Камеры с инфракрасной съемкой. Самодельный инфракрасный светофильтр

11.09.2019Рубрика: HoReCa

Инфракрасные фотографии - очень сложна форма фотографии. В процессе урокам Вам нужно быть очень внимательным к процессу настройки оборудования и съёмки. Я подготовил для Вас список , по которому удобно сверять свои действия. Советую распечатать его и положить в сумку вместе с камерой. Все пункты списка мы рассмотрим далее в уроке.

Может ли Ваша камера принимать инфракрасные лучи?

Прежде чем идти и покупать фильтр, проверьте свою камеру на восприятие инфракрасных лучей. Некоторые камеры не могут этого. Самый простой способ проверить это - направить камеру на светодиодную лампочку дистанционного пульта и нажать на нём на несколько кнопок. Если Вы заметите, что мигает красный свет, то камера воспринимает инфракрасные лучи.

Если свет от светодиода тусклый, значит, камера воспринимает инфракрасные лучи, но время экспозиции возрастёт из-за внутреннего фильтра, блокирующего их.

Если Вы не видите мигания светодиода, установите длинную экспозицию и сделайте несколько снимков, при этом нажимая на кнопки пульта, направленного в объектив камеры. На фотографиях должен быть виден красный свет от светодиода. Если его нет, значит Ваша камера не может принять инфракрасные лучи, и данный урок Вам не поможет.

Покупка фильтра

У меня есть несколько предложений при выборе инфракрасного фильтра. Это накручивающиеся фильтры как Hoya, и квадратные фильтры от Cokin.

Накручивающиеся фильтры - очень хороший инструмент при инфракрасном фотографировании. Одна они относительно дорогие. Я советую покупать фильтры от известных брендов для достижения наилучших результатов. У меня, например, фильтр Hoya R72, который очень впечатлил меня своими результатами, хоть он и стоит больше $100.

Квадратные фильтры можно быстрее надеть или снять. В этот момент риск испортить снимок лучами света намного выше, чем при работе накручивающимися фильтрами. Цена за такой фильтр в среднем $60.

Если Вы собираетесь купить большой накручивающийся фильтр, возьмите ещё и переходное кольцо, чтобы этот фильтр подошёл ко всем другим объективам. Это избавит Вас от необходимости покупать отдельный фильтр на каждый объектив.

Длина волны и другие варианты

Фильтр 720нм считается стандартом для инфракрасной съёмки. Я считаю, что начинать стоит именно с него. Есть и другие варианты, например, 900нм (RM90), но цены на такие фильтры очень высокие, они превышают $300. Эти фильтры предназначены для профессиональных инфракрасных фотографов с «большими карманами».

Существует ещё один вариант на случай, если Вы не хотите использовать фильтр. Вы можете настроить свою DSLR камеру на постоянное восприятие инфракрасного спектра. Для этого нужно откалибровать камеру и объектив. Эта очень дорогая услуга, после которой Ваша камера будет снимать только в инфракрасном режиме.

Когда и где снимать?

Один из наиболее популярных жанров инфракрасной съёмки - это ландшафтная съёмка. Из-за эффектов, создаваемых при съёмке, листва может стать белой при рендеринге, что сделает фотографию очень мрачной и запоминающейся. Можете поэкспериментировать деревьями, цветами и травой.

Идеальные условия для съёмки - это солнечные дни. В процессе рендеринга (при неправильной цветовой обработке) небо будет иметь глубокий синий цвет, а листья - белый. Но это не значит, что в плохую погоду нельзя добиться нужного результата.

Если установить большое время экспозиции для инфракрасного фильтра, результаты почти такие же, как при работе с Нейтральным светофильтром (Neutral Density) (ND). На фотографиях будет получиться сильный эффект движения.

Не бойтесь экспериментировать и не ограничивайте себя простыми ситуациями и объектами.

Проблемы с объективом

Некоторые объективы могут создавать аномальные эффекты при инфракрасной съёмке, а именно горячие пиксели. Когда это случается, на изображении можно заметить светлое, бесцветное пятно в центре. Бывает, что появляются полосы по всей фотографии. Их можно убрать в процессе постобработки, но это отнимает много времени и сил.

В настоящее время не существует полного списка объективов, которые правильно работают, и тех, которые создают бесцветные пятна. На сайте dpanswers.com предоставлен немаленький список большинства объективов и их проблемы.

1. Настройка

Настройка камеры очень важна, чтобы получить качественную инфракрасную фотографию. Не устанавливайте фильтр до тех пор, пока не настроите фокус, экспозицию и баланс белого.

Для начала установите камеру на треногу. Повесьте сумку для камеры на крючок треноги, чтобы увеличить весь штатива и минимизировать движения.

Следующие советы помогут Вам получить чистое изображение:

Съёмка в формате RAW. Съёмка в RAW позволит Вам без проблем изменить баланс белого в процессе пост-обработки. Никогда не снимайте в формате JPEG, иначе Вы получите шумы и другие дефекты будут сильно заметны.
Выключите Long exposure noise reduction (Подавление шума при длительных выдержках). Так как большое время экспозиции обязательно при инфракрасной съёмке, нужно выключить данный параметр. В процессе обработки не будет шума. Это также поможет Вам изменить интенсивность шума в процессе пост-обработки.
Включите Exposure delay mode (Режим задержки экспозиции) / Mirror Lock-Up (Режим фиксации зеркала). Если Вы включите любой из этих режимов, то минимизируете вибрацию при спуске затвора.
Пульт дистанционного спуска затвора или таймер. Использование дистанционного пульта не обязательно, но может уменьшить количество вибрации, так как Вы не прикасаетесь к камере в момент съёмки. В качестве альтернативы можно установить таймер на 2 секунды.

2. Баланс белого (White Balance)

Баланс белого очень при инфракрасной съёмке. Вы можете использовать предустановленные значения или Pre-White Balance, чтобы получить нормальный баланс в текущих условиях. В любом случае Вам нужно будет уделить время этому в процессе пост-обработки.

