Điều gì sẽ xảy ra nếu một máy ảnh sử dụng các màu cơ bản hoàn toàn khác nhau?

Vì vậy, như nhiều người biết, con người có ba tế bào hình nón, cho phép chúng ta nhìn thấy ba màu "chính" riêng biệt, có thể kết hợp để tạo thành toàn bộ phổ mà chúng ta có thể nhìn thấy. Trong khi đó, nhiều động vật khác có bốn hoặc nhiều tế bào hình nón, cho phép chúng nhìn thấy một phổ thậm chí rộng hơn hoặc được xác định rõ hơn.

Bây giờ, máy ảnh kỹ thuật số thường ghi lại ánh sáng bằng cách sử dụng một loạt các "pixel" nhạy sáng. Các pixel thường được sắp xếp theo nhóm bốn, với hai pixel chuyên dụng (sử dụng vật liệu lọc) cho màu xanh lá cây, một cho màu đỏ và một cho màu xanh lam. Cường độ được phát hiện bởi mỗi pixel và sau đó được chuyển đổi thành tệp RGB bằng một số thuật toán. Cường độ được ghi lại bởi mỗi pixel chuyên dụng có thể được ánh xạ tới phổ màu bên dưới.

Đây là những gì chúng ta thường muốn, vì hình ảnh thu được có ý nghĩa hoàn hảo với đôi mắt của chúng ta và đủ để ghi lại một cảnh cho hầu hết các ý định và mục đích. Nhưng tại sao chúng ta phải hạn chế một máy ảnh để chụp và ghi lại ánh sáng theo cách con người nhìn thấy nó?

Giả sử chúng ta đã thay đổi các bộ lọc qua các "pixel" nhạy sáng để chấp nhận tối ưu các bước sóng khác nhau, đặc biệt là các bước sóng mà chúng ta thường không thấy hoặc các điểm gần nhau hơn trong một dải màu chuyên biệt sẽ cung cấp nhiều chi tiết hơn. Từ đó, chúng ta có thể kéo dài phổ màu, với 0/360 là màu đầu tiên, 120 là màu thứ hai và 240 là màu cuối cùng.

Tôi rất tò mò muốn xem kết quả của việc này sẽ như thế nào, ví dụ như chúng tôi đã chọn các bước sóng 800nm, 400nm và 200nm để xem thêm một chút vào tia hồng ngoại và tia cực tím. Hoặc, nếu chúng ta có một ảnh ghép của một thứ gì đó có màu xanh lam, chúng ta có thể chọn các bước sóng 450nm, 475nm và 500nm để phân biệt các sắc thái tương tự dễ dàng hơn. Một khả năng khác là phát hiện bốn bước sóng khác nhau và ánh xạ chúng lên phổ màu. Điều này sẽ cho phép chụp ảnh "tetrachromatic".

Đây là một bản mô tả về những gì người ta có thể mong đợi (thay đổi để phản ánh tốt hơn câu hỏi):

Dưới đây là một số điều cần trả lời:

Điều này đã được thực hiện? Nếu không, tai sao không? (Trước đây tôi đã từng chụp ảnh tia cực tím và hồng ngoại, nhưng thường là đen / trắng hoặc đen / đỏ tươi. Tại sao phải sử dụng một chiều và tại sao không kéo dài phổ?)

Điều gì tồn tại về mặt công nghệ tiêu dùng để chụp ảnh theo cách này?

Có những hạn chế trong công nghệ đối với những bước sóng nào có thể được ghi lại?

Nhiếp ảnh màu thực sự dựa trên lý thuyết ba màu. Thế giới đã nhìn thấy bức tranh màu đầu tiên vào năm 1861 được thực hiện bằng các bộ lọc màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương của James Clark Maxwell. Nhiếp ảnh màu ngày nay dựa trên phương pháp của anh ấy. Năm 1891, Gabriel Lippmann đã trình diễn hình ảnh đầy đủ màu sắc bằng cách sử dụng một tấm phim đen trắng duy nhất, không có bộ lọc, không thuốc nhuộm màu hoặc bột màu. Quá trình này đã bị loại bỏ bởi vì những hình ảnh đẹp không thể được sao chép hoặc sao chép. Vào năm 1950, Tiến sĩ Edwin Land thuộc Tập đoàn Polaroid đã chứng minh rằng ông có thể tạo ra những bức ảnh màu tuyệt đẹp chỉ bằng hai màu (579 & 599 nanomet). Điều này quá rơi bên đường.

Các kỹ sư hình ảnh, từ lâu đã muốn hình ảnh bằng cách sử dụng phần không trực quan của quang phổ. Người ta đã nhanh chóng phát hiện ra rằng các tấm ảnh và phim ảnh thông thường chỉ chụp được ánh sáng tím và xanh lam cũng như tia cực tím (4 nanomet đến 380 nanomet). Họ phát hiện ra rằng phim ghi X-Ray và hồng ngoại.

