ฉันสงสัยว่ามีฟิลเตอร์ทางกายภาพที่จะอนุญาตให้กล้องสร้างภาพขาวดำโดยไม่ต้องใช้เอฟเฟกต์ / การกรองของซอฟต์แวร์หรือไม่?
ฉันสงสัยว่ามีฟิลเตอร์ทางกายภาพที่จะอนุญาตให้กล้องสร้างภาพขาวดำโดยไม่ต้องใช้เอฟเฟกต์ / การกรองของซอฟต์แวร์หรือไม่?
คำตอบ:
เลขที่
มันเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างฟิลเตอร์ทางกายภาพที่สามารถ "ลดความอิ่มตัว" ของแสงที่เข้ามา
วิธีเดียวที่จะทำให้สิ่งนี้บรรลุผลสำเร็จโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการผลิตคือที่ระดับฟิล์ม / เซ็นเซอร์
ให้อภัยฉันในขณะที่ฉันเลื่อนลอยเล็กน้อย "สี" ที่เราเข้าใจว่าไม่ใช่สมบัติของสิ่งใดในเอกภพ มันเป็นสิ่งที่สร้างขึ้นโดยระบบการมองเห็นของเรา - ปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนในสายตาและสมองของเรา มันมีประโยชน์สำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่น "อย่ากินผลเบอร์รี่พิษ", "ดูเสือตัวนั้นในหญ้า" และอีกไม่นาน "หยุดรถของเราที่สี่แยก"
ความรู้สึกนี้มีพื้นฐานอยู่บนบางสิ่งซึ่งเป็นสมบัติที่แท้จริงของวัตถุในจักรวาล: วัสดุที่แตกต่างกระจายสะท้อนและดูดซับความยาวคลื่นที่แตกต่างของแสงในรูปแบบต่างๆ ดวงตาของเรามีตัวรับที่ไวต่อความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและระบบการมองเห็นแปลสิ่งที่เราเรียกว่าสี
สีสามารถคิดในหลายวิธีที่แตกต่างกัน วิธีหนึ่งที่เป็นประโยชน์ในสถานการณ์นี้คือการแยกมันออกเป็นchromaticityและความส่องสว่าง - ความส่องสว่างนั้นโดยทั่วไปคือ "ความสว่าง" และ chromaticity คือ ... สิ่งอื่น ๆ สี - สี (สีแดง, สีส้ม, สีเหลือง, สีเขียว, สีน้ำเงิน ... ) และความอิ่มตัวหรือสีสัน การแบ่งแนวคิดของสีด้วยวิธีนี้ทำงานได้ดีกับแบบจำลองทางจิตของเรา - แต่จริงๆแล้วไม่สามารถแปลกลับไปเป็นจักรวาลทางกายภาพได้ทันที
ฟิลเตอร์ที่ทำให้ขาวดำจะต้องกรองความเข้มแสงและผ่านความส่องสว่างเท่านั้นเพราะนั่นคือภาพถ่าย "ขาวดำ" โดยทั่วไปคือ - บันทึกความสว่างโดยไม่ต้อง "สีอื่น ๆ " .