Нет ничего плохого в использовании предустановленных настроек. Например, настройка Incandescent наиболее подходящая.

Перейдите в меню White Balance (Баланс белого) и выберите пункт PRE. Затем сделайте следующее:

Нажмите ОК.
Выберите пункт Measure и нажмите ОК.
Выберите Yes и перезапишите имеющуюся информацию.
Убедитесь, что на видоискателе основная часть объекта имеет зелёный цвет. Можете навести камеру на участок травы.
Сделайте снимок и подождите ответа камеры. Должна появиться надпись «Data Acquired» или «Gd».
Если камера покажет надпись «Unable to acquire» или «No Gd», то проверьте экспозицию.

В результате должен получиться снимок с сильным красно-оранжево-пурпурным оттенком. Его мы исправим при пост-обработке.

3. Фокусировка и стабилизация

Фокусировка может отнять у Вас немало времени, если на объективе нет отметок для инфракрасной съёмки. Лучше использовать маленькую апертуру, например, f/20, чтобы получить хорошую глубину резкости и минимизировать проблемы с фокусировкой.

Если на Вашем объективе есть отметки фокусировки для ИК съёмки, настройте фокус в соответствии с фокусным расстоянием. Если таких отметок нет, то сфокусироваться на объекте будет непросто. Лучшее, что Вы можете сделать, это установить маленькую апертуру, чтобы получить большую глубину резкости. Благодаря этому снимки будут иметь хорошую резкость, но это не значит, то можно использовать большую апертуру для маленькой глубины резкости. Без калибровки объектива под постоянную инфракрасную съёмку нельзя добиться нужной фокусировки с большой апертурой.

Сначала сфокусируйтесь на объекте при помощи обычного Автофокуса. Затем переключитесь на ручной режим. Если у Вас камера с вращающимся кольцом на объективе, то будьте аккуратны и не сдвиньте кольцо.

Любая система стабилизации должна быть отключена. Использование VR/IS/OS не рекомендуется, так как камера установлена на треногу, и ещё потому, что объектив будет производить ненужные коррекции, из-за которых может появиться размытие.

4. Апертура

Одна из важных настроек при ИК съёмке - это маленькая апертура. Она даёт большую глубину резкости и минимизирует проблемы с фокусировкой, описанные выше.

5. ISO

В большинстве случаев лучше использовать наименьшую светочувствительность (ISO), чтобы минимизировать количество шума. Принимайте во внимание и длину экспозиции. Я бы порекомендовал использовать ISO не более 800 для съёмки между 10 секундами и минутой. Для экспозиции больше 1 минуты используйте ISO 400 или меньше.

Любые значения, превышающие эти пределы, повышают риск получить большое количество шума и горячих пикселей в процессе пост-обработки.

Если использовать ISO от 100 до 200, то время ожидания ИК экспозиции сократится вдвое. 8-минутная экспозиция при ISO 100 будет сокращена до 4 минут при ISO 200. Количество шума немного увеличится, но это поможет Вам, когда времени очень мало.

6. Скорость затвора.

В завершении поговорим о скорости затвора. Для начала нужно определить время экспозиции. Подготовьте секундомер.

ИК фильтры требуют малую скорость затвора. Как и в случае с фильтрами ND, Вы можете просчитать количество задержки, которое нужно компенсировать, при помощи калькулятора экспозиции (Exposure Calculator).

Например, если экспозиция видимого света - 1/30, ISO 100, f/11, и наилучший результат при ИК съёмке 1 секунда, то у Вас должен быть 5-ступенчатый фильтр блокировки света.

7. Делаем снимок!

Теперь можно прикрутить ИК фильтр к объективу. После этого не изменяйте настройки и не крутите кольцо фокусировки. Нажмите на кнопку спуска затвора и ждите результата!

Во второй части урока мы займёмся обработкой ИК снимков в программе Lightroom.

Поделитесь уроком

Правовая информация

Переведено с сайта photo.tutsplus.com , автор перевода указан в начале урока.

06:43 am - Инфракрасная фотография

Что такое инфракрасная фотография?

Это ещё не тепло, но уже не свет.
Как получить инфракрасное изображение на обычном фото-аппарате. Как сделать ИК-фильтр из подручных материалов. Специализированные камеры. Сложности при съёмке и как их обойти. Выбор объективов, камер и фильтров.
Интересные сюжеты в инфракрасном диапазоне.

На живых примерах инфракрасных снимков попробуем вместе их обработать. Получим готовые решения по обработке снимков и вместе разберём, как эти решения работают.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Представление об инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом излучении. Различие инфракрасного и теплового излучения.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 английским учёным В. Гершелем, который обнаружил, что в полученном с помощью призмы спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается. Тогда же было доказано, что это излучение подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет.

Рис.1 Разложение в спектр солнечного излучения

С противоположной стороны, за фиолетовой полосой спектра находится ультрафиолетовое излучение. Оно так же невидимо, но так же немного нагревает термометр.

Дальнее инфракрасное излучение (самое длинноволновое) применяют в медицине в физиотерапии. Оно проникает под кожу и нагревает внутренние органы, не обжигая при этом кожу.

Среднее инфракрасное излучение регистрируется тепловизорами. Наиболее популярное применение тепловизоров – это поиск утечек тепла и бесконтактный контроль температуры.

Рис. 2. Тепловизор (средняя инфракрасная область)

Нас же больше всего интересует ближнее (самое коротковолновое) инфракрасное излучение. Это уже не тепловое излучение окружающих предметов комнатной температуры, но ещё не видимый свет.
В этом диапазоне частот довольно сильно излучают предметы, нагретые до заметного красного свечения. Например, гвоздь, нагретый докрасна на пламени газовой плиты в инфракрасном свете – ярко белый (рис.3) Участки более холодные (покраснение которых незаметно в видимом спектре) остаются тёмными в ИК.