Những phần khác của quang phổ có thể được chụp ảnh? Các nhà thiên văn học hình ảnh qua tần số vô tuyến Weathermen và ngành hàng không, hình ảnh qua radar. Kính hiển vi quang học được giới hạn trong khoảng 1000X, tuy nhiên kính hiển vi điện tử hình ảnh các phân tử và nguyên tử.

Chúng tôi hình ảnh cơ thể con người bằng cách sử dụng sóng âm thanh (siêu âm). Chúng tôi hình ảnh cơ thể con người bằng cách sử dụng sóng radio (chụp cộng hưởng từ, MRI).

Có vô số cách khác để hình ảnh. Ở những hình ảnh đầu tiên được thực hiện bằng cách sử dụng phần không trực quan của quang phổ chỉ được trình bày bằng màu đen và trắng. Rốt cuộc, chúng ta không thể nhìn thấy qua bức xạ này, vì vậy bất kỳ hình ảnh đồ họa nào chúng tôi trình bày sẽ là một bản trình bày không chính xác.

Bây giờ các bác sĩ nhìn vào tia X đang tìm kiếm những thay đổi tinh tế trong sắc thái của màu xám. Với logic máy tính, chúng ta có thể thay đổi tông màu đen trắng thành màu giả để phân biệt tốt hơn. Do đó, tia X và siêu âm hiện đại được hiển thị với màu sai. Các ngành hình ảnh khác của khoa học theo phù hợp. Hình ảnh màu sai được tạo ra từ các phần không trực quan của quang phổ là thông lệ.

Điều này đã được thực hiện?

Chắc chắn rồi. Kính thiên văn vũ trụ Hubble cảm nhận được phổ hồng ngoại gần, nhìn thấy và gần UV. Bất kỳ hình ảnh nào bạn nhìn thấy từ Hubble có chứa thông tin bên ngoài phổ khả kiến ​​là hình ảnh màu sai .

Tương tự, hình ảnh từ Chandra, quan sát phổ tia X, chỉ có thể được hiển thị bằng cách ánh xạ "tông màu" của nó sang phổ ánh sáng khả kiến.

Trong miền phi thiên văn, các máy quét sóng milimet tại các sân bay ánh xạ các tín hiệu phạm vi milimet vào phạm vi thị giác.

Điều gì tồn tại về mặt công nghệ tiêu dùng để chụp ảnh theo cách này?

Máy ảnh FLIR, cho một.

Có những hạn chế trong công nghệ đối với những bước sóng nào có thể được ghi lại?

Câu hỏi đó quá rộng ( luôn có giới hạn trong công nghệ).

Một số máy ảnh chụp ảnh sử dụng thông thường thực sự ghi lại bên ngoài phổ khả kiến, vì vậy có một số kinh nghiệm với điều đó. Leica M8 nổi tiếng với việc thu âm IR. Phạm vi mở rộng có tác động xấu đến độ chính xác màu sắc và Leica phải cung cấp cho khách hàng bộ lọc IR / cut cho ống kính của họ để giải quyết điều đó.

Mở rộng đến UV là khó khăn vì thủy tinh trong ống kính ngăn chặn tia cực tím.

Hiệu ứng chụp phổ rộng hơn cùng một lúc - ít nhất là được nhìn thấy với Leica hoặc máy ảnh được sửa đổi - không đặc biệt dễ chịu, thú vị hoặc hữu ích. Ngay cả khi bạn quản lý để xử lý dữ liệu theo một cách thú vị nào đó, bạn sẽ nhận được một mánh khóe duy nhất.

Có những công ty sẽ loại bỏ các bộ lọc khỏi cảm biến, nếu bạn quan tâm. Bạn có thể sử dụng các bộ lọc màu với các quang phổ khác nhau trên đầu ống kính của mình, tạo ba mức phơi sáng với các bộ lọc khác nhau và trộn chúng trong phần mềm.

Cường độ được ghi lại bởi mỗi pixel chuyên dụng có thể được ánh xạ tới phổ màu bên dưới.

Ma trận Bayer không ánh xạ tới bất kỳ màu nào. Hình ảnh được nội suy để tạo ra hình ảnh đầy đủ màu trên mỗi pixel, trong đó mỗi pixel có thành phần R, G và B. Các thành phần RGB này có thể được ánh xạ tới một không gian màu, chẳng hạn như sRGB hoặc adobeRGB, nhưng chế độ RGB vốn không có không gian màu.