แต่ฉันไม่รู้วิธีการทำเช่นนั้น แน่นอนว่ามันเป็นไปไม่ได้สำหรับบางสิ่งที่คล้ายกับชนิดของตัวกรองที่เราใช้ตามปกติ ผู้ที่เพิ่งปิดกั้นทั้งความยาวคลื่นบางอย่าง (ในกรณีของฟิลเตอร์สีหรือ UV หรือฟิลเตอร์อินฟราเรด) หรือโดยทั่วไปทุกความยาวคลื่นในระดับเล็ก ๆ (ในกรณีของฟิลเตอร์ที่เป็นกลางความหนาแน่น) "ฟิลเตอร์" ซึ่งเปลี่ยนเป็นขาวดำจะต้องแปลงความยาวคลื่นในทางใดทางหนึ่ง (เนื่องจากแสงที่ไม่มีความยาวคลื่นคือ ... ความมืด) แทนที่จะกรองมัน สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับmetamaterial แบบไม่เชิงเส้นบางชนิดและไม่มีสิ่งใดที่ฉันสามารถอธิบายได้ด้วยความรู้ระดับมัธยมฟิสิกส์ของฉัน และมันจะต้องแปลงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันทั้งหมดให้เป็นความยาวคลื่นเดียวกันหรืออื่น ๆ กระจายพวกเขาแบบสุ่มดังนั้นผลลัพธ์จะเป็นแสงสีขาว ดูเหมือนว่ามันอาจเป็นเรื่องผิดปกติ ฉันรู้สึกปลอดภัยที่จะพูดว่าแม้ว่ามันจะเป็นไปได้ผลลัพธ์ก็จะไม่ใช่สิ่งที่คุณสามารถต่อกับกล้องและพกพาไปไหนมาไหนได้
ในทางกลับกันเราสามารถบันทึกความสว่างได้อย่างแน่นอน นั่นคือสิ่งที่ฟิล์มขาวดำทำและที่จริงแล้วสิ่งที่ช่างภาพดิจิทัลทำเช่นกัน โดยปกติแล้วมันเป็นเพียงการวัดความสว่าง แต่กล้องดิจิตอลในปัจจุบันใช้ฟิลเตอร์เพื่อบันทึกความสว่างเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงวัดสีฟ้าสีเขียวและสีแดงแยกต่างหาก (สิ่งนี้ตรงกับการมองเห็นของมนุษย์ดังนั้นเราจึงสามารถรวมภาพนั้นกลับมาทำเป็นภาพสีเต็มรูปแบบได้) หากคุณมีกล้องหนึ่งในไม่กี่ตัวที่ไม่มีฟิลเตอร์เหล่านี้ (เช่น Leica M Monochrom) คุณจะได้สีดำและ ภาพสีขาว
แน่นอนวิธีการอื่นคือการกรองทุกอย่างยกเว้นความยาวคลื่นเฉพาะ คุณสามารถดูนี้ในคำตอบที่เจอร์รี่โลงศพที่นี่หรือในนี้คำถามอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับไฟโซเดียมไอเกือบเดียว นั่นคือสีดำและสีเดียวมากกว่าสีขาวดำ แต่อาจใกล้เคียงกับที่คุณต้องการ แน่นอนว่าการตัดออกค่อนข้างมากแสงและข้อเสียอื่น ๆ ก็คือว่ามันยังตัดออกระดับความสว่างจากสีอื่น ๆ - ดังนั้นคุณจะเพียงแค่เห็นความแปรปรวนในสีเขียว (หรือสิ่งที่สีที่เลือก) และความแตกต่างของสีในอื่น ๆ สีจะไม่ลงทะเบียนเลย
สีทั้งหมดเป็นผลมาจากการประมวลผลซอฟต์แวร์ เพียงสิ่งเซ็นเซอร์ไม่ว่าจะเป็นภาพยนตร์หรือเซมิคอนดักเตอร์สามารถทำได้คือการเปลี่ยนแปลงของรัฐในการตอบสนองโฟตอนที่เข้ามา ใช่กล้องดิจิตอลมีฟิลเตอร์สี แต่สิ่งที่ทำก็คือจำกัดความยาวคลื่นที่ส่งผ่านไปยังพิกเซลตรวจจับ เอาต์พุตของแต่ละพิกเซลเป็นเพียงอิเล็กตรอนกลุ่มหนึ่งซึ่งจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะถูกวัดและรายงานเป็นตัวเลขดิจิทัล