Рис. 3 Ближний ИК диапазон

Именно этот диапазон излучения «работает», когда предметы нагреваются на солнце или под лампами накаливания. И это же излучение поглощают «термальные» окна автомобилей и домашние энергосберегающие стеклопакеты.
Наиболее популярное его применение – это пульты дистанционного управления (рис.4), инфракрасные камеры наблюдения с инфракрасными прожекторами подсветки.
В своё время была популярна передача данных по стандарту IrDA. Тот самый инфракрасный порт в телефонах и ноутбуках.

Рис. 4. Пульт дистанционного управления

В цифровой, как впрочем и плёночной фотографии чувствительность камеры к инфракрасному излучению нежелательна. Она приводит к искажению цвета - черные велюровые пиджаки смотрятся синими, выборочно теряется насыщенность красного.
Поэтому в современных камерах всячески борются с ней самыми разнообразными методами. Однако остаточная чувствительность всё равно есть, хоть и совсем небольшая.

Различия между чёрно-белым и инфракрасным изображением.

В интернете довольно популярны фильтры, делающие из цветной фотографии подобие инфракрасной. Однако они не могут работать корректно, потому что в цветной картинке нет информации об отражающей способности материалов в инфракрасном спектре. Грубо говоря, они не могут различить зелёный автомобиль и зелёную листву и делают все зеленые объекты в кадре белыми. Точно так же всё синее становится чёрным.
Точно так же не получается инфракрасной фотографии за простым красным фильтром неважно, плёночным или цифровым.

Как получить инфракрасное изображение

Для того чтобы получить настоящее инфракрасное изображение нужно, в простейшем случае, не пропустить в объектив видимое излучение, чтобы остаточная чувствительность камеры к инфракрасному излучению сформировала изображение.

Инфракрасные плёнки

В случае плёночной фотографии это обеспечивается применением специальных плёнок Kodak High Speed Infrared HIE, Konica Infrared 750 и самой популярной – Ilford SFX 200. Однако плёнки недостаточно, нужно ещё установить фильтр, который отсечёт видимый свет. Иначе плёнка превращается в обычную чёрно-белую панхроматическую плёнку с увеличенным зерном. Совершенно неинтересное сочетание.
Инфракрасная плёнка очень требовательна к условиям хранения – настоятельно рекомендуется хранить в холодильнике. Заряжать плёнку в фотоаппарат необходимо в полной темноте, потому что хвостик плёнки работает как световод и засвечивает до полвины плёнки. Плюс счётчики кадров в плёночных фотоаппаратах также засвечивают плёнку. Ни в коем случае нельзя засвечивать плёнку при сканировании багажа в аэропорту, а сделать это в современных мерах безопасности практически нереально – служба безопасности встаёт на дыбы и настоятельно просит показать, что в коробочке.
После экспонирования плёнку нужно проявлять по классическому чёрно-белому процессу в кромешной темноте и желательно в металлическом бачке.
Итого плёночная инфракрасная фотография это занятие скорее героическое, чем практическое.

Цифровые камеры

В цифровой фотографии всё гораздо интереснее. У большинства популярных цифровых фотоаппаратов матрица имеет остаточную чувствительность к инфракрасному диапазону достаточную, чтобы фотографировать на солнце с выдержкой в несколько секунд.

Рис. 5. Инфракрасная фотография. Canon EOS 40D, F8, 30”. Фильтр из слайдовой плёнки.

Несмотря на то, что матрица цифровой камеры чувствительна к инфракрасному излучению, их чувствительность к видимому свету в тысячи раз больше, поэтому, чтобы сделать ИК-фотографию, необходимо блокировать видимый свет специальным фильтром.
Например, камеры Canon EOS 40D и 300D на летнем солнце требовали выдержку 10…15 секунд при диафрагме F5.6 и чувствительности ISO 100. В аналогичных условиях Nikon D70 позволял работать с выдержкой в ½ … 1 секунду (что говорит о значительно более слабом ИК-фильтре в камере).
Если не бояться длительных выдержек, то вполне можно работать и в таком режиме - просто установить перед объективом инфракрасный фильтр и фотографировать со штатива.
Минус такого решения не только в длинных выдержках, но и в невозможности кадрировать картинку – в оптическом видоискателе ничего не видно. Приходится всегда пользоваться LiveView, а он есть не у всех камер.

Камеры с убирающимся инфракрасным фильтром (NightVision)

В своё время, когда цифровые зеркальные камеры ещё не набрали сегодняшней популярности, среди фотографов пользовались авторитетом камеры Sony DSC-F707/717/828.

Рис6. Камеры Sony DSC-F717/828/707

Их особенностью был режим съёмки Night Shot – в нём с матрицы камеры снимался фильтр, поглощающий инфракрасное излучение. Это позволяло установить перед объективом специальный фильтр, пропускающий только инфракрасное излучение и получить честный инфракрасный снимок с относительно короткими выдержками. Пусть и с массой ограничений автоматики, но это позволило фотографировать портреты в ИК-диапазоне.
Существует легенда, что камеры, предназначенные для астрофотографии, Canon EOS 20Da и Canon EOS 60Da приспособлены к инфракрасной съёмке, однако это не так. У них по-другому устроен Low-Pass фильтр и повышена чувствительность в красном диапазоне. Однако к инфракрасному диапазону они так же нечувствительны.

Модификация камеры для инфракрасной съёмки.

Если возможностей обычной камеры с фильтром кажется недостаточно и хочется получать инфракрасные фотографии с короткими выдержками, то можно из камеры убрать фильтр отсекающий инфракрасное излучение (Hot Mirror) и получить камеру с довольно высокой чувствительностью к ИК-диапазону. В обычном видимом свете камера нормально работать перестанет – цвета буду постоянно искажаться, а справиться с этим можно только установив фильтр Hot Mirror уже на объектив. Поэтому для съёмки в ИК-диапазоне часто используют старую камеру, которая уже отслужила своё и её не так жалко сломать.
А раз уж пошло вмешательство в камеру, то можно прямо инфракрасный фильтр поставить прямо перед матрицей. Плюсы этого решения в том, что в видоискателе снова видна картинка, а перед объективом больше не нужно ставить инфракрасный фильтр. А раз не нужен фильтр, то можно использовать объективы с различным диаметром резьбы под светофильтр.
В домашних условиях поменять фильтр перед матрицей теоретически можно, но на практике выгоднее отдать камеру на доработку специалисту – результат получится существенно качественнее, а камера не будет сломана. Опять же, знающий человек оттестирует автофокус камеры под инфракрасную съёмку и внесет поправки, если это надо.

