi hakkında daha fazla bilgi için: https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter

Bu yardımcı olur umarım!

Kameralarda, gelen ışık üç RGB spektrumunun koordinatlarına filtrelenir ve daha sonra kimyasal reaksiyon (film kameraları), CCD veya CMOS çipi (dijital kameralar) kullanılarak yakalanır.

Renkli görüntüleri yakalamak için kamerayı fiziksel olarak devre dışı bırakmanın tek yolu tek renkli film kullanmak veya filtre maskesini CMOS çipinden çıkarmaktır. Bu prosedür, kameranızı 999 999 kez 1 000 000 denemeye öldürür.

Kameranızı tek renkli yakalamaya ayarladığınızda, filtrelemeyi "yok sayar" ve 3 kanalın tümünden gelen sinyalleri toplar. İşlem sonrası, program kanallardan ortalama değeri hesaplar.

IR görüntüleri çekmek istiyorsanız, IR uyumlu optik ve IR hassas dedektörünüz olmalıdır. Muhtemelen, yepyeni çip ve özelleştirilmiş AF sensörleri alacaksınız.

Hayır . Beyaz ışığın dalga boyu gibi bir şey olmadığını anlamalısınız , bu nedenle böyle bir filtrenin dayanabileceği fiziksel bir özellik yoktur.

Fizikten hoşlanmıyorsanız, mantıklı bir örnek düşünün: beyaz ışık, alt renk olarak diğer tüm renklerin ışıklarını içeren daha geniş bir kümedir. Yani sorunuz etkili bir şekilde

Is there a filter that can extract fruits from apples?

Cevabım tekrardan hayır.

Tahıl aleyhine gideceğim ve "fiziksel filtre" nin anlamını şu şekilde genişletirseniz YES, BİZ CAN diyebilirim :

Filtre, çıktısını siyah / beyaz olarak kendi ekranında görüntüleyen aktif bir kameradır (sensöründe renk filtresi bulunmamakta, yazılımda desatürasyon, monokrom ekran vb. Kullanarak), belki biraz daha uzaktaki bir odağı simüle etmek için bazı optikler kullanmaktadır.

Ardından kameranız, gerçek dünya olduğunu düşünerek filtrenin görüntüsünü çeker. Ve siyah beyaz :-)

Bu çok çılgınca geliyorsa, 2011'de, Olive filminin tamamen Smartphone'da çekilen ilk film olarak bildirildiğini göz önünde bulundurun . Ama harika bokeh ve alan derinliğini nasıl elde ettiler? Zemin camına yansıtılan görüntüyü 800 dolarlık Canon L Serisi 24-70mm lens ile çekerek! Hile?