วิธีที่คุณเลือกตีความตัวเลขเหล่านั้นขึ้นอยู่กับคุณทั้งหมด ตัวอย่างคู่:
โหลดไฟล์ RAW ลงในเครื่องมือทางคณิตศาสตร์เช่น R หรือ MATLAB และคุณสามารถสร้างภาพขาวดำตามค่าตัวเลขในอาร์เรย์
โหลดไฟล์ RGB ในทำนองเดียวกัน มันประกอบด้วย (โดยทั่วไป) ของสามอาร์เรย์ที่มีขนาดเท่ากันซึ่งถูกแท็กเป็นเลเยอร์ "R, G, B" คุณสามารถสร้างภาพขาวดำของแต่ละภาพหรือกำหนดสีใดและสีที่คุณต้องการให้กับแต่ละชั้นก่อนที่จะรวมกันเป็นภาพสี
อีกสิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจคือคำถามดั้งเดิมของคุณมีข้อผิดพลาด: ไม่ว่าจะผ่านการประมวลผลข้อมูลดิจิตอลหรือการใช้สารเคมีสำหรับผู้พัฒนาและสีเทียบกับกระดาษพิมพ์ขาวดำกล้องและเซนเซอร์ของมันไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับสี มันเป็นวิธีที่คุณประมวลผลข้อมูล (ดิจิตอลหรืออนาล็อก)
คุณไม่สามารถเพิ่มฟิลเตอร์ฟิสิคัลได้ แต่คุณสามารถลบฟิลเตอร์ฟิสิคัลเพื่อแปลงกล้องดิจิตอลเป็นกล้องโมโนโครมอย่างเคร่งครัด
เซ็นเซอร์ที่แท้จริงของกล้อง DSLR ทุกรุ่นไม่ได้รู้สีอะไรเลย - แต่ละพิกเซลจะบันทึกความสว่างทั้งหมดในทุกช่วงคลื่นที่ไวต่อแสง วิธีที่แนะนำสีคือการเพิ่มตัวกรองไบเออร์ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของกระจกสีที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละพิกเซล: ตอนนี้บางพิกเซลสามารถเห็นสีน้ำเงิน, อื่น ๆ เท่านั้นที่เป็นสีแดงและที่เหลือสามารถเห็นสีเขียว
ด้วยการลบตัวกรองไบเออร์กล้องของคุณจะกลับไปเป็นโมโนโครมเหมือนที่บางคนทำได้จริง :
เลขที่
กล้องสีแต่ละชนิดมีวัสดุที่อ่อนไหวสามประเภท ได้แก่ พิกเซลในกล้องดิจิตอลเลเยอร์พิกเซลในเซ็นเซอร์ Foveon ชั้นในฟิล์มสี รูปภาพเป็นขาวดำหมายความว่าทุกประเภทนั้นจะตอบสนองด้วย chromaticity ที่คงที่กับแสงตกกระทบใด ๆ และเป็นไปไม่ได้เพราะมันถูกออกแบบมาเพื่อสร้างสีที่แตกต่างกัน
มันเป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่ไม่ใช่ในทางปฏิบัติโดยทั่วไป
ในการทำเช่นนั้นคุณต้องมีตัวกรองแบนด์พาสที่ค่อนข้างแคบซึ่ง จำกัด แสงที่ผ่านไปยังจุดที่มีเพียงสีเดียวของ (ปกติ) สามสีที่ตรวจพบโดยเซ็นเซอร์จะได้รับผลกระทบ (อย่างน้อยถึงระดับที่มองเห็นได้) ผลกระทบต่อภาพที่คุณถ่าย)