Инфракрасные фильтры

Для съёмки в инфракрасном диапазоне практически всегда необходимо применение инфракрасных фильтров (Infrared passing filter). Фильтров, которые не пропускают видимый свет, однако прозрачны для инфракрасного излучения.
И в этом деле самый простой помощник это фотоплёнка: проявленная цветная плёнка прозрачна в ИК-диапазоне. А это значит, что засвеченная и проявленная негативная или просто проявленная слайдовая плёнка окажется чёрной в видимом диапазоне, но прозрачной в инфракрасном.
Кстати, именно ИК-прозрачностью плёнки пользуются плёночные сканеры с автоматическим удалением пыли. Они делают дополнительный снимок в ИК-диапазоне – пыль остаётся видимой на фоне прозрачной плёнки. А это готовая маска для удаления пыли.

Рис.7. Слайдовая плёнка

А раз так, то можно вырезать из подходящей плёнки кружок нужного диаметра и вложить его между защитным фильтром и объективом. Если эффекта окажется недостаточно – можно вложить несколько слоёв плёнки. Картинка немного потеряет контраст и резкость, но инфракрасная составляющая станет очевидна.

Рис.7A Слайдовая плёнка и ИК излучение

Так же можно поискать чёрные CD-R диски. Они были популярны для записи музыки, но в последнее время, со снижением популярности компакт-дисков, их стало сложно найти. Если с подобного диска смыть обложку, то получится чёрный диск, прозрачный в ИК-диапазоне.

Рис.8. Чёрный компакт-диск.

Производятся множество вариантов готовых фабричных ИК-фильтров. Наиболее популярный в России это фильтр Hoya R72. Он блокирует излучение короче 720 нанометров, а это как раз граница видимого света. Чуть менее популярен фильтр Schneider B+W 093 – он также полностью блокирует видимое излучение.
Фильтры Schneider B+W 092 и Cokin P007 блокируют видимое излучение не полностью, поэтому картинка получается только слегка окрашенной. Слайдовая фотоплёнка показывает промежуточный результат, поэтому её приходится складывать в несколько слоёв.

Объективы

Одного светофильтра для съёмки недостаточно – нужно ещё чем-то сформировать изображение. Сложность инфракрасной фотосъёмки в том, что объектив будет использоваться в ненормальном для него применении. Длина волны света хоть немного, но длиннее видимой, а это значит, что преломление света будет меньше (вспомним призму с рис.1), а это значит, что масштаб картинки изменится. Объектив станет чуть более длиннофокусным. Одновременно с этим возникает и целая россыпь проблем, которые где-то сказываются сильнее, а где – то слабее. Рассмотрим их подробнее

Фокусировка

Если объектив навести на бесконечность в видимом свете, то в ИК-диапазоне он окажется наведённым чуть ближе. Появится фронт-фокус. Но есть и хорошая сторона этой ошибки – она стабильная и достаточно просто довернуть кольцо фокусировки на определенный угол. Именно для этого на советских объективах (например на Юпитер-37А, Юпитер-9, Гелиос 44М-8 и некоторых других) стоит дополнительная красная метка R . Для правильной фокусировки в ИК нужно сначала навести резкость в видимом свете, а потом довернуть кольцо фокусировки на метку R .
У современных объективов эта метка бывает довольно редко и у зум-объективов её положение зависит от фокусного расстояния. Поэтому обычному фазовому автофокусу зеркальных камер особо доверять не стоит. Обойти проблему можно или воспользовавшись Live View и наведясь уже по контрасту или сфокусироваться вручную, контролируя резкость по экрану. Если у камеры нет Live View, то можно просто задиафрагмировать объектив посильнее и тем самым спрятать ошибку фокусировки в глубине резкости.

Рис.9 Инфракрасная метка на шкале фокусировки.

На объективах с постоянным фокусным расстоянием эту метку можно установить самостоятельно, сделав несколько снимков и выбрав положение с максимальной резкостью. Положение этой метки не зависит от дистанции фокусировки и диафрагмы, поэтому её достаточно просто один раз нарисовать и в дальнейшем пользоваться этой поправкой.

Качество просветления

Просветляющее покрытие на объективах – это несколько слоёв тонких плёнок, на границе которых луч света отражается, интерферирует с основным лучом и значительно снижает интенсивность отражения. То есть каждый слой просветления рассчитан на определенную длину волны. Однако, для инфракрасного излучения своего слоя просветления может и не быть. Поэтому некоторые объективы начинают «ловить зайцев», показывать довольно сильные блики и терять микрорезкость. А некоторые – нормально работают в инфракрасном диапазоне.

Неравномерность поля, Hot-Spot

Ещё одна проблема с инфракрасной оптикой – это переотражения на стыках линз в объективе. У особо многолинзовых объективов они иногда складываются настолько неудачно, что в середине полученного изображения появляется яркое пятно засветки – Hot-spot (рис.10). Эффект сильнее сказывается на закрытых диафрагмах, и на коротких фокусных расстояниях. Если вспомнить, что на матрице часто стоит фильтр hot-miror, отражающий инфракрасное излучение обратно в объектив, картинка получается совсем безрадостная.

Рис.10 Hot-spot

Обидно, что чаще всего этот эффект возникает у сверхширокоугольных зум-объективов. Именно тех объективов, на которые получаются самые интересные инфракрасные картинки.

Блики

Большинство объективов не предназначено для инфракрасной съёмки. Поэтому чернение внутренних поверхностей, защита от переотражений и расположение приводов внутри объектива может приводить к сильным бликам при попадании прямого солнечного света внутрь объектива. Приходится применять глубокие бленды, снимать из тени или делать несколько снимков с разным положением бликов и собирать из них панорамы-мозаики.