Giả sử chúng ta đã thay đổi các bộ lọc qua các "pixel" nhạy sáng để chấp nhận tối ưu các bước sóng khác nhau, đặc biệt là các bước sóng mà chúng ta thường không thấy hoặc các điểm gần nhau hơn trong một dải màu chuyên biệt sẽ cung cấp nhiều chi tiết hơn.

Câu hỏi là một trong những gì cấu thành chi tiết. Nếu mục tiêu là để thực hiện quang phổ, người ta không nên sử dụng máy ảnh bình thường mà thay vào đó là máy quang phổ hoặc máy quang phổ.

Mỗi bộ lọc được thêm vào làm giảm hiệu quả tổng thể của cảm biến. Một camera RGB có hiệu suất ròng khoảng 20 ~ 25% so với dải nhìn thấy được. Máy ảnh UV-VIS-IR sử dụng 5 bộ lọc sẽ có hiệu suất gần 10% so với băng tần đó và các dải UV và IR có ít ánh sáng hơn để bắt đầu, vì vậy chúng sẽ cần tăng nhiều hơn và nhiễu hơn.

Điều này đã được thực hiện? Nếu không, tai sao không?

Vâng, chúng được gọi là máy đo quang phổ. Trong thực tế, một cái gì đó cực kỳ giống với những gì bạn đang nói về đã được thực hiện. MastCAM trên rover tò mò sử dụng một mảng bayer đặc biệt làm chảy ánh sáng hồng ngoại đáng kể kết hợp với một bánh xe lọc 8. Sau đó, máy ảnh có thể thực hiện hình ảnh băng hẹp độ phân giải đầy đủ trong IR sóng ngắn ở 6 bước sóng khác nhau.

Được thực hiện phổ biến, không. Ngoài thắc mắc khoa học, kiểu thiết lập này làm cho một máy ảnh rất cồng kềnh với sơ đồ siêu dữ liệu phức tạp hơn cần thiết. Đây là hai điều là nguyên nhân của các sản phẩm tiêu dùng.

Lưu ý rằng bạn có thể sử dụng bất kỳ 3 nguyên tắc nào trong phổ nhìn thấy và bạn sẽ tạo ra một hình ảnh chính xác (trong giới hạn của thiết bị ghi và hiển thị của bạn) miễn là thiết bị ghi và thiết bị hiển thị sử dụng cùng một loại gốc. Ví dụ, hầu hết các máy ảnh được phát hành trong 10 năm qua đều có cảm biến chụp màu phù hợp với không gian màu sRGB. Và hầu hết các màn hình hiển thị trong không gian màu sRGB (hoặc một cái gì đó gần với nó).

Máy ảnh mới hơn (hiện tại là cao cấp, nhưng không còn nghi ngờ gì nữa, máy ảnh tiêu dùng sớm) có thể chụp trong không gian màu rộng hơn gọi là DCI-P3. Nó vẫn được coi là không gian màu "RGB" vì các nguyên tắc được chụp là thứ mà chúng ta chủ quan gọi là "Đỏ", "Xanh lục" và "Xanh lam", mặc dù chúng khác với các nguyên tắc sRGB. Một số màn hình LCD trong các máy tính và điện thoại di động gần đây giờ đây cũng có thể hiển thị trong không gian màu DCI-P3. Các thiết bị này chụp và hiển thị dải màu rộng hơn nhiều.

Nếu bạn muốn xem nó sẽ trông như thế nào khi chụp với một bộ nguyên thủy và hiển thị trong một bộ khác, bạn có thể sử dụng bộ lọc điều chỉnh màu sắc trong trình chỉnh sửa hình ảnh yêu thích của mình. Xoay màu sắc sẽ cho bạn thấy tương đương với việc chụp với một bộ nguyên thủy và hiển thị với một bộ khác.

Có những hạn chế trong công nghệ đối với những bước sóng nào có thể được ghi lại?

Có:

• Chụp ảnh hồng ngoại (nhìn đêm),
• Chụp ảnh hồng ngoại giữa (Hình ảnh nhiệt) http://www.ipac.caltech.edu/outreach/Edu/Regions/irregions.html
• Tia X (không chỉ nhìn thấy xương khi truyền tia X, mà một số rất nhạy cảm đến mức bạn có thể nhìn thấy tia phản xạ) https://en.wikipedia.org/wiki/Backscatter_X-ray ,
• Kính thiên văn vô tuyến và kính thiên văn vi sóng.
• Kính thiên văn tia gamma.
• Camera Uv, v.v.

Vì vậy, về cơ bản tất cả các phổ đã được khám phá.

Nhưng tất cả những người có hệ thống khác nhau. Một số điều cần xem xét là mối quan hệ giữa bước sóng và vật chất, môi trường xung quanh và cụ thể hơn là cảm biến.