ฟิลเตอร์แถบแคบนั้นถูกสร้างขึ้นและใช้งานเป็นประจำ - ตัวอย่างเช่นมันถูกใช้เป็นประจำในการแบ่งคลื่นมัลติเพล็กซ์ซึ่งใช้ในการส่งสัญญาณหลายสัญญาณผ่านใยแก้วนำแสงพร้อมกัน ในตอนท้ายของการส่งสัญญาณคุณต้องรับสัญญาณจำนวนหนึ่งเข้ารหัสแต่ละสัญญาณเป็นสีเดียวของแสงและผสมแสงเข้าด้วยกันก่อนส่งสัญญาณ
ในตอนท้ายของการรับคุณจะเปิดไฟนั้นผ่านตัวกรองแคบ ๆ ผ่านจำนวนเดียวกันเพื่อให้คุณสามารถสร้างกระแสข้อมูลเดิมได้
สำหรับสาเหตุที่ไม่สามารถนำไปใช้ได้จริง: สองเหตุผล ประการแรกตัวกรองดังกล่าวมีขนาดค่อนข้างใหญ่และมีราคาแพง ประการที่สอง (อาจสำคัญกว่าสำหรับวัตถุประสงค์ในการถ่ายภาพ) เมื่อคุณได้รับแถบแคบที่ผ่านไปแล้วโดยทั่วไปคุณจะได้รับการลดทอนจำนวนพอสมควรในแถบ Pass กล่าวคือพร้อมกับกำจัดแสงที่คุณไม่ต้องการคุณมักจะสูญเสียแสงที่คุณต้องการ
สำหรับกล้องทั่วไปคุณกำลังใช้เซ็นเซอร์เพียงสามสีซึ่งกระจายอยู่ในสเปกตรัมอย่างกว้างขวาง โดยปกติแล้วคุณต้องการรักษาแสงสีเขียวไว้เพราะ 1) นั่นคือช่วงที่สายตาของคนทั่วไปไวที่สุดและ 2) ในเซ็นเซอร์ทั่วไปคุณมีเซ็นเซอร์สีเขียวสองเท่าของบ่อสีแดงหรือสีน้ำเงิน
นักดาราศาสตร์ยังใช้ฟิลเตอร์กรองความถี่แบบพาส - ดค่อนข้าง จำกัด อยู่เป็นประจำ ในการระบุอย่างชัดเจนเนบิวลาเปล่งแสงชนิดหนึ่งเปล่งแสงออกมาเนื่องจากออกซิเจนซึ่งแตกตัวเป็นไอออนแบบไตรภาคี (aka "อ็อกซิเจน III") แสงที่ปล่อยออกมานั้นอยู่ที่ 496nm และ 501nm ซึ่งทั้งคู่ค่อนข้างใกล้กับช่วงกลางของสีเขียว:
ดังนั้นถ้าเราแทรกฟิลเตอร์เพื่อส่งผ่านเฉพาะความยาวคลื่นของแสงและหยุดทุกอย่างอื่นเราจะได้รูปภาพที่ใกล้เคียงกับโมโนโครมล้วนๆโดยไม่คำนึงถึงกล้อง / เซ็นเซอร์ / ฟิล์มที่ใช้รับแสง ตัวกรองดังกล่าวสามารถใช้งานได้ง่าย (Googling for oxygen-III filter
จะเปิดตัวเลือกมากมาย) ตัวอย่างเช่นต่อไปนี้เป็นกราฟการตอบสนองสำหรับหนึ่งในตัวกรองเหล่านี้:
ตัวกรองนี้เป็นตัวกรองไฮโดรเจน - เบตา แต่มีตัวกรองออกซิเจน-III ที่มีวงดนตรีแคบ ๆ ในทำนองเดียวกัน แถบกรองความถี่ที่กว้างขึ้นเล็กน้อย (ยังมักเรียกว่า "วงแคบ") คือ "ปรับ" เพื่ออนุญาตการปล่อยก๊าซไฮโดรเจน - เบตา (486 นาโนเมตร) และการปล่อยออกซิเจน-III (496 และ 501 นาโนเมตร) อย่างไรก็ตามอันนี้จะกรองการปล่อยส่วนใหญ่ที่ 496 nm และโดยพื้นฐานแล้วทั้งหมดที่ 501 nm แม้ว่าดวงตาของคนส่วนใหญ่ทั้งสามสีจะคล้ายกันมาก (gree ลึกพร้อมกับสีฟ้า)
อย่างไรก็ตามตัวกรองเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยทั่วไปเพื่อใช้กับกล้องโทรทรรศน์ไม่ใช่กล้อง โดยทั่วไปจะมีขนาด (เช่น 2 นิ้ว) ที่ใช้สำหรับชิ้นส่วนของกล้องโทรทรรศน์ พวกเขายังปิดกั้นแสงที่มองเห็นได้จำนวนมากดังนั้นโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะแนะนำให้ใช้กับกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่เท่านั้น - อย่างน้อย 8 หรือ 10 นิ้วเป็นขั้นต่ำปกติสำหรับพวกเขาที่จะใช้งานได้มาก