Рис. 11 Блики

Все перечисленные особенности в больше части зависят от типа объектива и могут незначительно меняться в зависимости от экземпляра или камеры. В Сети есть отзывы по различным объективам, таблицы с описанием пригодности и проблем, которые возникают с объективами. Найти их можно по строке поиска «объективы пригодные для инфракрасной съёмки». Но это не значит, что снимки с другими объективами не получатся совсем. Они могут потребовать какого-то дополнительного внимания – например, прикрыть их от солнца, или чуть по-другому кадрировать. Но на моём опыте не было ни одного объектива, который был бы совсем не пригоден.
Единственный случай полной непригодности к ИК-съёмке – это камеры с объективом, установленным на гиперфокальное расстояние (камеры без автофокуса). У них в ИК – диапазоне зона резкости уезжает вперёд, а поправить фокусировку просто нечем. Но такие камеры уже практически не встречаются в виде отдельных фотоаппаратов. Их можно встретить только в самых недорогих телефонах или в роли фронтальной камеры на планшетах. Не думаю, что съёмка в ИК-диапазоне на фронтальную камеру планшета может иметь хоть малейший смысл.

Практическая часть

Инфракрасная фотография хороша своей необычностью, отличием от обычной фотографии. Тем, что привычные предметы начинают выглядеть иначе. Поэтому есть смысл делать акцент на сюжетах, подчёркивающих это различие.
В ИК-диапазоне есть возможность получить картинку с очень большим контрастом. Она чем-то напоминает по контрасту чёрно-белую фотографию за насыщенно красным светофильтром К- 8Х, но картинка ещё контрастнее.В основном инфракрасная фотография хороша в пейзажах. Как городских, так и природных пейзажах. С обилием неба, листвы и простора.

Рис.12 Градиент на небе в контровом свете

Интересным получается небо. Чистое небо смотрится чёрным, поскольку оно не отражает ИК-излучение. Перистые облака в свою очередь очень хорошо отражают солнечное и рассеянное ИК-излучение, поэтому смотрятся ярко-белыми на фоне чёрного неба. А вот грозовые облака, как содержащие крупные капли дождя и большие объёмы воды, уже поглощают ИК. Поэтому грозовые облака смотрятся чёрными. Картинка получается похожей на небо, снятое сквозь плотный красный светофильтр, но гораздо контрастнее. При этом в ИК-диапазоне видны даже малейшие облачка, практически незаметные в видимом диапазоне.

Рис.13 Вода и небо в ИК

В наших широтах практически не бывает сухого и безоблачного неба. Почти всегда есть небольшая дымка в небе и поэтому небо становится очень светлым в контровом свете. Это мешает съёмке круговых панорам, но смотрится вполне естественно на широкоугольных снимках даже с солнцем в кадре, как это показано на рисунках 11 и 12.
Если же солнце спрятать, например, за деревьями, как это сделано на рисунке 12, то получается избавиться сразу от двух проблем – и от бликов от прямых солнечных лучей, и от градиентов на небе.
Очень необычно выглядит водная гладь в ИК-диапазоне (рисунок 13). Вода поглощает ИК излучение лучше видимого и выглядит в ИК диапазоне гораздо темнее, чем в видимом. Однако при этом отражающая способность чуть лучше, чем в видимом свете. Эти факторы вместе создают ощущение тёмного зеркала.
Сильно преображается в ИК-диапазоне листва деревьев и трава. Они становятся очень светлыми, практически белыми. Что, впрочем, вполне логично – листья на солнце не должны нагреваться, а в ИК поступает самое большое количество энергии Солнца. Стволы деревьев и высохшая растительность поглощает ИК-излучение и выглядит значительно темнее. Этой особенностью ИК-снимков пользуются при аэрофотосъёмке для нужд сельского хозяйства, чтобы выделить участки с погибшей растительностью.
Снимки с обилием листвы становятся похожими на зимние пейзажи. Цветы в ИК могут оказаться как светлыми, так и тёмными.
Насекомые чаще всего оказываются очень темными - поскольку они не могут поддерживать температуру своего тела, им выгодно максимально хорошо поглощать солнечное тепло.

Рис. 14 Цветы в ИК

Городской пейзаж также таит в себе неожиданные повороты – яркость пигментов красок в инфракрасном свете может сильно отличаться от видимого, а тёмные окна зданий оказаться прозрачными (или зеркальные – тёмными, как на фото 13). Всё это в сочетании с контрастным небом и белой листвой делает пейзаж необычным и поэтому интересным.
С портретами в ИК всё непросто. Губы по яркости уравниваются с кожей лица, бледнеют брови и ресницы. Кожа выглядит значительно светлее, чем в видимом диапазоне. Теряется объём. Глаза же выглядят очень тёмными на фоне посветлевшей кожи.
У людей со светлой кожей выступают кровеносные сосуды (рис. 15). Добавляет неопределенности и косметика – никогда не получается заранее угадать, тёмной или светлой в ИК окажется помада, тени или тональный крем. Окрашенные волосы тоже становятся непредсказуемыми, но чаще всего становятся тёмными. Неокрашенные же волосы светлеют.
Недорогие пластиковые темные очки чаще всего становятся прозрачными, а одежда меняет яркость. Всё это делает непредсказуемым результат при съёмке крупных портретов, однако съёмка в рост, да ещё и в сочетании с пейзажем может разнообразить фотосессию. За счёт удаленности фигур лица можно спрятать, а необычный контраст и передача тонов останется.
Если предстоит портретная инфракрасная фотосессия, то желательно перед визажем проверить все применяемые средства на адекватность – будет очень грустно, если пудра, которую визажист нанесет на лоб и щёчки внезапно окажется насыщенно чёрной в ИК-диапазоне. Если есть возможность уговорить модель не краситься перед ИК-фотосессией, то лучше так и поступить. Проще нарисовать при обработке светотеневой рисунок, чем пытаться исправить все ошибки, проявившиеся в ИК. Но если не повезло и макияж в ИК не работает, то можно ограничиться общими планами, а недостающие крупные портреты сделать в видимом свете.