Hãy xem lý do tại sao chúng ta thấy "ánh sáng khả kiến" Nếu bước sóng đặc biệt không vượt qua được bầu khí quyển phía trên, sẽ không có nguồn sáng, hay còn gọi là ánh sáng mặt trời: https://en.wikipedia.org/wiki/File:At Khíheric_electinating_opacity.svg ánh sáng khác truyền qua nó là radio nhưng nó quá dài truyền qua cơ thể chúng ta.

Sự khác biệt về bước sóng là theo cấp số nhân, vì vậy, có một số vấn đề công nghệ liên quan đến việc sóng điện từ gì đó có thể tồn tại, bằng mắt hoặc dụng cụ của chúng ta.

Điều gì tồn tại về mặt công nghệ tiêu dùng để chụp ảnh theo cách này?

Hồng ngoại

Một câu hỏi đơn giản là bạn có thể có phim và bộ lọc hồng ngoại gần để bạn thử nghiệm và bạn có thể điều chỉnh dlsr của mình: /photo//search?q=infrared

Có một số máy ảnh và ống kính nhìn đêm.

Bạn có thể mua một máy ảnh nhiệt hồng ngoại xa nhưng nó không phải là sản phẩm "tiêu dùng" vì chúng đắt tiền.

UV tôi nghi ngờ rằng việc bắn một tia sáng ghê tởm hơn vào mọi người là hợp pháp. Hãy nhớ một số phơi nhiễm lâu với ánh sáng tia cực tím có thể đốt cháy, trước hết là võng mạc của bạn. Vì vậy, bạn cần một môi trường ánh sáng yếu để sử dụng tia cực tím công suất thấp. Hình ảnh "Blacklight" là các phản xạ cảm ứng UV, vì vậy, bạn cũng có thể làm điều đó. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_phzeriay

Tôi đã từng chụp ảnh tia cực tím và hồng ngoại trước đây, nhưng thường là đen / trắng hoặc đen

Nếu bạn không thể nhìn thấy nó thì đó là một cách giải thích . Googles tầm nhìn ban đêm có màu xanh lá cây bình thường vì mắt chúng ta nhạy cảm hơn với màu xanh lá cây, và khi một người lính tháo ống kính, mắt anh ta dễ dàng thích nghi với bóng tối hơn. Nếu bạn có tầm nhìn đen trắng, thời gian để mắt thích nghi với bóng tối sẽ lâu hơn nhiều.

Tại sao nên sử dụng một chiều?

"Độ chính xác 3D" của các màu "chính" chỉ là do cách bộ não của chúng ta phát sáng. Magenta không nằm trong vùng đặc biệt có thể nhìn thấy, nó không có bước sóng liên kết với nó. Bộ não của chúng tôi giải thích nó là màu đỏ tươi.

Trong thực tế, phổ bước sóng điện từ là không có chiều. Đó là hai chiều nếu chúng ta sử dụng cường độ như một chiều thứ hai để tạo ra hình ảnh.

Tại sao không kéo dài quang phổ?

Chúng ta phải strech phổ. Hoặc chúng tôi thấy nó hoặc chúng tôi không. Một hình ảnh đen trắng thực sự là sự nén lại bước sóng mà chúng ta không nhìn thấy trong phổ hạn chế mà chúng ta thấy.

Trong số các cours bạn có thể tạo ra một máy kỹ thuật số Xray để hiển thị màu đỏ tươi, tôi đã có một màn hình CTR cũ tự làm điều đó. Nhưng đây là một khía cạnh psicological hơn là một kỹ thuật.

Nhưng trong một số lĩnh vực như hình ảnh nhiệt, phổ màu được sử dụng để phát hiện sự khác biệt về nhiệt độ, vì vậy nó hiện đang được thực hiện.

Về lý do tại sao không twee quang phổ ánh sáng nhìn thấy hay không, tôi nghĩ rằng nó hoàn toàn là một giải thích nghệ thuật, vì vậy bạn có thể làm bất cứ điều gì bạn muốn.

Nhưng

Nhưng mặt khác sẽ rất thú vị khi có một trình giả lập Tetrachromacy của một số ít người có nó, tương tự như cách chúng ta có các trình giả lập mù màu như thế này: http://www.color-blindness.com/coblis-color-blindness- giả lập/

Tôi đang đọc một cuốn sách thực sự thú vị tên là "Tầm nhìn và nghệ thuật, Sinh học của việc nhìn thấy" của Margaret Livingstone. Tôi chưa làm xong với nó, nhưng các chương tôi đã đọc cho đến nay nói về cách mắt cảm nhận màu sắc, cách pha trộn màu sắc (cả ánh sáng và sắc tố) và những hạn chế là gì và tại sao. Nó có thể giúp trả lời một số câu hỏi của bạn về cách mắt hoạt động và những giới hạn về khả năng ảnh.