แม้ว่าสมมติว่าคุณสามารถติดตั้งตัวกรองและสามารถอยู่กับปริมาณแสงที่ถูกส่งคุณจะถูกทิ้งให้อยู่กับปัญหาเดียว: แม้ว่ารูปภาพของคุณจะเป็นสีขาวดำเกือบทั้งหมดยกเว้นว่าคุณได้ทำการประมวลผลล่วงหน้าแล้ว ไม่แสดงเป็นเฉดสีเทาก็จะปรากฏเป็นสีเขียว
ฉันสามารถเห็นปัญหาขั้นสุดท้ายสำหรับการใช้ตัวกรองเหล่านี้: สิ่งที่คุณอาจได้รับอาจจะไม่ได้ผลดีสำหรับการถ่ายภาพเกือบทุกประเภท ฟิล์มขาวดำช่วงแรกมีช่วงความไวค่อนข้างกว้าง แต่ได้รับผลกระทบที่รุนแรงที่สุดจากแสงสีน้ำเงินและมีเพียงแสงสีแดงอ่อน ๆ
ต่อมาไฟล์ขาวดำ ("ฟิล์ม panchromatic") ได้รับการปรับให้มีความไวในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นซึ่งตรงกับการมองเห็นปกติมากขึ้น นี่เป็นการปรับปรุงที่เพียงพอที่จะแทนที่ฟิล์มออโธโธรมาติติกอย่างรวดเร็วสำหรับการถ่ายภาพทั่วไป
ในกรณีนี้คุณจะได้รับการตรวจพบมากช่วงแคบของแสงที่ฟิล์ม orthochromatic แม้ว่า - ไปยังจุดที่คุณอาจจะไม่สามารถที่จะได้รับผลที่มีการใช้มากสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปมากที่สุด
ในอีกทางหนึ่งยังมีอีกสองสามด้านที่ใช้ตัวกรองแบบแคบเช่นนี้ในบางกรณี ตัวอย่างเช่นเนื่องจากเลนส์จะต้องโฟกัสที่ความยาวคลื่นของแสงเพียงหนึ่งเดียวความผิดเพี้ยนของสีจึงไม่เกี่ยวข้อง สิ่งนี้สามารถปรับปรุงความละเอียด (แม้ว่าการปรับปรุงที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับความผิดปกติของสีที่เลนส์ต้องเริ่มต้นด้วย)
ไม่ใช่ตัวกรอง - ไม่สามารถถอดออกได้และไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างแน่นอน - แต่กล้องดิจิทัลใด ๆ สามารถแปลงเป็นสีขาวเทาได้โดยการคัดกรองฟิลเตอร์สีออกจากเซ็นเซอร์และประมวลผลภาพ RAW หากไม่มีตัวกรองสีเซ็นเซอร์จะรวบรวมข้อมูลความสว่างเท่านั้น กล้องจะประมวลผลพิกเซลต่อไปราวกับว่าเมทริกซ์ฟิลเตอร์สียังอยู่ที่นั่นดังนั้นคุณต้องจับภาพ RAW และประมวลผลด้วยตัวคุณเอง ไม่เคยลองด้วยตัวเอง แต่ฉันได้ยินมาเมื่อ CVS (เชนร้านขายยาของสหรัฐอเมริกา) เริ่มขายกล้องดิจิทัลที่ใช้แล้วส่งคืน
กระทู้ที่มีตัวอย่าง: http://photo.net/digital-camera-forum/00CM0R
เพิ่มเติมเกี่ยวกับเมทริกซ์ตัวกรองสี: https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter
หวังว่านี่จะช่วยได้!