Рис. 15 Портрет в ИК.

Рис.16 Channel mixer

После этого небо станет не красным, а синим, да и листва перестанет быть синей.
Остётся выровнять баланс белого, а с этим прекрасно справляется Image -> Auto Color.
Эти две операции можно записать в отдельный Action и в дальнейшем просто вызывать его, а не искать инструменты по меню.
Остаётся кривыми и масками довести картинку до идеала и при необходимости перевести в изображение в чёрно-белый режим любым удобным вам способом.

Рис. 17 Результат замены синего и красного каналов

Список литературы

Хеймен Р. Светофильтры. – М.: Мир, 1988. – 216с.
Соловьев С.М. Фотографирование в инфракрасных лучах. – М.: Искусство, 1957. – 90с.
Joe Farace Complete Guide to Digital Infrared Photography. – Lark Books, 2008. – 160c.
Cyrill Harnischmacher Digital Infrared Photography. – Rocky Nook, 2008. – 112с.
Deborah Sandidge Digital Infrared Photography (Photo Workshop). – Wiley, 2009 – 256c.
David D. Busch David Busch"s Digital Infrared Pro Secrets. - Course Technology PTR, 2007 – 288c.

Уяснив требования к системе видеонаблюдения, вы готовы чтобы определиться с ее основными характеристиками: одним из самых важных этапов проектирования системы видеонаблюдения является определение требований с учетом рисков, которые существуют в здании или на территории, на которой будет работать система видеонаблюдения. Если вы планируете установить системы видеонаблюдения, в начале нужно определиться, какие системы это будут - аналоговая или цифровая. В целом можно сказать, что система полностью аналоговая практически не бывает, так как в любом случае видеоматериал записывается цифровым способом. Выбор, однако, остается по-прежнему - аналоговые или цифровые камеры. Аналоговые видеокамеры все еще дешевле по сравнению с IP-камерами и во многих случаях очень подходят для выполнения этой задачи, не уступают более дорогим цифровым системам. Выбор между аналоговыми и цифровыми камерами диктует выбор типа записывающего оборудования. Для аналоговых камер видеонаблюдения часто используют современные цифровые видеорегистраторы, в случае записи видео для цифровых камер будет эквивалентен NVR. Другим аспектом является то, что должна ли она быть локальной системой или для удаленного доступа. Видеонаблюдение представляет собой замкнутую систему так, что никто из посторонних не должен иметь к нему доступ. Такая система должна гарантировать безопасность хранимых данных. С другой стороны, развитие Интернета для широкой доступности дает ему новые возможности для удаленного мониторинга объекта без ограничений по месту. Современные системы мониторинга и видеонаблюдения дают возможность задавать опции изображения, формируемое камерой видеонаблюдения. В зависимости от конфигурации, камера может быть доступна для просмотра в реальном времени и просмотра архива, что позволяет нам резервное копирование данных на внешний носитель, а также управлять записанным материалом. Все эти возможности могут быть доступны или заблокированы на определенных уровнях доступа отдельным паролем. Для владельца, или для удаленного управления компании можно дать полный удаленный доступ ко всем функциям соответствующего доступа безопасности и к журналу регистрации в системе. С другой стороны, можно блокировать любые функции, для тех, кто не зарегистрирован. Пару слов о проблемах, связанных с качеством изображения. Не существует никаких сомнений, что качество изображения играет ключевую роль в идентификации объектов для множества камер видеонаблюдения. Заметим, однако, что это зависит от многих факторов: уровень видимости и план освещения для наблюдения, правильный выбор параметров камеры, качество напряжения питания, качество электроснабжения, качество используемых разъемов, качество провода. Следует помнить, что в экстремальных случаях, отсутствие хотя бы одного из этих пунктов может иметь решающее значение для ухудшения изображение даже при выборе наилучшего оборудования. В очень простых систем видеонаблюдения, которые не должны различать мелкие детали, и будут работать под хорошим светом, не нужно использовать дорогие камеры, будет достаточно использовать стандартную черно-белую или цветную камеру с разрешением 400-500 ТВЛ. Однако, если видеонаблюдения должно позволить идентификацию личности или регистрационный номер автомобиля - следует использовать камеры слежения с высоким разрешением 600-700 ТВЛ. Типы и способ провода. В небольших системах видеонаблюдения, где сигнал передается на расстояние в несколько метров нет необходимости в профессиональном сигнальном кабеле и шнурах питания с увеличенным диаметром. Тем не менее, если камеры расположены на значительном расстоянии от записывающего оборудования должен использоваться кабель лучшего качества. Помехи для системы видеонаблюдения могут возникать из-за шума, который генерируется в длинных сигнальных кабелях. Они вызывают помехи в изображении камеры видеонаблюдения. Помехи могут также возникать, если провода расположены в непосредственной близости от линии электропередачи, радиопередатчиков, генераторов магнитноых волн и трансформаторов. Какие линзы вибрать: регулируемые линзы или фиксированные линзы? Выбор типа объектива тесно связан с тем, что будет наблюдать камера наблюдения. Если план камеры не меняется, для примера, входная дверь, не стоит использовать камеры с зум-объективами. Однако, если камера будет приспосабливаться к модификации окружающей среды, целесообразно рассматривать при выборе камеры с переменным фокусным расстоянием и с ручной регулировкой. Однако, если камера видеонаблюдения будет использоваться для частой смены плана и просмотривать большую площадь, возможно стоит выбрать камеру с моторизированным зум-обьективом. В особых случаях, когда мы хотим быть в состоянии патрулирования местности, отслеживание PTZ камерой могжет быть использовано очень продуктивно. Мониторинг объекта, где оборудование было выбрано правильно и правильно настроено, существенно повышается уровень безопасности, а деньги, вложенные в установку быстро вернутся.

Не знаю как вам, а мне всегда было интересно: как выглядел бы мир, если бы цветовые каналы RGB в глазу человека были чувствительны к другому диапазону длин волн? Порывшись по сусекам, я обнаружил инфракрасные фонарики (850 и 940нм), комплект ИК фильтров (680-1050нм), черно-белую цифровую камеру (без фильтров вообще), 3 объектива (4мм, 6мм и 50мм) расчитанные на фотография в ИК свете. Что-ж, попробуем посмотреть.

На тему ИК фотографии с удалением ИК фильтра на хабре - на этот раз у нас будет больше возможностей. Также фотографии с другими длинами волн в каналах RGB (чаще всего с захватом ИК области) - можно увидеть в постах с Марса и в целом.

Это фонарики с ИК диодами: 2 левых на 850нм, правый - на 940нм. Глаз видит слабое свечение на 840нм, правый - только в полной темноте. Для ИК камеры они ослепительны. Глаз похоже сохраняет микроскопическую чувствительность к ближнему ИК + излучение светодиода идет с меньшей интенсивностью и на более коротких (=более видимых) длинах волн. Естественно, с мощными ИК светодиодами нужно быть аккуратным - при везении можно незаметно получить ожег сетчатки (как и от ИК лазеров) - спасает лишь то, что глаз не может излучение в точку сфокусировать.

Черно-белая 5-и мегапиксельная noname USB камера - на сенсоре Aptina Mt9p031. Долго тряс китайцев на тему черно-белых камер - и один продавец наконец нашел то, что мне было нужно. В камере нет никаких фильтров вообще - можно видеть от 350нм до ~1050нм.

Объективы: этот на 4мм, еще есть на 6 и 50мм. На 4 и 6мм - рассчитанные на работу в ИК диапазоне - без этого для ИК диапазона без перефокусировки снимки получались бы не в фокусе (пример будет ниже, с обычным фотоаппаратом и ИК излучением 940нм). Оказалось, байонет C (и CS с отличающимся на 5мм рабочим отрезком) - достался нам еще от 16мм кинокамер начала века. Объективы до сих пор активно производятся - но уже для систем видеонаблюдения, в том числе и известными компаниями вроде Tamron (объектив на 4мм как раз от них: 13FM04IR).

Фильтры: нашел опять у китайцев комплект ИК фильтров от 680 до 1050нм. Однако тест на пропускание ИК излучения дал неожиданные результаты - это похоже не полосовые фильтры (как я себе это представлял), а похоже разная «плотность» окраски - что изменяет минимальную длину волны пропускаемого света. Фильтры после 850нм оказались очень плотными, и требуют длинных выдержек. IR-Cut фильтр - наоборот, пропускает только видимый свет, понадобится нам при съемке денег.

Фильтры в видимом свете:

Фильтры в ИК: красный и зеленый каналы - в свете 940нм фонарика, синий - 850нм. IR-Cut фильтр - отражает ИК излучение, потому у него такой веселенький цвет.

Приступим к съемке

Панорама днем в ИК: красный канал - с фильтром на 1050нм, зеленый - 850нм, синий - 760нм. Видим, что деревья особенно хорошо отражают именно самый ближний ИК. Цветные облака и цветные пятна на земле - получились из-за движения облаков между кадрами. Отдельные кадры совмещались (если мог быть случайный сдвиг камеры) и сшивались в 1 цветную картинку в CCDStack2 - программа для обработки астрономических фотографий, где цветные снимки часто делают из нескольких кадров с различными фильтрами.

Панорама ночью: видно отличие по цвету разных источников света: «энергоэффективные» - синие, видны только в самом ближнем ИК. Лампы накаливания - белые, светят во всем диапазоне.

Книжная полка: практически все обычные объекты практически бесцветны в ИК. Либо черные, либо белые. Лишь некоторые краски имеют выраженный «синий» (коротковолновый ИК - 760нм) оттенок. ЖК экран игры «Ну погоди!» - в ИК диапазоне ничего не показывает (хотя работает на отражение).

Сотовый телефон с AMOLED экраном: совершенно ничего не видно на нем в ИК, равно как и синего индикаторного светодиода на подставке. На заднем фоне - на ЖК экране также ничего не видно. Синяя краска на билете метро прозрачна в ИК - и видна антенна для RFID чипа внутри билета.

На 400 градусах паяльник и фен - довольно ярко светятся:

Звезды

Известно, что небо голубое из-за Рэлеевского рассеяния - соответственно в ИК диапазоне оно имеет намного мЕньшую яркость. Возможно ли увидеть звезды вечером или даже днем на фоне неба?

Фотография первой звезды вечером обычным фотоаппаратом:

ИК камерой без фильтра:

Еще один пример первой звезды на фоне города:

Деньги

Первое, что приходит на ум для проверки подлинности денег - это УФ излучение. Однако купюры имеют массу спец.элементов, проявляющихся в ИК диапазоне, в том числе и видимых глазом. Об этом на хабре уже - теперь посмотрим сами:

1000 рублей с фильтрами 760, 850 и 1050нм: лишь отдельные элементы напечатаны краской, поглощающей ИК излучение:

5000 рублей:

5000 рублей без фильтров, но с освещением разными длинами волн:
красный = 940нм, зеленый - 850нм, синий - 625нм (=красный свет):

Однако инфракрасные хитрости денег на этом не заканчиваются. На купюрах есть антистоксовские метки - при освещении ИК светом 940нм они светятся в видимом диапазоне. Фотография обычным фотоаппаратом - как видим, ИК свет немного проходит через встроенный IR-Cut фильтр - но т.к. объектив не оптимизирован под ИК - изображение в фокус не попадает. Инфракрасный свет выглядит светло-сиреневым потому, что RGB фильтры Байера - .

Теперь, если добавить IR-Cut фильтр - мы увидим только светящиеся антистоксовские метки. Элемент выше «5000» - светится ярче всего, его видно даже при не ярком комнатном освещении и подсветке 4Вт 940нм диодом/фонариком. В этом элементе также красный люминофор - светится несколько секунд после облучения белым светом (или ИК->зеленого от антистоксовского люминофора этой же метки).