ในกล้องแสงที่ตกกระทบจะถูกกรองเป็นสามพิกัดของ RGB spectra จากนั้นถ่ายโดยใช้ปฏิกิริยาทางเคมี (กล้องฟิล์ม), CCD หรือ CMOS ชิป (กล้องดิจิตอล)
วิธีเดียวที่คุณจะปิดการใช้งานกล้องถ่ายภาพสีคือการใช้ฟิล์มโมโนโครมหรือถอดหน้ากากกรองออกจากชิพ CMOS ขั้นตอนนี้จะฆ่ากล้องของคุณ 999 999 ครั้ง 1,000,000 ครั้ง
เมื่อคุณตั้งค่ากล้องของคุณให้ถ่ายภาพแบบโมโนโครมกล้องจะ "ข้าม" การกรองและผลรวมสัญญาณจากทั้ง 3 ช่อง ในการประมวลผลภายหลังโปรแกรมจะคำนวณค่าเฉลี่ยจากช่องสัญญาณ
หากคุณต้องการถ่ายภาพ IR คุณต้องมีออพติคอลที่ใช้งานร่วมกับ IR และอุปกรณ์ตรวจจับความไว IR ได้ คุณจะได้รับชิปใหม่และเซ็นเซอร์ AF ที่ปรับแต่งแล้ว
ไม่คุณต้องเข้าใจว่าไม่มีสิ่งใดเช่นความยาวคลื่นของแสงสีขาวดังนั้นจึงไม่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ตัวกรองดังกล่าวจะสามารถใช้งานได้
หากคุณไม่ชอบฟิสิกส์ลองนึกถึงตัวอย่างที่มีเหตุผล: แสงสีขาวเป็นชุดที่กว้างขึ้นซึ่งรวมถึงแสงสีอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นชุดย่อย ดังนั้นคำถามของคุณฟังดูมีประสิทธิภาพ
Is there a filter that can extract fruits from apples?
อีกครั้งคำตอบคือไม่
ฉันจะต่อต้านเมล็ดข้าวและพูดว่าใช่เราทำได้ ...ถ้าคุณขยายความหมายของ "ฟิลเตอร์ฟิสิคัล" ดังนี้:
ฟิลเตอร์เป็นกล้องแอคทีฟที่แสดงเอาท์พุทเป็นขาวดำบนจอแสดงผลของตัวเอง (โดยไม่ต้องใช้ฟิลเตอร์สีในเซ็นเซอร์ทำให้ซอฟต์แวร์ไม่พึงปรารถนา
กล้องของคุณจะถ่ายภาพหน้าจอของตัวกรองโดยคิดว่าเป็นโลกแห่งความจริง และมันก็เป็นขาวดำ :-)
ถ้านั่นฟังดูอุกอาจพิจารณาว่าในปี 2011 ภาพยนตร์โอลีฟถูกรายงานว่าเป็นภาพยนตร์เรื่องแรกที่ถูกถ่ายทำบนสมาร์ทโฟนอย่างสมบูรณ์ แต่พวกเขาได้โบเก้ที่ยอดเยี่ยมและความลึกของทุ่งหญ้าได้อย่างไร? ด้วยการถ่ายภาพที่ฉายบนกระจกกราวด์ด้วยเลนส์ Canon L Series ขนาด 24-70 มม. $ 800! โกง?