Элемент чуть правее «5000» - люминофор, светящийся зеленым некоторое время после облучения белым светом (он ИК излучения не требует).

Резюме

Деньги в ИК диапазоне оказались крайне хитрыми, и проверять их в полевых условиях можно не только УФ, но и ИК 940нм фонариком. Результаты съемки неба в ИК - рождают надежду на любительскую астрофотографию без выезда далеко за пределы города.

Хотели бы вы узнать, как бы выглядел окружающий мир, если бы человеческий глаз воспринимал световые лучи не только, так называемого «видимого спектра», но и далеко за его пределами?

Одним из способов увидеть мир таким, каким его неспособен увидеть человеческий глаз, является фотосъемка в инфракрасном диапазоне.

ИК фильтр на объектив, необходимый элемент для инфракрасной съемки

Уже давно из сугубо технической, прикладной области, инфракрасная съемка вошла в мир художественной фотографии. При помощи съемки в ИК диапазоне, можно получить невероятные по красоте, «космические» пейзажи.

Вообще, данный вид съемки и последующей обработки, предмет для отдельной большой статьи или даже цикла статей. Но сегодня наша цель просто познакомиться с основами.

Итак, как получить инфракрасный снимок? Вариантов много. Раньше для этого использовалась специальная фотопленка. В специализированной цифровой технике используются особые матрицы.

Но можно попробовать сделать инфракрасный снимок и на простой цифровой фотоаппарат.

Оборудование для инфракрасной фотографии

По большому счету, оптика любой камеры пропускает лучи в ИК диапазоне. Но проблема в том, что матрицы современных камер оснащены специальными Hot-mirror фильтрами. И эти фильтры часто практически полностью отсекают ИК спектр.

Есть простой способ проверить, насколько ваша цифрозеркалка подходит к инфракрасной съемке. Возьмите обычный пульт дистанционного управления — от телевизора, музыкального центра и т.п. Все они работают на основе ИК лучей.

Поставьте свою камеру на штатив и в полной темноте сделайте насколько снимков, на разных выдержках и значениях диафрагмы. При этом держа пульт направленным в объектив и удерживая нажатой любую кнопку.

Если на сделанных кадрах появилась светлая точка, значит фильтр вашей камеры в достаточной степени пропускает ИК лучи и можно двигаться дальше. Если нет, то вариантов несколько. Поискать другую камеру или попробовать действовать дальше «на авось». Любопытно что часто слабым Hot Mirror оснащены относительно недорогие мыльницы, а не навороченные зеркалки.

Экспериментируйте с выдержкой и диафрагмой. Возможно для достижения цели вам потребуется очень длительная выдержка, чтобы ИК лучи пробились через фильтр.

Некоторые пускаются во все тяжкие, занимаясь тюнингом внутренностей своих цифрозеркалок под ИК съемку. Если вы решили пойти по этому пути, то для данной цели вполне можно недорого купить «донора» из числа БУ зеркалок. Суть тюнинга заключается в механическом удалении Low Pass фильтра, на который обычно механически напылен Hot Mirror фильтр.

В интернете, особенно англоязычном, много сообществ где есть подробные инструкции по разборке и удалению фильтров с разных моделей камер.

Механическое удаление фильтра после разборки камеры

Второй неотъемлемой частью является покупка светофильтра на объектив. Наиболее популярные и проверенные модели — Hoya R72 и Cokin 007. Но учитывая недешевую стоимость ИК фильтров (от 80-100$) имеет смысл сначала протестировать вашу камеру с этим фильтром, а не покупать вслепую, в интернет магазине.

Правда есть руководства по изготовлению IF фильтра из подручных средств. Но это отдельный разговор.

Интереснее всего в инфракрасном диапазоне выглядят пейзажи. Это связано с тем, что по сути, мы фиксируем способность предметов не излучать, а поглощать волны ИК волны. Например небо поглащает их в огромном количестве и на снимке будет уходить в черноту, зелень деревьев наоборот отражает лучи и на снимке будут выглядеть белыми, как покрытые инием в морозный день.

Учитывая что при применении ИК фильтров количество света попадающего на матрицу крайне мало, придется снимать на длительных выдержках а следовательно потребуется штатив.

Hoya R72 — один из самых популярных инфракрасных фильтров.

Кроме того, стоит перевести камеру в ручной режим фокусировки, так как автофокус может безбожно врать из за фильтра.
Затем стоит поэкспериментировать с различными параметрами экспозиции, анализируя полученный результат.

После того, как мы получили заветный кадр, следует заняться пост обработкой. Так как редкий кадр, сделанный в инфракрасном диапазоне будет шедевром без обработки.

Способов обработки существует великое множество. Рассмотрим один, самый простой.

Обработка инфракрасной фотографии

Существует огромное количество техник пост процессинга (обработки) инфракрасных снимков. Рассмотрим вкратце один из самых простых.

На выходе из камеры вы получите что то подобное.

Инфракрасное фото на выходе из камеры

Если съемка велась в RAW, имеет смысл изменить баланс белого, чтобы сделать зелень максимально приближенной к чистому белому цвету.

Затем, открываем снимок в Photoshop и корректируем уровни Levels. Лучше делать это для каждого канала отдельно (Red, Green, Blue).

Примерный вид Levels для необработанного снимка

Коррекция levels — смещаем ползунки слайдера к краям гистограммы

В итоге наш снимок станет более контрастным и приобретет визуальную «глубину».

Фото после изменения баланса белого и коррекции уровней

Следующий шаг — инверсия цвета.

Для этого открываем Channel Mixer (Image – Adjustments – Channel Mixer.)

Выбираем красный канал и для него Red убираем до 0, а Blue поднимаем до 100

корректируем канал Red

Затем открываем канал Blue и для него делаем наоборот. Red в 100% а Blue в 0%

Корректируем канал blue

Затем нажимаем Ok и наслаждаемся результатом. Для достижения лучшего эффекта можно еще поработать с инструментами насыщенности цветов — Adjustments – Hue/Saturation